优化pid策略：通过数据驱动洞察实现更高的转换率

在数字营销的世界中，转换是至关重要的。它们代表着人们对你的业务采取的期望行动，例如购买产品、注册时事通讯或下载白皮书。不过，实现高转换率可能具有挑战性，尤其是当你缺乏所需的洞察力时。

这就是比例积分微分 (PID) 策略的用武之地。PID 是一种控制算法，可用于优化系统，例如将输入值（例如目标转换率）转换为输出值（例如广告支出）。为了让 PID 策略发挥作用，你需要有关于你的系统如何运行的数据。

数据驱动 PID 策略的 5 个步骤

以下是优化 PID 策略以提高转换率的 5 个步骤：

使注册率提高了 30%。
1. 一家内容营销机构使用 PID 优化电子邮件活动，使下载率提高了 40%。

结论

通过遵循这些步骤，你可以优化 PID 策略以提高转换率。利用数据驱动洞察力，你可以创建响应迅速、高效的系统，帮助你的业务取得成功。

请记住，优化 PID 策略是一个持续的过程。随着系统和环境的变化，你需要定期调整参数以保持最佳性能。通过遵循这些步骤，你可以确保你的 PID 策略始终发挥最佳作用，从而提高转换率和推动业务增长。

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BentleyOpenPlant走在数据互用性的最前沿

执行摘要

即便是设计一个中等规模的流程工厂也是一项非常复杂的工作，需要付出极大的努力，这是因为，在设计过程中可能会涉及到几十家公司，同时会生成数百万份文档。 若要通过管理设计、施工、移交和量产等环节来降低成本、减少困惑、缩短工厂的盈利前准备周期，则需改进所有此类信息的跟踪方式。 ISO 标准是国际公认的数据集成标准，通过它可以提高设计应用程序的互用性。 由此，可以更好地查看和控制业主及运营商，从而更快地完成项目并实现更加高效的工厂运营。

Bentley 的 OpenPlant 工程与设计解决方案在整个设计、施工和移交过程中均采用 ISO 标准来捕获、交换和呈现工厂信息。 本文中，很多用户就 OpenPlant、ISO 以及他们希望在实施过程中获得的益处分享了他们的一些看法。

引言

现如今，工业的各个环节均要求“做减法”：减少效率低下现象、消除返工、减少浪费。 在新建的工厂项目中，这种减法要求最大限度地缩短工厂盈利前准备周期；而在再建的工厂项目中，使用减法的目的在于尽可能地减少占用正常运营时间。 而现实情况是：时间、经过培训的工人数量以及资金始终不足，每个人都必须利用不断减少的资源来做更多的事。 对于资产运营商而言，这意味着，他们必须采用相关领域最有效的方式来使用工厂运营和维护方面的相关信息。 而负责设计和构建这些资产的工程、采购和施工 （EPC） 团队必须能够管理现代化工厂构建所需的大量数据，按需访问、修改计划并按计划实施协作。

要正确地看待此问题：

•当将价值十亿美元的工厂（就现在的标准而言，价值并不算庞大）从工程与施工企业移交到资产运营商那里时可能会涉及一百万份文档。

•设计流程可能会涉及来自世界各地的多家主要 EPC、数十家分包 EPC 以及数百家设备供应商和制造商。

•为了高效地完成项目，EPC 需要协调遍布各地的公司员工参与其中，从而充分利用一切可用人员及其专业知识。 与此同时，EPC 还需要使用各种控制、协作和协调工具。

•项目中涉及的各个 EPC 可以组合使用各种软件工具进行设计、生成报告、制作施工规划并进行项目管理。 据一家 EPC 报道，其企业当前正在使用的软件工具多达 1500 种，数量如此之大，难以管理。

•一个工厂可能会包含成千上万种不同的物理对象，例如管道、阀、泵、压缩机和仪表等。 这些物理对象可能位于混凝土块上，也可能位于建筑物内部或海上石油钻井平台上。 每一项都要经过概念设计、详细设计、采购、安装和维护等多个环节，而且每个环节所需要的信息也各不相同。

•施工结束时，EPC 和工厂运营商的一个移交团队要对工厂进行测试。 一旦证实工厂可以投入生产，运营商即会接管该工厂，并按照标准生产水平进行量产。 此过程实施起来可能会有些困难，因为这需要工厂就其特性对运营商进行培训。 这可能需要花费数月乃至数年的时间才能使工厂的运营能力达到最大运营能力的 70%。 而对于工厂业主来说，只有达到这种运营水平才有可能盈利。 •每一步都必须使用为当前任务自定义的工具来创建数据，而且必须以适用于下游用户的形式传输这些数据。 管理这些数据并仅向前推送正确的数据是一个很复杂的过程，因为很多工具不具有互用性，在转换过程中会丢失很多有价值的信息。

了解愿景

典型的工厂始于愿景：某个化工生产商预见到，在世界的某个地方可能会需要更多的塑料制品，因此，该生产商便计划投资兴建一座工厂。 当将投标申请书发送给工程公司后，该愿景会变得越来越具体。 选定厂址和设计好化工流程后，工程师便开始设计工厂布局。 随着设计从概念阶段推进到详细工程设计阶段再到最终的施工规划阶段，会生成越来越多的工厂相关信息，但并非项目中涉及的所有人员都需要了解所有细节信息。 只需为每位人员提供易于理解的恰当信息，并且尽量保证这些信息准确无误且保持最新。

典型的工厂项目可能涉及 Aspen Tech 的进度模拟工具、Bentley Systems 的工程设计与绘图软件、SAP 的运营商工厂与企业级应用程序以及 Meridium 的运营与维护产品。 由于每一种解决方案都有一个不同的数据模型，这使得资产标签、设备名称和设备属性等基本信息传输起来非常困难。

通常所面临的最大挑战是，有用的信息被存放在专用应用程序中，而且下游用户无法使用其存储格式。 正如一家 EPC 所说，“我们需要利用人们的知识。 但问题是他们所做的工作通常被存放在世界各地办公室中的计算机硬盘上。 虽然我们可以采用文档管理系统来控制所有这些信息，但相关信息仍被存放在数亿份文档中的某个位置，且下游用户可能无法使用其存储格式。 而采用了 ISO 标准后，此问题便迎刃而解。 ”

ISO ：通用转换模式

国际标准化组织 （ ISO ） 是世界上最权威的国际标准制定者和发布者，作为一家非政府性组织，其在公共部门和私有部门之间搭建起了沟通的桥梁。 该组织已针对质量、环境影响、安全性、可靠性和效率等方面制定了近20，000 条标准。 ISO 还负责为数量众多的软件制定数据交换和集成标准。

ISO 就是这样一个国际公认的数据相关标准，用于规范设计、构建和管理流程工厂过程中所涉及的计算机系统之间的数据集成、共享、交换和移交。 依照“ISO primer” 1中所述，本标准可解决以下需求：“交换复杂工厂与项目信息以及 … 降低在不同的专用系统之间迁移信息时密钥更新及格式更改方面的高投入。 ”

借助 ISO 中所述的中性格式，位于不同计算机系统上的数据可自由传送，而无需了解任一端的数据配置信息。 因此，无需人为干预，信息即可从一个系统直接移到另一个系统，同时会消除可能引发的任何错误，例如，可通过将信息从一个电子数据表重新输入到数据库中的方式来消除错误。

为了能够为工厂创造良好的运营环境并为未来的项目构建知识数据库，业主必须将数据从不同的系统移到主系统中。 该操作通常需要同时采用手动和自动方式来实现。 很多资产业主正在开始采用 ISO 标准来简化信息传递方式，由此可利用当前工厂运营方面的数字资产，以便于日后维护工作以及后续工厂设计工作的开展。

由一些业主、运营商、EPC、应用程序供应商及其他组织机构共同组成的“iRING 用户组”负责实施 ISO 中的各项标准。 他们的目标是采用此模式并对其进行优化，以实现流程工厂之间的数据互用。

Bentley Systems OpenPlant 作为下一代工厂设计软件，是首先采用 ISO 标准而专门构建的产品之一。

OpenPlant：基于 ISO

Bentley 一直与 ISO 和 iRING 社区保持合作，将 ISO 标准从理论变为现实。 作为第一家将 ISO 作为数据模型而非电子数据交换过滤方式加以使用的独立软件供应商，其提供的解决方案优于其他专用工具。 Bentley 的 OpenPlant 工程与设计解决方案在工厂生命周期的各个阶段均采用 ISO 标准以恰当的格式来捕获和维护信息，并将其呈现给设计、施工和运营人员。 现如今，OpenPlant 包括：

•Bentley OpenPlant PowerPID，一种智能流程工艺图解决方案，用于创建智能 PID，并将其存储在符合 ISO 标准的数据模型中。

•Bentley OpenPlant Modeler V8i，一款基于 ISO 模式的三维工厂建模软件，支持组件（数据）级别的工程、跟踪和项目管理工作流程，同时接受、生成基于文件的工作包。 OpenPlant Modeler V8i 采用高度认可的 MicroStation 平台进行三维建模，这是 EPC 和业主在寻求一种易于学习且其 DGN 格式已被广泛使用的工具时所要考虑的关键决策因素。 OpenPlant Modeler V8i 本地支持组合采用 DGN、 RealDWG、LIDAR 点云和 PDF 等软件标准的工作流程。 • Bentley OpenPlant ModelServer V8i，该软件用于管理 ProjectWise 服务器上的组件以实现全球分布式团队项目协作，可将 Intergraph PDS 模型、管道目录和规范迁移至ISO 标准以便同其他应用程序共享 PDS 数据。 OpenPlant ModelServer V8i 使得项目团队可在多个不同的设计环境（包括 Intergraph PDS 以及 Bentley 自己的AutoPLANT 和 PlantSpace）中工作。

• ProjectWise PDx Dynamic Review Service，用于提取 PDS 项目数据使其采用开放的ISO 格式，以便在 ProjectWise 中并最终于 OpenPlant 中对其进行管理。

• Bentley OpenPlant Isometrics Manager，用于提取 ISO 格式的轴测图，以便在OpenPlant 和 PDS 等设计系统之外对其进行修改和跟踪。

Bentley 还开发了 i-model，可对基础设施信息进行开放式双向交换。i-model 可对任何

采用 ISO 标准予以访问的对象进行描述，无论是 Autodesk Revit 模型还是 MicrosoftExcel 电子表格。 这样一来，使得 OpenPlant 也适用于建筑、土木工程、采购以及施工等其他领域，而这些领域对于整个工厂的设计至关重要。

业主们正在考虑使用 OpenPlant 和 ISO 标准来建立能够在工厂生命周期内充分利用此类数据的机制。 EPC 之所以对 ISO 和 OpenPlant 感兴趣，是因为他们能够通过基于标准的工作流程更好地控制工厂设计和施工期间所创建的数百万份文档，而且借此能够促进其企业内部以及与业主和合作伙伴的高效协作。 业主和 EPC 继续寻求能够使工厂尽快达到标准产能的方法，因为此时正是业主开始利用资产赚钱的绝好时机。 对于世界各地的众多 EPC 和业主来说，它们还处于对 OpenPlant 的早期使用和评估阶段。 其中有一些用户已就 OpenPlant、ISO 以及他们希望在实施过程中获得的益处分享了他们的一些看法。

灵活可扩展的信息交换

CH2M HILL 是一家为客户提供咨询、设计、设计-建造、运营以及计划管理等服务的员工持股公司，其采用 ISO 标准来提升公司运营效率、简化与合作伙伴和客户的沟通。 该公司所属的 5，000 名工程技术人员遍布世界各地，可为能源、水利、基础设施、政府、环境及核工程等部门提供相关的服务。

Automation Systems Integration 董事长 Rob Brawn 表示，公司的各个运营部门都应使用适用于特定工作的工具。出于这种考虑，他谈及了开放式系统的价值：

“基于 ISO 标准的开放式数据模型对我们来说具有极大的吸引力。 其开放式系统对于模型中的交换信息至关重要，这使得我们可对信息的质量进行评估。 采用此标准后，我们可将内部术语对应至 ISO 中的相应术语。 如果每个组织都这样做的话，他们便可在iRING 中公开此类信息，而我们则可以在此模型中以富文本格式交换信息。 我们会根据各组织对行业标准的遵从情况来选择软件。 我们需要具备从小型项目扩展到超大型项目的能力，也需要灵活采用软件工具使其适应各个项目模型。 ”“OpenPlant 完全基于 ISO 标准，从而赋予了该软件极大的灵活性。 我们可以对它进行配置，以满足各个客户或业务组的需求。 工作期间，可根据实际需要选择是否连接数据库；我们可以为非常敏感的项目建立项目特定基础设施，还可以根据需要集成其他应用程序。 OpenPlant 与其他很多系统都兼容，且支持典型项目所涉及的多个专业：管道、暖通空调 （HVAC）、结构和现场工作等。 ”

“我们的第一个项目采用的是 OpenPlant Modeler，而有五个项目采用的是 OpenPlant PID。 目前我们仅有几十个 OpenPlant 用户，不过我们正在使用 ProjectWise 来构建主架构并开发主架构在更广范围内的部署方式，这样，持续一段时间后，我们可能会拥有成百上千个用户。 在最初部署时，我们之所以会有这样的想法，是因为要确保项目的成功，必须加大人员培训与支持。 ”

“凭借 OpenPlant 的可扩展性，我们可以在不同地域之间传输和共享信息。 作为一家公司，我们也在考虑利用 OpenPlant 来整合 PlantSpace、AutoPLANT 及其他一些工具。 如果实现了这种整合，我们将会使用开放式数据格式按需发送信息，这样可以更好地响应客户的要求。 即使使用的产品较少，我们也可以深化专业知识、简化安装和支持步骤并降低成本。 而且，我们不会更改后台工具，但可能会根据各个项目的实际需求选用最合适的前端设计工具。 ”

“人们对 ISO 标准存在一种误解，认为它是由大型组织制定的，只适用于油气、化工及其他大型行业。 而实际上，ISO 标准也适用于给排水等其他领域，这是因为我们在采用设计和建模工具来构建和使用目录以及共享信息的方式上存在很多共同之处。 如果我们使用基于 ISO 标准的工具交付更多的项目，这一点会变得越来越明显。 ”

“无论是在设计、施工、运营，还是在计划管理方面，我们都能够利用 OpenPlant 为我们的客户提供整套服务。”

体现业务价值

在这场变革中走在前列并借助互用性来实现业务价值的另一家公司是 Hatch，它是一家员工持股公司，可为采矿、冶金、能源和基础设施行业提供工程设计、项目与施工管理服务、流程与业务咨询以及运营方面的服务。 Hatch 在全球设有 65 个办事处，员工规模达10，000 人，所参与的项目遍及全球 150 个国家。 由于 Hatch 拥有如此多的员工和项目，因此，对它来说，当务之急是继续提高知识管理能力以满足客户的预期。 正如 Hatch Chile项目交付组组长 Peter Blake 所言，虽然项目变得越来越复杂，但项目周期却在不断缩短；虽然经验丰富的技工人数变得越来越少，但学习时间却大为缩短了。

Blake 先生自 20 世纪 70 年代初期以来一直效力于 Hatch 公司，在此期间他参与了Hatch 公司实施计算机辅助设计技术各个方面的工作，包括公司早期对 MicroStation、

PlantSpace 以及其他工具的使用。今天， Blake 先生说道，“我们注意到在北美和欧洲地区工程师出现了严重短缺，而且技术工人（管道安装工、焊工等）的规模在全球范围内也面临着同样的窘境。出于多方面的原因，我们决定将作业交给技术工人来处理，而不是将他们推向施工现场，这是最为合理的做法。这意味着，在韩国、 菲律宾或中国将实现模块化施工，并将已竣工模块运输到作业现场。为了顺利、高质量地达成此目标，我们需要以集成方式在三维制图环境下生成高质量的工程图。我们使用了较少的技术工人，这要求我们在工程枢纽方面需要采用更多的技术。举个例子，由于我们需要对无数个“购买或构建”决策进行权衡（构建成本数以百万计，而购买成本则有所不同），然后跟踪、整合影响最终决策的所有信息，因此，Hatch 需要有一个成熟的供应链管理系统。”

“设施建成后，我们面临的下一个挑战就是启动设施。 我们正在不断努力缩短移交时间，因为这正是客户开始赚钱的时候。 移交的快慢取决于信息从工程组到施工、调试、运营和维护组的传输情况。 ”

“我们试图解决不同设计师团队与工程师团队之间的无数连接（从设计到施工、从一个合作伙伴到另一个合作伙伴）问题，然而只有像 ISO 这样的模式才可以让合适的人以恰当的格式访问数据。”

“如果工厂运营商想要对泵进行维护，那么他们的数据库中应具备所有操作手册、维护方法以及备件方面的信息。 我们需要将信息批量传输到运营商那里。 借助符合 ISO 标准的软件，我们可以使用适用于项目的系统，且确保信息传输时可将信息导入到自己系统中，而不会丢失其包含的任何知识。 ”

使用 OpenPlant 进行项目协作

RAFAKO S。 A。 是一家具有 60 年历史的波兰公司，是 PlantSpace 的忠实客户，它目前正在修改其设计流程以使用 OpenPlant，因为此款软件具有现代的用户界面和开放式架构。 RAFAKO 负责为波兰的发电厂设计和制造锅炉和环保设备。 它是欧洲地区最大的锅炉生产商。

据 RAFAKO 工程 IT 经理 Zbigniew Harezlak 所说，RAFAKO 的项目通常会涉及与工厂业主和承包商的协作，因此，开放性成为该工厂设计解决方案的关键要求。 RAFAKO 使用MicroStation 已有 17 年的历史，使用 PlantSpace 也已长达 7 年，而使用 ProjectWise 管理数据已有 10 年之久。

Harezlak 先生表示，“RAFAKO 之所以对 OpenPlant 如此热衷，是因为借助该软件，我们不仅能够在公司内部更好地实现团队协作，还可以与外部的合作伙伴进行协作。 通过penPlant 和 i-model 架构，我们能够与使用 Bentley 软件或其他工厂设计解决方案的合作伙伴之间实现数据交换。 我们将开放性视为 Bentley 解决方案很重要的一个方面，因为没有任何一种工具是万能的。 在设计过程中，我们采用了众多 CAD 软件及其他程序（例如分析工具）。 但我们需要拥有一个独立的平台，这样我们可以收集各种不同类型的数据来进行碰撞检测以及优化设备布置。 然而，三维工厂设计只是整个解决方案的一部分。 ” 他强调，OpenPlant 的用户界面较为现代，比 PlantSpace 更易于学习，而且与其他作为技术驱动力的 Bentley 解决方案的兼容性较好，这样更有利于公司计划的逐渐实施。 目前，由 Harezlak 先生带领的团队在一个“正在运作”的项目中同时使用了 OpenPlant和 PlantSpace，其中大约有 50 条管线是在 OpenPlant 中完成设计的。 RAFAKO 将在基础工程设计完成后，准备在 OpenPlant 中对所有管线进行详细的工程设计，而项目中的其他所有管道将采用 PlantSpace 进行设计。 Harezlak 先生表示，他的团队之所以采用这种方法，是因为“两个系统可共存于单个项目中。 我们可以创建 DGN数据和 i-model，以便同时使用这两个系统。 对于新项目，我们会进行评估，以决定是采用 OpenPlant 还是采用PlantSpace。 随着 OpenPlant 的功能越来越完善，我们打算尽快迁移到 OpenPlant。

这样，我们就可以只使用一种管道解决方案，这对我们来说非常有利。 当我们决定使用OpenPlant 执行任何所需操作时，我们的设计速度将更快，设计方式也将更加一致。 ”

RAFAKO 在部署 OpenPlant 期间还获得了 Bentley 的全力支持，对此其表示非常满意。 Harezlak 先生经常与 OpenPlant 开发团队联系，他表示“与一年前相比，目前的产品更好一些，可以称得上是一种比较完整的解决方案。 它真的越来越能满足我们的特定需求了。 而市面上的其他产品，包括 PlantSpace 在内，更注重的是石油和化工行业的需求。 而发电方面的需求略有不同，我们通过与 Bentley 合作来阐释我们的需求。 Bentley根据我们的需求为我们量身定制了本系统。 ”Harezlak 先生也指出，在 OpenPlant 中创建目录和添加规范比在 PlantSpace 中实现起来更简单一些，而且 OpenPlant 更易于处理AutoPLANT、PlantSpace 和 PDS 中的现有目录和规范，因此，没有必要完全从头开始。 尽管如此，在试用阶段，RAFAKO 仍在培训和产品定制方面得到了 Bentley 的大力帮助。

简而言之，Harezlak 先生表示，“OpenPlant 是一种先进的开放式解决方案，无论在现在还是将来都存在很大的发展潜力。 同其他工厂设计系统相比，利用该系统我们可以将工作做得更出色。 ”

利用数字资产

DuPont 是首批认识到 ISO 的潜在价值且从一开始就参与标准制定的美国资产业主运营商之一。 2012 年，DuPont 迎来了其“创造科学奇迹”的第 210 个年头。 正如公司言，其旨在为农业、通信、电子、安防、建筑、交通和服装等行业提供创新型产品。 目前，DuPont在 90 个国家建有 150 个制造厂。 由于这些工厂有获得最佳效率的迫切需求，这使得公建立了如下愿景：在资本项目生命周期的所有阶段和过程中创造一种无缝集成的环境，在此境下，可随时随地获取任何信息，即使软件系统无法实现正常通信时也不会出现故障。

DuPont 工程公司下属工程系统技能部门的主管 Chris Schwander 表示，互用性有诸多优势：“资产业主不需要内部执行整个工程项目。 他们通常会将生产设计和施工作业交给承包商来处理。 ”

“我们希望承包商能够自由使用任何工程和设计工具。 当承包商手头没有事先接受过相关培训的人员可用时，如果要求他们必须使用特定的工具，则会给他们增加额外的负担，从而造成延误。 但这也意味着，在进行移交时，我们会接收到各种格式的数据。 ”

“DuPont 认为，在利用设计交付成果对工厂进行维护和运营的过程中，ISO 标准至关重要。我们需要兼容 EPC 当前正在使用的任何工具；我们能否将其融入到 i-model 中并使其成为我们系统的一部分呢？对于这一问题，我们将会寻求其解决方法，以改进数据移

交的智能程度。 现在，预制加工图可以为 MicroStation 格式、PDF 格式或纸质形式。 这意味着，模型中的所有智能信息已被简化为一个基本的 2D 矢量 CAD 电子文件。 我们可以对此类信息进行更新，但同时会丢失大量有价值的信息，因此，必须手动完成大量的数据录入工作来恢复项目早期阶段的已知信息。 额外的工作量是十分惊人的。 但是，假如我们当初保存了交付成果的所有重要信息，我们就不必额外进行这些工作了。 ”

“在定义我们期望将哪些交付成果（如电子文档、符合 ISO 标准的数据、i-model 或 DXF、输出为 。 csv 或 Excel 格式的材料统计数据、ERP 工厂库存、阀报告、管线清单等）返回给EPC 时，我们完全可以做得更好。 这样，我们就可以对这些数据进行处理并在各个系统中使用它们。 DuPont 将交付成果及其互用性视为很有价值的数字资产，而且会将其所需的电子交付成果写入到合同中。 ”

按设计标准量产

最后，工厂工程与设计、工厂施工规划以及与移交相关的所有工作都必须按计划如期完成，以确保工厂能尽快投入运营。 负责项目的 EPC 必须创建并管理他们的设计数据、文档和工程图，以便项目完成后可将所有这些智能信息移交给资产业主，并确保信息的格式在工厂维护和运营期间可正常使用。 在工厂的整个运营期间（大约 30 到 50 年），均可对这些信息进行访问、共享及修改。

正如 Hatch 公司的 Peter Blake 所言，当工厂完工且即将投产时，他认为他的工作并没有结束：“我们需要了解工厂投产以及开始按设计标准进行量产需要多长时间。这具体取决于信息从工程组到施工、调试、运营和维护组的传输情况。该过程应尽可能简单、透明，我们需要将这些信息置于相应的数据库中，这样我们可以将其显示在 iPad 上或任何运营商所需的位置处。”

当然，另一家 EPC 表示，“EPC 需要询问业主数据对他们在管理工厂方面的影响度如何。 如果他们认为工程和施工数据很重要，那么 OpenPlant 及其以数据为中心的方法在整个工厂生命期内都具有重要的下游适用性。 ”

正如 DuPont 的 Chris Schwander 所言，至少有一些业主已开始意识到在其工厂设计期间所创建的数字资产的巨大价值。 他们已认识到这些信息可使工厂更快地达到标准生产能力并可进一步简化生产流程。 ISO 标准有利于实现数据的共享和传输，从而使得所有利益相关方均可按所需方式使用最新的信息。 许多资产业主和 EPC 都认为，在定义互用性标准和创建诸如 OpenPlant 这样的开放式可扩展产品以满足制造业需求方面，Bentley Systems 始终处于领跑者的地位。

PID控制的原理是什么？

PID回路是要自动实现一个操作人员用量具和控制旋钮进行的工作，这个操作人员会用量具测系统输出的结果，然后用控制旋钮来调整这个系统的输入；

直到系统的输出在量具上显示稳定的需求的结果，在旧的控制文档里，这个过程叫做“复位”行为，量具被称为“测量”，需要的结果被称为“设定值”而设定值和测量之间的差别被称为“误差”。

一个控制回路包括三个部分：

1、系统的传感器得到的测量结果

2、控制器作出决定

3、通过一个输出设备来作出反应

控制器从传感器得到测量结果，然后用需求结果减去测量结果来得到误差。 然后用误差来计算出一个对系统的纠正值来作为输入结果，这样系统就可以从它的输出结果中消除误差。

在一个PID回路中，这个纠正值有三种算法，消除目前的误差，平均过去的误差，和透过误差的改变来预测将来的误差。

比如说，假如利用水箱在为植物提供水，水箱的水需要保持在一定的高度。 可以用传感器来检查水箱里水的高度，这样就得到了测量结果。 控制器会有一个固定的用户输入值来表示水箱需要的水面高度，假设这个值是保持65％的水量。

控制器的输出设备会连在由马达控制的水阀门上。 打开阀门就会给水箱注水，关上阀门就会让水箱里的水量下降。 这个阀门的控制信号就是控制变量。

PID控制器可以用来控制任何可被测量及可被控制变量。 比如，它可以用来控制温度、压强、流量、化学成分、速度等等。 汽车上的巡航定速功能就是一个例子。

一些控制系统把数个PID控制器串联起来，或是连成网络。 这样的话，一个主控制器可能会为其他控制输出结果。 一个常见的例子是马达的控制。 控制系统会需要马达有一个受控的速度，最后停在一个确定的位置。 可由一个子控制器用来管理速度，但是这个子控制器的速度是由控制马达位置的主控制器来管理的。

应用

在自动控制发展的早期，用机械设备来实现PID控制，是由杠杆、弹簧、阻尼及质量组成，多半会用压缩气体驱动。 气动控制器还一度是工业上的标准。

电子的类比控制器可以用晶体管、真空管、电容器及电阻器组成。 许多复杂的电子系统中常会包括PID控制，例如磁盘的读写头定位、电源供应器的电源条件、甚至是现代地震仪的运动侦测线路。 现代电子控制器已大幅的被这些利用单芯片或FPGA来实现的数位控制器所取代。

现代工业使用的PID控制器多半会用PLC或有安装面板的数位控制器来实现。 软件实现的好处是相对低廉，配合PID实现方式调整的灵敏度很大。 在工业锅炉、塑胶射出机械、烫金机及包装行业中都会用到PID控制。

变化的电压输出可以用PWM来实现，也就是固定周期，依要输出的量去调整周期中输出高电势的时间。 对于数位系统，其时间比例有可能是离散的，例如周期是二秒，高电势时间设定单位为0.1秒，表示可以分为20格，精度5%，因此存在一量化误差，但只要时间分辨率够高，就会有不错的效果。

PLC的基础知识

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC的基本构成概述从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。 固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源PLC的电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。 电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。 这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 输入输出接口电路（I/O模块）PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。 I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。 I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 功能模块如计数、定位等功能模块通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等编程设备编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 人机界面最简单的人机界面是指示灯和按钮，液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 编辑本段PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。 一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。 从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。 加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 容易改造系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。 这很适合多品种、小批量的生产场合。 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。 它的重量小于150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 编辑本段趋势与动向一、 当代PLC技术的发展趋势发展迅速，产品更新换代；开发各种智能化模块，不断增强过程功能；PLC与个人计算机（PC）结合；通信联网功能不断增强；发展新的编程语言，增强容错功能。 二、 当代PLC技术的发展动向美国通用汽车以用户身份提出新一代控制器应具备十大条件，这十大条件是：1． 编程方便，可在现场修改程序；2． 维修方便，最好是插件式；3． 可靠性高于继电器控制柜；4． 体积小于继电器控制柜；5． 可将数据直接送入管理计算机；6． 在成本上可与继电器控制竞争；7． 输入可以是交流115V；8． 输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀；9． 在扩展时，原有系统只要很小变更；10． 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。 1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。 接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。 1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第一台可编程序控制器DSC-18。 1973年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。 我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。 进入20世纪70年代，随着微电子技术的发展，尤其是PLC采用通讯微处理器之后，这种控制器就不在不局限于当初的逻辑运算了，功能得到更进一步增强。 进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC，使PLC的功能增强，工作速度快，体积减小，可靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为灵活，方便。 编辑本段PLC培训与证书可编程控制器编程语言可编程控制器PLC中有多种程序设计语言，它们是：梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。 梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。 功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。 功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 PLC学习情况目前，PLC应用人才供应主要依靠高校（设相关专业的有267所）、高职（600多所）和技校（2000多所）。 其相关的专业一般名为“自动化”、“机械制造及自动化”、“电气自动化”和“机电一体化”。 设置相关专业的学校包括从清华大学、浙江大学这样的国内一流院校，到各种职业培训机构，而涉及的专业外延更加广泛，有不少学校已经将PLC的应用作为专业学院的基础课程。 而人力资源和社会保障部CETTIC项目下的PLC课程，更是将培训分为通用知识、实务知识、实践技能，重视案例分析和行为导向。 可编程控制器PLC程序设计师培训证书CETTIC要求，学员只有在三部分知识考核都通过后，并根据考试成绩可获得相应级别（初、中、高）《可编程控制器（PLC）程序设计师职业培训证书》。 该证书也是PLC领域内唯一国家认可的培训证书，含金量较高。 可编程控制器PLC程序设计师师资培训证书CETTIC 证书分岗位证书和师资证书，培训者也可以根据自己能力选择报考师资培训证书。 但由于该证书要求报考人员必须是本科以上学历，且有一定工作经验方可接受报名，持此师资证书者更是凤毛麟角。 目前只有个别具备极强实力的培训机构得到了CETTIC的官方授权，进行相应课程的开发和组织师资培训，学员考试通过后会获得《CETTIC 职业师资培训证书》（在全国紧缺人才办网站有详细介绍）。 编辑本段PLC的应用领域总述目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。 为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。 PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。 从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。 作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。 大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。 PID处理一般是运行专用的PID子程序。 过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。 数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

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