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| 工業(yè)控制系統(tǒng)的三生三世 |
| 點擊：1487 次 發(fā)布時間:2017-03-15 00:12:00 |
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啟蒙時代：1935年之前
工業(yè)控制系統(tǒng)作為工廠流程的一部分出現(xiàn)在世人面前大約是在十八世紀中期，但事實上，古代的希臘人與阿拉伯人就已經(jīng)開始在諸如水鐘、油燈這樣的裝置中使用浮動閥門進行自動控制了。世界上第一臺有記載的自動控制設(shè)備是公元前二百五十年左右埃及人所使用的水鐘。這臺水鐘以水作為動力進行計時與矯正，將世界最準確計時工具的頭銜保持了將近兩千年，直到擺鐘被發(fā)明。
1745年，安裝在風(fēng)車中控制磨盤間的間隙，已經(jīng)開始由自動裝置進行控制。這種控制機構(gòu)是最早真正用于工業(yè)的控制系統(tǒng)之一，并且最終導(dǎo)致了由蒸汽引擎引發(fā)的第一次工業(yè)革命。
之后的一個多世紀，絕大部分的工業(yè)控制系統(tǒng)所關(guān)注的重點是對蒸汽系統(tǒng)中的溫度、壓力、液面以及機器轉(zhuǎn)速的控制。但隨著工業(yè)革命的深入，十八世紀中期至二十世紀初，工業(yè)控制系統(tǒng)開始了有史以來第一次全面發(fā)展：
航海：由于大型船只的使用，舵面轉(zhuǎn)向因流體動力學(xué)的改變變得更加復(fù)雜。與此同時，操作機構(gòu)與舵面之間傳動機構(gòu)的增多及增大導(dǎo)致動作響應(yīng)時間更加緩慢。1873年，讓？約瑟夫？萊昂？法爾，一名法國企業(yè)家兼工程師，發(fā)明了被其稱為“動力輔助器”的裝置來解決上述問題。今天，經(jīng)后人改進，他的發(fā)明有了新的名字：伺服機構(gòu)。
制造業(yè)：這一時期，繼電器開始在工廠中大量使用。通過繼電器構(gòu)筑的邏輯（如“開/關(guān)”和“是/否”）代替了之前使用人工的制造業(yè)控制方式。今天廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller： PLC）就是繼電器邏輯發(fā)展的產(chǎn)物。
電力：新興的電力行業(yè)也在這一時期投入大量資金進行工業(yè)控制系統(tǒng)的構(gòu)建。比如設(shè)計并發(fā)明了用于控制電壓或者電流使其保持恒定的電力監(jiān)測與控制系統(tǒng)。到1920年，雖然絕大多數(shù)控制手段只是簡單的“開/關(guān)”，中央控制室已經(jīng)成為大型工廠和電站的標準配置。中央控制室中的記錄器能夠?qū)ο到y(tǒng)運行狀況進行繪制或者使用彩色燈泡反映系統(tǒng)狀態(tài)，操作員則以此為依據(jù)對某些開關(guān)進行操作，完成對系統(tǒng)的控制。用于現(xiàn)代電廠的工業(yè)控制系統(tǒng)已現(xiàn)雛形。
交通：工業(yè)控制系統(tǒng)在交通領(lǐng)域的發(fā)展得益于用于控制平衡以及自動駕駛的陀螺儀的首次使用。這一時期，埃爾默？斯佩里發(fā)明了早期的主動式平衡裝置。到1930年，許多航空公司在遠距離飛行中都使用他發(fā)明的自動駕駛儀。
研究：1932年，“負反饋”的概念被納入到控制理論中并用于新型控制系統(tǒng)的設(shè)計，并完成控制領(lǐng)域中“標準閉環(huán)分析”方法的建立。
這一時期，工業(yè)控制系統(tǒng)所面臨的大多數(shù)問題是如何保證工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性及物理安全性。由于經(jīng)典控制理論當時并未建立，相當多的控制系統(tǒng)具有很高的失效率。當時的工程師常常碰到這樣的問題，同樣一個控制系統(tǒng)在不同控制環(huán)境中的可靠性相差極大，而他們能夠做的只有極為有限的定性分析。富有經(jīng)驗的工程師能夠在一定程度上通過安全操作規(guī)范的形式解決工業(yè)控制系統(tǒng)的物理安全問題以及一線工人的人身安全問題。
1935年，工業(yè)控制系統(tǒng)的啟蒙時期隨著“通信大繁榮”的開始而結(jié)束。遠距離有線及無線通信技術(shù)的應(yīng)用，標志著工業(yè)控制系統(tǒng)古典時期正式開始。
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