自动控制体系的

自动控制学科是近几十年来发展起来的一门很重要的学科.它的发展很迅速,特别是计算机的快速发展,更加快了它的发展,尤其体现是工业自动化技术近年来的发展.自动化学科研究的范围也是很广泛的,对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要的积极作用.

自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行.

自动控制是相对人工控制概念而言的.指的是在没人参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行.自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率.

自动控制是工程科学的一个分支.它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值.从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础.我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支.基础的结论是由诺伯特维纳,鲁道夫卡尔曼提出的.

举例：室内温度的调节是一个简明易懂的例子.目的是把室内温度保持在一个定值θ,尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外（干扰d）.为了达到这个目的,加热必须被适当的影响.通过阀门的调节,温度就会保持恒定.

自动控制领域的发展过程

150多年前第一代过程控制体系是基于5-1si的气动信号标准（气动控制系统PCS,PneumaticControlSystem）.简单的就地操作模式,控制理论初步形成,尚未有控制室的概念.

第二代过程控制体系（模拟式或ACS,AnalogControlSystem）是基于0-10mA或4-20mA的电流模拟信号,这一明显的进步,在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域.它表征了电气自动控制时代的到来.控制理论有了重大发展,三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立,控制功能分离的模式一直沿用至今.

第三代过程控制体系（CCS,ComputerControlSystem）.70年始了数字计算机的应用,产生了巨大的技术优势,人们在测量,模拟和逻辑控制领域率先使用,从而产生了第三代过程控制体系（CCS,ComputerControlSystem）.这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命,它充分发挥了计算机的特长,于是人们普遍认为计算机能做好一切事情,自然而然地产生了被称为“集中控制”的控制计算机系统,需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用4-20mA的模拟信号,但是时隔不久人们发现,随着控制的集中和可靠性方面的问题,失控的危险也集中了,稍有不慎就会使整个系统瘫痪.所以它很快被发展成分布式控制系统（DCS）.

第四代过程控制体系（DCS,DistributedControlSystem分布式控制系统）：随着半导体制造技术的飞速发展,微处理器的普遍使用,计算机技术可靠性的大幅度增加,目前普遍使用的是第四代过程控制体系（DCS,或分布式数字控制系统）,它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机,而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制系统.于是分散控制成了最主要的特征.除外另一个重要的发展是它们之间的信号传递也不仅仅依赖于4-20mA的模拟信号,而逐渐地以数字信号来取代模拟信号.

第五代过程控制体系（FCS,FieldbusControlSystem现场总线控制系统）：FCS是从DCS发展而来,就象DCS从CCS发展过来一样,有了质的飞跃.“分散控制”发展到“现场控制”；数据的传输采用“总线”方式.但是FCS与DCS的真正的区别在于FCS有更广阔的发展空间.由于传统的DCS的技术水平虽然在不断提高,但通信网络最低端只达到现场控制站一级,现场控制站与现场检测仪表、执行器之间的联系仍采用一对一传输的4-20mA模拟信号,成本高,效率低,维护困难,无法发挥现场仪表智能化的潜力,实现对现场设备工作状态的全面监控和深层次管理.所谓现场总线就是连接智能测量与控制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路.简单地说传统的控制是一条回路,而FCS技术是各个模块如控制器、执行器、检测器等挂在一条总线上来实现通信,当然传输的也就是数字信号.主要的总线有Profibus,LonWorks等.