我国古代早已对自动控制设备进行了深入的研究，从汉代的“指南车”到鲁班的“飞鸟”，从诸葛亮的“木牛流马”、“连弩”等，这些都是利用机械原理实现自动控制的典范之作。现在还有一些自动设备由类似的装置完成，比如在一根轴上的不同位置镶嵌不同周长和曲面的轮子，在轴转动的时候，不同的轮子拥有相同的角速度，但是因为有不同的周长，因此，与轮子咬合的齿轮转动一周所花费的时间就会不同，这样就可以用来计量不同的时间，这就是使用机械原理实现了计时和顺序的功能，有了时间轴，我们就可以完成顺序控制，这对于使用计算机控制的今天来说确实是很有妙的事情。
由于蒸汽时代的到来，人们可以利用蒸汽机产生出更大的机械力，从而帮助人完成繁重的劳动，这样，就需要对蒸汽机进行控制，让它按照人的意志来工作。于是，瓦特发明了蒸汽机调速器，他通过巧妙的机械设计，把蒸汽机的运转速度稳定在一个固定的范围内，这样就减少了事故的发生，使得蒸汽机很容易被人利用，这个发明被称为真正意义上的“现代自动控制的开端”。自动控制设备的应用无疑提高了劳动生产率，推进社会前进了一大步。
后来，人们发现了电的奥秘，并掌握了电力的应用和控制，由此进入电气时代，于是有了关于控制的理论，“电”在自动控制中起到了不可替代的作用，它可以驱动机械设备产生更高速的运动，也可以控制这些驱动设备本身，利用电的特点还可以连续控制更多设备，使这些设备互相配合，完成某个生产过程，这就形成了控制方案。
计算机的发明更加推进了自动控制技术的发展，它可以实现复杂的算法，完成智能控制。科技是在进步的，到了今天，网络技术已经普遍应用了，其实，早在20世纪80年代，网络技术已经应用在工业过程控制中了，它使得各种自动控制设备可以方便的集合在一起，不同的设备可以信息共享，完成某个复杂的过程控制，进而实现生产的最终要求。随便提及一下物联网，所谓物联网，其实就是工业控制在民用和其他行业的应用，因为它的技术手段和路径基本上与工业控制是一致的，甚至于没有工业的严格和快速。物联网能带给我们信息的沟通与共享，这在技术层面上已经没有什么障碍了，但是，它需要解决的是规则问题，甚至是法律层面的制度。说远了，还是从我们熟知的自动控制开始吧。
从发展过程来看，自动控制领域经历了由“控制”“自动控制”“过程控制”到“智能控制”几个阶段，日前这些方式是同时存在的，他们有各自的特点，应用在各自不同的环境中。
那么到底是谁、如何感知世界呢？数据经过怎样的传输？怎样让设备执行人的思想呢？什么是自动控制？其工作原理是什么，其发展历程又如何呢，自动控制系统又是包含哪些内容？过程控制又是怎么回事呢？
自动控制与自动控制系统
在讲过程控制之前，首先要知道什么是自动控制。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器)，使机器、设备或生产过程(统称控制对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。
其实自动控制离我们很近，比如，家居必备的抽水马桶就是一个很好的例子。放水冲刷后，水箱里水位降低，浮子随水面下降，进水阀打开。随着水位的升高，进水阀逐渐关闭，直到水位达到规定高度，进水阀完全关闭，水箱里面的水正好准备下一次使用。
能够完成自动控制任务的系统称为自动控制系统，它是由若干控制器和被控对象构成的一个整体。自动控制系统的核心是控制算法和解决方案’它包括设备及网络的配置、控制范围及功能、控制策略的实施与规划等。可以毫不夸张地讲，自动控制系统完全可以以人的意志为基础，来操作各种设备，既然自动控制系统能实现替代人的功能，那么它也应该具有类似人体的结构，如图下1-1所示。
图1-1 自动控制系统整体框架
①数据采集及控制设备
数据的采集和设备的控制是两种相反的操作，但是在系统中处于同一地位，控制系统用它们来感知世界，完成指令，相当于人的五官、手、脚等，该部分完成各种温度、压力、流量等参数的采集，或者把控制中心的控制指令传达给现场执行设备，如电动门、电机、水泵、控制阀等。
对于不同的物理参量，我们会使用不同测量原理的传感器，经过某种转换后提供给下一级设备处理，对于千差万别的设备，大家都追寻同一标准，这样方便接入不同的系统，形成通用的设备。比如应用不同检测原理对温度的采集、对压力的采集、对流量的采集等，数据经过数字滤波、信号放大等处理以后，转换成4-20mA或者0-5V标准信号、脉冲、甚至数字信息等电信号，这样就为数据的传输打下了基础。
②网络通信
网络通信及设备是循环系统，是输送各种养料的通道，它把身体的各部分机能联系起来，是数据传输的通道，类似人类的血液循环系统、神经系统。
③监控系统
监控设备相当于人的大脑，实现控制方案的计算、故障判断及处理，完成与人的交互操作。它包括控制器、操作员站、服务器等。
④控制方案
控制方案是现场工艺的实现方法，是人的思维的体现，是精神，是灵魂，甚至可以实现智能管理、故障判断、智能调节等功能。
综上所述：基于生产过程控制工业的自动控制系统被称为过程控制系统。过程控制系统的实现大概是这样的：我们根据不同行业的工艺要求，制订出控制方案，把该方案用直观的编程语言或流程框图描述正确，然后下装到计算机里面，计算机通过强大的运算和记忆功能，根据当前现场的各种条件，比如温度、压力、流量的变化等(称为工况)，产生出运算结果(称为控制输出)，这些结果通过硬件设备转换及网络设备传送到控制阀或开关设备上，控制现场设备做出相应的动作，最后实现控制工艺的要求，这样就达到了自动控制的目的。
一般过程控制系统主要应用在发电厂、化工、水泥、供热系统、水处理系统等注重流程的行业。这样的工业过程使用原始的材料，经过各种物理的或者化学变化，经过粉碎、高温、高压、催化、混合等工艺手段，生产出满足需要的产品，这些产品最终为人类所应用、消费。
由此可见，我们把原始资料经过若干处理产生出产品的过程称之为生产过程，面向这个过程而总结的控制理论叫过程控制理论，因此过程控制理论应该是概括的、复杂的、具有不确定性的一种科学体系。
现在来梳理一下自动控制设备、自动控制系统和过程控制系统三者之间的关系，如图1-2所示。
图1-2 自动控制设备、自动控制系统和过程控制系统的关系
自动完成某项工作的设备是自动控制设备，若干自动控制设备互相协助，完成某项任务，被称为自动控制系统，应用于过程工业的自动控制系统就叫做过程控制系统，因此，过程控制系统是自动控制系统在应用方向上的一个分类，当然，也有其他类型的自动控制系统，比如运动控制系统、飞行控制系统等。
自动控制工作原理
根据自动控制的目的和要求不同，在实现算法上，就会采用不同的理论和应用不同的原理，由于高级控制理论需要很多数学方面的知识，因此这里仅仅介绍一下自动控制的一般原理，下面我们以一个简单的例子来说明。
这个例子说的是人端起杯子的过程。简单描述一下整个过程。首先人通过眼睛来确定杯子当前的位置，之后大脑指挥手去抓住杯子。在这个动作里，我们要不断判断杯子的位置，然后调整手的位置和力度，让手准确无误地抓到杯子，拿起来。看似简单的行为其实包括了很复杂的过程，只是因为大脑的处理速度很快，才让我们不容易觉察。
由此可见，自动控制的关键就在于反馈的存在，正是有了它的存在，才使自动控制成为可能。反馈就是自动化的奥妙所在，所以自动控制原理也叫反馈控制原理。
一个自动化系统无论结构多么复杂，基本上都是由下面几部分组成：
第一，检测比较装置(眼睛)。
第二，调节器(大脑)。
第三，执行机构(手)。
第四，控制量(位置)。
