我國古代早已對自動控制設備進行了深入的研究，從漢代的“指南車”到魯班的“飛鳥”，從諸葛亮的“木牛流馬”、“連弩”等，這些都是利用機械原理實現自動控制的典范之作。現在還有一些自動設備由類似的裝置完成，比如在一根軸上的不同位置鑲嵌不同周長和曲面的輪子，在軸轉動的時候，不同的輪子擁有相同的角速度，但是因為有不同的周長，因此，與輪子咬合的齒輪轉動一周所花費的時間就會不同，這樣就可以用來計量不同的時間，這就是使用機械原理實現了計時和順序的功能，有了時間軸，我們就可以完成順序控制，這對于使用計算機控制的今天來說確實是很有妙的事情。
由于蒸汽時代的到來，人們可以利用蒸汽機產生出更大的機械力，從而幫助人完成繁重的勞動，這樣，就需要對蒸汽機進行控制，讓它按照人的意志來工作。于是，瓦特發明了蒸汽機調速器，他通過巧妙的機械設計，把蒸汽機的運轉速度穩定在一個固定的范圍內，這樣就減少了事故的發生，使得蒸汽機很容易被人利用，這個發明被稱為真正意義上的“現代自動控制的開端”。自動控制設備的應用無疑提高了勞動生產率，推進社會前進了一大步。
后來，人們發現了電的奧秘，并掌握了電力的應用和控制，由此進入電氣時代，于是有了關于控制的理論，“電”在自動控制中起到了不可替代的作用，它可以驅動機械設備產生更高速的運動，也可以控制這些驅動設備本身，利用電的特點還可以連續控制更多設備，使這些設備互相配合，完成某個生產過程，這就形成了控制方案。
計算機的發明更加推進了自動控制技術的發展，它可以實現復雜的算法，完成智能控制。科技是在進步的，到了今天，網絡技術已經普遍應用了，其實，早在20世紀80年代，網絡技術已經應用在工業過程控制中了，它使得各種自動控制設備可以方便的集合在一起，不同的設備可以信息共享，完成某個復雜的過程控制，進而實現生產的最終要求。隨便提及一下物聯網，所謂物聯網，其實就是工業控制在民用和其他行業的應用，因為它的技術手段和路徑基本上與工業控制是一致的，甚至于沒有工業的嚴格和快速。物聯網能帶給我們信息的溝通與共享，這在技術層面上已經沒有什么障礙了，但是，它需要解決的是規則問題，甚至是法律層面的制度。說遠了，還是從我們熟知的自動控制開始吧。
從發展過程來看，自動控制領域經歷了由“控制”“自動控制”“過程控制”到“智能控制”幾個階段，日前這些方式是同時存在的，他們有各自的特點，應用在各自不同的環境中。
那么到底是誰、如何感知世界呢？數據經過怎樣的傳輸？怎樣讓設備執行人的思想呢？什么是自動控制？其工作原理是什么，其發展歷程又如何呢，自動控制系統又是包含哪些內容？過程控制又是怎么回事呢？
自動控制與自動控制系統
在講過程控制之前，首先要知道什么是自動控制。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置(稱控制裝置或控制器)，使機器、設備或生產過程(統稱控制對象)的某個工作狀態或參數(即被控量)自動地按照預定的規律運行。
其實自動控制離我們很近，比如，家居必備的抽水馬桶就是一個很好的例子。放水沖刷后，水箱里水位降低，浮子隨水面下降，進水閥打開。隨著水位的升高，進水閥逐漸關閉，直到水位達到規定高度，進水閥完全關閉，水箱里面的水正好準備下一次使用。
能夠完成自動控制任務的系統稱為自動控制系統，它是由若干控制器和被控對象構成的一個整體。自動控制系統的核心是控制算法和解決方案’它包括設備及網絡的配置、控制范圍及功能、控制策略的實施與規劃等。可以毫不夸張地講，自動控制系統完全可以以人的意志為基礎，來操作各種設備，既然自動控制系統能實現替代人的功能，那么它也應該具有類似人體的結構，如圖下1-1所示。
圖1-1 自動控制系統整體框架
①數據采集及控制設備
數據的采集和設備的控制是兩種相反的操作，但是在系統中處于同一地位，控制系統用它們來感知世界，完成指令，相當于人的五官、手、腳等，該部分完成各種溫度、壓力、流量等參數的采集，或者把控制中心的控制指令傳達給現場執行設備，如電動門、電機、水泵、控制閥等。
對于不同的物理參量，我們會使用不同測量原理的傳感器，經過某種轉換后提供給下一級設備處理，對于千差萬別的設備，大家都追尋同一標準，這樣方便接入不同的系統，形成通用的設備。比如應用不同檢測原理對溫度的采集、對壓力的采集、對流量的采集等，數據經過數字濾波、信號放大等處理以后，轉換成4-20mA或者0-5V標準信號、脈沖、甚至數字信息等電信號，這樣就為數據的傳輸打下了基礎。
②網絡通信
網絡通信及設備是循環系統，是輸送各種養料的通道，它把身體的各部分機能聯系起來，是數據傳輸的通道，類似人類的血液循環系統、神經系統。
③監控系統
監控設備相當于人的大腦，實現控制方案的計算、故障判斷及處理，完成與人的交互操作。它包括控制器、操作員站、服務器等。
④控制方案
控制方案是現場工藝的實現方法，是人的思維的體現，是精神，是靈魂，甚至可以實現智能管理、故障判斷、智能調節等功能。
綜上所述：基于生產過程控制工業的自動控制系統被稱為過程控制系統。過程控制系統的實現大概是這樣的：我們根據不同行業的工藝要求，制訂出控制方案，把該方案用直觀的編程語言或流程框圖描述正確，然后下裝到計算機里面，計算機通過強大的運算和記憶功能，根據當前現場的各種條件，比如溫度、壓力、流量的變化等(稱為工況)，產生出運算結果(稱為控制輸出)，這些結果通過硬件設備轉換及網絡設備傳送到控制閥或開關設備上，控制現場設備做出相應的動作，最后實現控制工藝的要求，這樣就達到了自動控制的目的。
一般過程控制系統主要應用在發電廠、化工、水泥、供熱系統、水處理系統等注重流程的行業。這樣的工業過程使用原始的材料，經過各種物理的或者化學變化，經過粉碎、高溫、高壓、催化、混合等工藝手段，生產出滿足需要的產品，這些產品最終為人類所應用、消費。
由此可見，我們把原始資料經過若干處理產生出產品的過程稱之為生產過程，面向這個過程而總結的控制理論叫過程控制理論，因此過程控制理論應該是概括的、復雜的、具有不確定性的一種科學體系。
現在來梳理一下自動控制設備、自動控制系統和過程控制系統三者之間的關系，如圖1-2所示。
圖1-2 自動控制設備、自動控制系統和過程控制系統的關系
自動完成某項工作的設備是自動控制設備，若干自動控制設備互相協助，完成某項任務，被稱為自動控制系統，應用于過程工業的自動控制系統就叫做過程控制系統，因此，過程控制系統是自動控制系統在應用方向上的一個分類，當然，也有其他類型的自動控制系統，比如運動控制系統、飛行控制系統等。
自動控制工作原理
根據自動控制的目的和要求不同，在實現算法上，就會采用不同的理論和應用不同的原理，由于高級控制理論需要很多數學方面的知識，因此這里僅僅介紹一下自動控制的一般原理，下面我們以一個簡單的例子來說明。
這個例子說的是人端起杯子的過程。簡單描述一下整個過程。首先人通過眼睛來確定杯子當前的位置，之后大腦指揮手去抓住杯子。在這個動作里，我們要不斷判斷杯子的位置，然后調整手的位置和力度，讓手準確無誤地抓到杯子，拿起來。看似簡單的行為其實包括了很復雜的過程，只是因為大腦的處理速度很快，才讓我們不容易覺察。
由此可見，自動控制的關鍵就在于反饋的存在，正是有了它的存在，才使自動控制成為可能。反饋就是自動化的奧妙所在，所以自動控制原理也叫反饋控制原理。
一個自動化系統無論結構多么復雜，基本上都是由下面幾部分組成：
第一，檢測比較裝置(眼睛)。
第二，調節器(大腦)。
第三，執行機構(手)。
第四，控制量(位置)。
