李曉明　張哲

摘 要：伴隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，在世界各主要經(jīng)濟體中越來越多的控制技術(shù)被應(yīng)用到各行各業(yè)，技術(shù)的應(yīng)用一方面可以減輕工人的工作量和勞動強度;另一方面可以滿足企業(yè)對實現(xiàn)更高難度或更加復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)的需要?？刂萍夹g(shù)的發(fā)展日新月異，各國之間競爭激烈，你追我趕。

關(guān)鍵詞：控制技術(shù);日新月異;簡史

近兩年國家大力強調(diào)和支持制造業(yè)的發(fā)展，對制造業(yè)的支持提高到一個新的高度，越來越多的政策紅利和資金力量注入到制造業(yè)的各個企業(yè)中，一方面刺激了行業(yè)的快速發(fā)展，另一方面有效穩(wěn)定就業(yè)和提高公民的福利。制造業(yè)的由大變強最終取決于人才的力量和控制技術(shù)的水平。經(jīng)過近100余年的發(fā)展，控制技術(shù)的進步已經(jīng)脫胎換骨。

一、控制技術(shù)的發(fā)展歷程

人類一出現(xiàn)，對征服自然的外在渴望充滿了幻想，“控制”這一概念本身恰恰反映了這一思想?？刂评碚撆c技術(shù)自然而然地在人們認(rèn)識自然與改造自然的歷史中萌芽并發(fā)展?？刂扑枷肱c技術(shù)實質(zhì)上已存在了數(shù)千年。

從埃及古墓出土的實物可以看到，古巴比倫和埃及在公元前1500年以前就已經(jīng)開始使用水鐘。在我國，據(jù)《周禮》記載，約公元前 500年，軍隊中即已用漏壺作為計時的裝置。約公元120年，科學(xué)家張衡已經(jīng)提出了如何解決隨水頭降低計時不準(zhǔn)確問題的巧妙方法。在他構(gòu)思制作的“漏水轉(zhuǎn)渾天儀”中，我們可以看到不僅有浮子，漏箭，還有虹吸管和至少一個補償壺。

進入工業(yè)革命以來，控制技術(shù)發(fā)展速度大大加快。隨著數(shù)學(xué)及物理學(xué)的發(fā)展，人類的控制技術(shù)不再僅僅是原材料的巧妙構(gòu)思，伴隨著一大批新式元器件的出現(xiàn)，令新控制思想的實現(xiàn)成為可能，為后來控制技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

總體來看，控制技術(shù)可以大致分為兩大類，一類是手動控制技術(shù)，一類是自動控制技術(shù)。人類已經(jīng)進入了一個自動控制技術(shù)占絕對優(yōu)勢的控制時代，而且我們在這條道路上會越走越遠(yuǎn)。

二、幾種主要的控制技術(shù)

1.單片機控制技術(shù)

生活水平越來越高，人們對于電子產(chǎn)品的需求數(shù)量越來越多，品味越來越高。一大批新式的電子產(chǎn)品應(yīng)用而生，大到汽車、冰箱、洗衣機，小到手機、手環(huán)、耳機等?？梢哉f，有些熟悉的產(chǎn)品通過控制技術(shù)獲得重生，有些未有的產(chǎn)品應(yīng)運而生。這其中的控制技術(shù)主要是單片機控制技術(shù)。

單片機（Microcontrollers）是一種芯片，普遍采用超大規(guī)模集成電路把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、各種I/O口和中斷系統(tǒng)、多種定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制、家電、智能穿戴等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)八十年代開始，已經(jīng)由當(dāng)時的4位/8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的300M高速單片機。

單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，已實現(xiàn)模塊化;可靠性高，可工作到10^6 ～10^7小時無故障;低電壓，低功耗，環(huán)境適應(yīng)能力強。

2.可編程控制技術(shù)（PLC）

在工業(yè)領(lǐng)域中，由于設(shè)備的體積、使用場合和復(fù)雜程度不同，需要一種接口多、功能完善、適用范圍廣、高可靠性的控制技術(shù)，可編程控制技術(shù)（PLC）應(yīng)用而生。目前做的比較好的廠家有德國的Siemens，日本的Mitsubishi 、法國的Schneider、美國的AB等。

可編程控制技術(shù)（PLC）是一種專門針對在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的利用數(shù)字運算操作的電子裝置。它一般采用可編制程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲、執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時/計數(shù)等操作的指令，并能通過數(shù)字/模擬輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。

3.分布式控制技術(shù)（DCS）

對于化工和發(fā)電等企業(yè)，設(shè)備數(shù)量多，而且生產(chǎn)工序都是層層遞進的，這時候就需要一種系統(tǒng)性的控制技術(shù)，分布式控制技術(shù)（DCS）很好地解決了這個問題，操作人員只要在控制室就可以實現(xiàn)所有設(shè)備的運行和監(jiān)控，大大降低了勞動強度，提高了勞動效率。

分布式控制技術(shù)（DCS）是一個由過程控制和過程監(jiān)控組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機、通信、接口和控制等多種技術(shù)，其基本特點是集中操作、分散控制、配置靈活、分級管理及組態(tài)方便等。

DCS自上世紀(jì)七十年代問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了四十余年的發(fā)展歷程。在這四十余年中，DCS雖然在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上沒有發(fā)生重大改變，但是經(jīng)過不斷的完善和技術(shù)更新，其功能和性能都得到了巨大的提高。

三、控制技術(shù)的未來發(fā)展

1.智能化

智能化是控制技術(shù)發(fā)展的高級階段，主要表現(xiàn)在控制功能多樣化、用途多樣化及交叉性，是制造業(yè)未來發(fā)展的主要方向。隨著科技的不斷進步，車間生產(chǎn)的發(fā)展方向逐步向人工智能與自動控制技術(shù)相結(jié)合過渡。人工智能理論向控制技術(shù)領(lǐng)域的滲透，不論理論上還是實踐上都有新的發(fā)展途徑，為智能化控制技術(shù)提供了新的思想和方法。? 人工智能與控制技術(shù)相結(jié)合，能夠有效根據(jù)生產(chǎn)過程中的變化情況，對系統(tǒng)采取更加合理的控制。

2.網(wǎng)絡(luò)化

從控制技術(shù)的發(fā)展歷程來看，控制技術(shù)在比較長的時期內(nèi)還將主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和消費品領(lǐng)域?？刂萍夹g(shù)的快速發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)所需的各種機械設(shè)備提供了性價比非常高的控制系統(tǒng)。我們深知各領(lǐng)域之間都不可能是獨立發(fā)展的，相互借鑒、相互促進甚至相互結(jié)合將成為新的發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)化將會是控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)中具有越來越重要的作用，尤其對信息數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)）傳遞及分析會起到至關(guān)重要的作用。

3.綜合化

截止目前，我們已經(jīng)在綜合控制技術(shù)領(lǐng)域中建立了專家系統(tǒng)、智能控制及模糊控制等控制技術(shù)。這些新型的控制技術(shù)無一例外地均以自動控制技術(shù)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合外部需求對整個設(shè)備或流程進行綜合優(yōu)化及控制?？刂萍夹g(shù)與相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)相融合已然成為了一個新的發(fā)展方向，而且有效地提高現(xiàn)有自動控制技術(shù)的可靠性、精確性與高效性。

四、結(jié)論

隨著摩爾定律的失效、計算機技術(shù)天花板效應(yīng)的出現(xiàn)，新的控制技術(shù)出現(xiàn)的概率比較低。現(xiàn)有控制技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的融合將會是一個主要的發(fā)展方向，控制技術(shù)的發(fā)展將會演變成一個系統(tǒng)工程?？刂萍夹g(shù)的應(yīng)用范圍會擴展到人類生活的方方面面，我們也會從一名簡單的科技使用者轉(zhuǎn)變成為了解者和研究者。

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作者簡介：李曉明（1985-），男，山東壽光人，山東科技職業(yè)學(xué)院機電系教師，碩士，助教，主要研究方向：控制系統(tǒng)。

張哲（1987-），男，山東臨沂人，山東科技職業(yè)學(xué)院機電系教師，碩士，主要研究方向：機械電子。