HISTORIE AUTOMATIZACE

Charakteristika

Zařízení využívající elektronické součástky k řešení automatizačních úloh.

Reléová automatizace

Díky vynálezu relé a jeho masovému nasazení došlo v letech 1900 až 1920 k velkému rozmachu využití reléové logiky v řízení složitějších technologických celků. Realizované řízení, z dnešního pohledu, bylo velmi jednoduché, přesto dostatečně pokrývalo širší potřeby řízení a regulace. U technologií s konečným počtem stavů mohlo být řízení realizováno pouze s relé, v případě, že řízení vyžadovalo určitý stupeň inteligence, jako některé typy regulace, kombinace, předpoklady, statistické vyhodnocení, archivaci a jiné, probíhalo řízení procesu z centrální místnosti (velína), kde operátoři sledovali stavy a výsledky chování systému a na základě analýzy (lidského úsudku) nebo předem známých postupů (algoritmů) předávali obsluze technologie pokyny k úpravě polohy akčních prvků. Ačkoliv toto řešení bylo poplatné tehdejší době a zdá se primitivní, splňovalo všechny podmínky zpětnovazebního řízení procesu na vyšší úrovni a to včetně přerušení, adaptability a inteligence, byť s delší reakční dobou, respektive dobou odezvy.

Samotné relé nemohlo pokrýt všechny požadavky automatizačních úloh a automatizace se stále neobešla bez jednoduché i důmyslné mechaniky; elektromechanicky byly realizovány například časovače, vačkové spínání, sekvencery ... . Ačkoliv s použitím dostatečného množství prvků a kombinačními vazbami bylo možno řídit i složité zařízení, stále chyběla pružnost a adaptabilnost na změny v technologii. V reléové automatizaci toto znamenalo provést přepojení desítek, stovek až tisíce vodičů a vyměnit, doplnit nebo upravit elektromechnické díly.

Krokový volič, sekvencer

Krokový volič (Strowger switch, Step-by-Step nebo SXS) vynalezl Almon Brown Strowger v roce 1888 a později sestrojil patentovanou telefonní ústřednu Strowger Automatic Telephone Exchange Company (1891) jejímž úkolem bylo nahradit telefonní spojovatelky v ústřednách. Princip byl takový, že s každým impulsem telefonního číselníku (na straně volajícího) elektromagnetická cívka (v ústředně) posunula mechanismus o jeden krok a byly sepnuly kontakty v této pozici. Těchto pozic bylo 10 (1-9 a 0 jako 10). Dalším rozšířením principu byl mechanismus s dvěmi pohony, kdy jedna cívka zajišťovala krokové otáčení a druhá cívka zvedala mechanismus k další sadě kontaktů. Tím bylo možno realizovat volbu 1 ze 100 (při číselníku 0-9). Aby nedocházelo k samovolnému vracení, byly použity západky a rohatky, které držely mechanismus v poslední nastavené pozici. Po ukončení spojení byly západky další cívkou uvolněny a celý mechanismus se tahem pružin vrátil do výchozí polohy.

Principielně je od krokového voliče pouze krok k sekvenceru pro automatizaci. Pokud vybavíme krokový volič (postačí s jedním pohonem) potřebným počtem paralelně instalovaných sad kontaktů, máme k dispozici jednoduchý generátor přednastavené sekvence pro každou sadu kontaktů a to podle toho, který(-é) kontakt(-y) podle úhlu natočení (odpovídá počtu impulsů) použijeme. Přivedeme-li tentokrát impulsy s pevnou frekvencí na pohon, máme sekvencer na jehož výstupech se bude objevovat signál podle úhlu natočení a podle toho, na které kontakty jsou výstupní signály připojeny. Principielně se jedná o využití principu vačky s tím rozdílem, že změna sekvence přepojením vodičů je jednodušší než výroba nové mechanické vačky i s ohledem na využití malého úhlu otočení voliče pro změnu stavu oproti vačce.
Půjdeme-li ještě dál a podmíníme impulsy pro změnu polohy (dalšího kroku voliče) splněním nějakých podmínek vyhodnocených reléovou logikou (například najetím na koncový spínač, dosažení hladiny ...) máme k dispozici regulérní binární řídící systém se zpětnou vazbou procesu.

Počítače

Elektronkové počítače

Elektronkové počítače (1. generace počítačů), orientačně v období 1945-1952-1962, jejichž hlavním konstrukčním prvkem byla elektronka, již umožňovaly provádět složitější výpočetní operace buď podle pevně stanoveného algoritmu nebo již jako programovatelné. V počátcích se jednalo o (sporný) neprogramovatelný Atanasoff–Berry Computer z roku 1942, programovatelný Colossus computer z roku 1943, armádní ENIAC - Electronic Numerical Integrator And Computer z roku 1946, a postupně další.

Tranzistorové počítače

Tranzistorové počítače (2. generace počítačů), v období 1953-1964-1968, představovaly již technické řešení pro další využití výpočetní techniky, zvláště tím, že došlo ke zvýšení spolehlivosti, zvýšení rychlosti, snížení energetické náročnosti, zmenšení rozměrů. Mezi první tranzistorové počítače (i tyto měly z počátku pár elektronek) patří prototyp University of Manchester 's experimentální Transistor Computer z roku 1953, do plného provozu byl uveden v roce 1955, TRADIC pro US Air Force z Bell Labs v roce 1954 i kalkulačka IBM608 z roku 1954 s komerčním využitím od roku 1957 a v následujících letech postupně další.

Počítače s integrovanými obvody

Počítače využívající integrované obvody (3. generace počítačů) k řešení a zpracování úlohy spadají přibližně do let 1965-1980. Analogicky se opakovala situace s výhodami oproti předcházejícímu řešení v porovnání tranzistorů a elektronek. Počítače s integrovanými obvody byly prvně součástí, respektive byly integrovány ve větších systémech, například v NASA - Apollo Guidance Computer, v armádě - LGM30, řízení mezikontinentálních balistických střel, US NAvy - Central Air Data Computer pro řízení letu F14-A Tomcat. V tomto období se objevuje superpočítač (tehdy) Illiac IV v roce 1971.

Počítače s mikroprocesory

Počítače s mikroprocesory (4. generace počítačů) rychle předčily předchozí generaci nejen rychlostí zpracováním instrukcí, možnostmi volného programování, kapacitou paměti, dalším zmenšením rozměrů do maximální miniaturizace, snížením příkonu a se zdokonalením výrobní technologie postupně snížily cenu výpočetní elektroniky na takovou úroveň, že počítače v různém provedení a užití, různým výkonem zcela pronikly během několika let do vědy, řízení průmyslové výroby, zdomácněly jako PC (skoro) v každé domácnosti a následně obsadily každou myslitelnou aplikaci (zkrácený výčet těch "prvních" nebo "nej" již přesahuje stručnost odstavce).

Klasická teorie řízení

Zprvu vojenské využití poznatků v oblasti elektroniky a řízení během druhé světové války přispěly teorii řízení, odkud se poznatky rozšířily do  protipožárních systémů a řízení leteckého provozu. Vznik tzv. klasické teorie řízení se datuje mezi lety 1940 a 1950.

PLC - programovatelný logický automat

viz historie PLC