Our fascinating look at building automation history starts in 270 B.C.
Welcome to the brief building automation history page!
Our emphasis concerning building automation history will be about Direct Digital Controls for HVAC systems, but a quick study on general development history is in order:
The earliest documented example of an automatic control system device happened in the year 270 B.C. In this example, the device was a water clock, shown below.
(I think the Gentleman is slightly out-of-place for the period, but you get the idea!)
More specifically, if we're talking about HVAC related systems, during the period of the 1700's, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur (1683-1757, inventor of the Reaumur Scale thermometer) had some ideas for temperature control of incubators.
(Reaumur likeness shown below)
Reaumur's ideas were based on an invention by Cornelius Drebbel (1572-1663). Drebbel's invention used a U-shaped vessel containing mercury, sensing temperature, that operated a lever arm, controlling the draft to a furnace that controlled heat output.
During these early times, there were several things going on at the same time in different areas of automatic control systems development.
(Drebbel likeness shown below)
Automatic control of the steam engine and the various attempts at maintaining accurate control of the steam engine helped to lead the way for improvements on automatic control systems in general (James Clark Maxwell 1831 -- 1879, and his work titled "On Governors" for example, that dealt with linear differential equations for governor speed control). Maxwell also wrote a textbook called "Theory of Heat" in 1871.
Most of the automatic control systems during the 1800's dealt with temperature, pressure, liquid level, and the speed of rotating machinery. So long as the operators had stability, the folks that operated the systems were generally happy.
(Maxwell shown below)
Further improvements began to be made when larger ships, new weapons and propulsion systems began to appear. The systems used pneumatic power to operate position control mechanisms. As we neared the 1900's, electricity also began playing a part in automatic control systems.
One of the first examples of PID-type controls that were developed was by Elmer Sperry. In 1911, this type of system was used for automatic ship steering (Sperry did a lot of work involving gyroscopic compasses). Sperry's device compensated for disturbances in the water as sea conditions changed.
In 1914, one of the Foxboro Instrument Company founders named Edgar Bristol, invented the pneumatic "flapper nozzle amplifier." The action of this flapper nozzle can be likened to a flexure lid on the modern pneumatic controller. Early flapper nozzle systems that attempted to control devices were proportional and because there was no integral or derivative action, made a controlled device act like a binary "on-off" instead of modulating.
Although Elmer Sperry used a type of PID control in 1911, the control law that we commonly associate with the modern PID loop
came from Nicholas Minorsky (1885-1970). In 1922, he observed a helmsman controlling a ship and came up with the proportional, integral, and derivative type of control we know of today:
Proportional is the control required to steer the ship based on actual ship direction compared to the desired course setpoint.
Integral is the amount of reset required to correct an amount of error. For example, if the ship is off course by a small amount, and correcting it to the left brings it back on bearing, then turning the wheel all the way to the left is inappropriate. Only a slight adjustment to the left is required.
Derivative is the attempt to see how far a process variable (ship course) has been from the set point in the past, and anticipating where the course correction will need to be in the future.
In the 1920s, several instrument companies began making complete boiler control systems.
During the 1930s, the Foxboro Instrument Company made improvements to the flapper nozzle system that incorporated the integral and derivative. The controllers made during this period were very expensive and also not very well understood in operation.
(An example of a PID Loop shown below)
example above using PID control, if you stop and think about it -- you can apply this type of control to almost anything in the HVAC business that requires analog control (i.e. modulating a valve, a set of dampers, controlling the speed of a variable speed motor, etc.).
In 1936, the first professional organization that dealt with automatic control was created and called the Industrial Instruments and Regulators Committee. Standardizing the automatic control design methods and terminology were the primary goals of this early organization.
During the 1940s and 1950s, instrumentation companies continued to improve their products. For example, the Foxboro Instrument Company featured an improved Stabilog controller that was field adjustable, and the Taylor Instrument Company did the same for the Taylor Fulscope. During this time, papers were also published that describe how to adjust the PID values for optimal settings on the controllers.
From the 1930s to the 1950s, some very important work was done by MIT, the IEE, and by several people, both overseas and in the United States regarding electrical and electronic automatic controls. This was a very exciting time period in electricity and electronics, which led to the early systems of modern weapons development, communications, and semi conductor circuitry.
Control systems evolved quickly, such as an example of electric relays, versus transistor controls. Without the fast and accurate control systems that were developed during this period, defensive systems used in the free world would not have been accurate, nor work correctly.
There were many spinoffs to the military technologies that were developed since the 1950s. Small-scale electronics lead to affordable computers, and those computers constantly evolved from the 1950s to the present.
The personal computer that we use today, and the electronics used in today's digital controllers, make it possible to effectively and easily control the environment within a modern building.
มองที่น่าสนใจของเราในอาคารประวัติศาสตร์ระบบอัตโนมัติเริ่ม 270 ก่อนคริสต์ศักราช
ยินดีต้อนรับสู่บทสรุปอาคารอัตโนมัติประวัติศาสตร์ ! หน้า
ของเราเน้นเกี่ยวกับประวัติศาสตร์อาคารอัตโนมัติจะเกี่ยวกับการควบคุมแบบดิจิตอลโดยตรงสำหรับระบบ HVAC , แต่การศึกษาอย่างรวดเร็วในประวัติศาสตร์การพัฒนาทั่วไปเพื่อ :
เร็วเอกสารตัวอย่างของอุปกรณ์ระบบควบคุมอัตโนมัติเกิดขึ้นในปี 270 ก่อนคริสต์ศักราชในตัวอย่างนี้ , อุปกรณ์นาฬิกา , น้ำที่แสดงด้านล่าง .
( ฉันคิดว่าเขาเป็นเพียงเล็กน้อยออกจากสถานที่ในช่วงเวลา แต่คุณจะได้รับความคิด ! )
มากขึ้นโดยเฉพาะ ถ้าเราพูดถึง HVAC ระบบที่เกี่ยวข้อง ในระหว่างรอบระยะเวลาของ 1700 , เรเน่ อองตวน เดอ ferchault โรเมอร์ ( 1683-1757 , นักประดิษฐ์ของโรเมอร์ scale เทอร์โมมิเตอร์ ) มีความคิดบางอย่างสำหรับการควบคุมอุณหภูมิของตู้อบ .
( โรเมอร์อุปมาดังแสดงด้านล่าง )
ความคิดของโรเมอร์ที่ใช้ในการประดิษฐ์คิดค้นโดยคอร์เนเลียสเดรบเบิ้ล ( 1572-1663 ) การประดิษฐ์ drebbel ใช้ภาชนะที่มีรูปตัวยูตรวจวัดอุณหภูมิปรอทที่ใช้คานงัดแขน , การควบคุมร่างให้เตาที่ควบคุมความร้อนออก .
ในช่วงเวลาต้นเหล่านี้มีหลายอย่างเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันในพื้นที่ที่แตกต่างกันของการพัฒนาระบบการควบคุมอัตโนมัติ .
( drebbel อุปมาที่แสดงด้านล่าง )
การควบคุมอัตโนมัติของเครื่องจักรไอน้ำ และความพยายามต่างๆ ในการรักษาควบคุมความถูกต้องของเครื่องจักรไอน้ำช่วยนำทางสำหรับการปรับปรุงในระบบการควบคุมอัตโนมัติในทั่วไป ( เจมส์คลาร์กแมกซ์เวลล์ 1831 -- 1879 ,และผลงานของเขาที่มีชื่อว่า " ผู้ว่าการ " ตัวอย่างเช่น ที่จัดการกับสมการอนุพันธ์เชิงเส้นเพื่อควบคุมความเร็วราชการ ) แมกซ์เวลล์ยังได้เขียนหนังสือชื่อ " ทฤษฎีของความร้อน " ใน 2414 .
ส่วนใหญ่ของระบบการควบคุมอัตโนมัติในช่วง 1800 รับมือกับอุณหภูมิ , ความดัน , ระดับของเหลว และความเร็วรอบของเครื่องจักร ตราบใดที่ผู้ประกอบการมีความมั่นคงคนที่ใช้ระบบโดยทั่วไปมีความสุข
( Maxwell แสดงด้านล่าง ) การปรับปรุงเพิ่มเติมเริ่มขึ้นเมื่อเรือขนาดใหญ่ , อาวุธใหม่และระบบขับเคลื่อนที่เริ่มปรากฏ ระบบที่ใช้พลังงานลม กลไกการควบคุมตำแหน่ง ขณะที่เรา neared 1900 , ไฟฟ้าก็เริ่มเล่นเป็นส่วนหนึ่งในระบบการควบคุมอัตโนมัติ .
หนึ่งในตัวอย่างแรกของ PID ควบคุมประเภทที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยเอลเมอร์ Sperry . ใน 1911 , ประเภทของระบบนี้คือใช้พวงมาลัยเรืออัตโนมัติ ( Sperry ทำงานเกี่ยวข้องกับ gyroscopic เข็มทิศ ) สเปอร์รีเป็นอุปกรณ์ชดเชยการรบกวนในน้ำเหมือนทะเลเงื่อนไขเปลี่ยน
ในปี 1914 , หนึ่งในผู้ก่อตั้งบริษัทชื่อ เอ็ดการ์ ฟ็อกซ์โบโรในบริสตอลคิดค้น " หัวฉีดลม flapper เครื่องขยายเสียง " การกระทำนี้ลูกนกหัวฉีดสามารถเปรียบฝารอยจีบบนตัวควบคุม pneumatic สมัยใหม่ ต้นหัวฉีดระบบ flapper ที่พยายามที่จะควบคุมอุปกรณ์ได้เป็นสัดส่วน และเพราะไม่มีส่วนประกอบหรือดัดแปลงการทำควบคุมอุปกรณ์เหมือนไบนารี " เปิด - ปิด " แทนของ .
แม้ว่าเอลเมอร์ Sperry ใช้ประเภทของการควบคุมแบบ PID ใน 1911 , การควบคุมกฎหมายที่เรามักเชื่อมโยงกับสมัยใหม่
ห่วงไอดีมาจากนิโคลัส minorsky ( 1885-1970 ) ในปี 1922 เขาสังเกตผู้นำการควบคุมเรือและมาขึ้นกับสัดส่วนปริพันธ์และอนุพันธ์ชนิดของตัวควบคุมที่เรารู้ว่าวันนี้ :
สัดส่วนคือการควบคุมต้องบังคับเรือเรือตามทิศทางที่เกิดขึ้นจริงเมื่อเทียบกับหลักสูตรที่ต้องการเซตพอยต์ .
หนึ่งคือปริมาณของรีเซ็ตต้องถูกต้องจำนวนของข้อผิดพลาด ตัวอย่างเช่น ถ้าเรือออกไปแน่นอน โดยเป็นจำนวนเงินที่เล็ก ๆและแก้ไขให้เหลือนำมันกลับมาในแบริ่ง แล้วหมุนพวงมาลัยไปทางซ้าย ไม่เหมาะสมเพียงเล็กน้อย ปรับไปทางซ้ายจะต้อง
อนุพันธ์เป็นความพยายามที่จะดูว่ากระบวนการตัวแปร ( หลักสูตรเรือ ) ได้จากการตั้งจุดในอดีตที่ผ่านมา และคาดว่าจะต้องมีการแก้ไขในอนาคต
ในปี ค.ศ. 1920 บริษัทเครื่องดนตรีหลายเริ่มทำระบบการควบคุมหม้อไอน้ำที่สมบูรณ์ .
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ,โดยบริษัทได้ปรับปรุงเครื่องมือที่ดที่จะ flapper หัวฉีดระบบที่จัดตั้งขึ้นและส่วนประกอบที่ได้มา ตัวควบคุมที่ทำในระหว่างรอบระยะเวลานี้ แพงมาก และยัง ได้เข้าใจในการดำเนินงาน
( ตัวอย่างของ PID ลูปแสดงด้านล่าง )
ตัวอย่างข้างต้นโดยใช้การควบคุมแบบพีไอดี ,ถ้าคุณหยุดและคิดเกี่ยวกับมัน -- คุณสามารถใช้ประเภทของการควบคุมนี้เกือบทุกอย่างในธุรกิจ HVAC ที่ต้องควบคุมอนาล็อก ( เช่น modulating วาล์ว , ชุดกระโปรง , การควบคุมความเร็วของตัวแปรความเร็วมอเตอร์ ฯลฯ ) .
ในปี 1936 เป็นองค์กรมืออาชีพที่ได้รับการควบคุมอัตโนมัติถูกสร้างขึ้น และเรียกเครื่องมืออุตสาหกรรมและคณะกรรมการควบคุม .มาตรฐานอัตโนมัติควบคุมวิธีการออกแบบและศัพท์เป็นเป้าหมายหลักแรกขององค์กรนี้ ในช่วงทศวรรษ 1950
และ บริษัท เครื่องมือวัดอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์ของตน ตัวอย่างที่โดดเด่นขึ้น stabilog ตัวควบคุมที่ปรับใน Foxboro สนาม บริษัท เครื่องมือ และอุปกรณ์ บริษัท เทย์เลอร์ ทำแบบเดียวกันสำหรับ fulscope เทย์เลอร์ในช่วงเวลานี้ยังได้เผยแพร่เอกสารที่อธิบายถึงวิธีการปรับค่า PID ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตั้งค่าบนตัวควบคุม .
จากปี 1930 ถึง 1950 บางอย่างสำคัญมาก งานก็เสร็จ โดย MIT , ไออีอี และหลาย ๆคน ทั้งในต่างประเทศและในประเทศสหรัฐอเมริกาในเรื่องไฟฟ้าและการควบคุมอัตโนมัติอิเล็กทรอนิกส์ นี้เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมากในการผลิตไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งนำไปสู่ระบบแรกของการพัฒนาอาวุธทันสมัย การสื่อสาร และเซมิคอนดักเตอร์วงจร ระบบการควบคุมการพัฒนา
อย่างรวดเร็ว เช่นตัวอย่างของรีเลย์ไฟฟ้าเมื่อเทียบกับการควบคุมทรานซิสเตอร์ ไม่มีการควบคุมที่ถูกต้อง และรวดเร็ว ระบบที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงระยะเวลานี้ ระบบป้องกันที่ใช้ในโลกได้ถูกต้อง หรือทำงานอย่างถูกต้อง .
มีหลาย spinoffs กับเทคโนโลยีทางทหารที่ถูกพัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 1950 . อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กนำคอมพิวเตอร์ราคาไม่แพง , และคอมพิวเตอร์อย่างต่อเนื่องวิวัฒนาการจากปี 1950 ถึงปัจจุบัน
คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่เราใช้ในวันนี้ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในตัวควบคุมดิจิตอลวันนี้ทำให้มันเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถควบคุมสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่ทันสมัย .
การแปล กรุณารอสักครู่..
