Automatyka

Automatyka jest dziedziną nauki, zajmującą się tematyką sterowania w różnego rodzaju procesach, najczęściej przemysłowych i technologicznych. Aparatura ta pracuje najczęściej samodzielnie, bądź z niewielkim udziałem człowieka. W tym artykule pochylimy się nad historią tej dosyć młodej dziedziny techniki, jej rozwojem na przestrzeni lat oraz tym gdzie znajduje ona zastosowanie.

Jak powstała automatyka?

Historię automatyki dzieli się na cztery okresy. Wczesny liczony jest od czasów starożytnych aż do 1900 roku. Następujący po nim okres przedklasyczny zawiera się w latach 1900-1940. Kolejny z nich nazywamy klasycznym i trwa on do początku lat sześćdziesiątych, gdzie od 1955 mówimy o okresie nowoczesnym. Pierwszy z wymienionych okresów czerpie swoje początki w tak dawnych czasach, gdyż już w starożytności pojawiały się prymitywne urządzenia wyposażone w mechanizmy sterujące. Prawdziwa potrzeba wykorzystania takich urządzeń powstała jednak dopiero podczas rewolucji przemysłowej oraz dynamicznym rozwojem techniki na przełomie w XIX i XX wieku. Początkowo projekty tworzono na podstawie doświadczeń inżynierskich oraz dotychczasowych osiągnięć, z czasem jednak dziedzina zaczęła korzystać z analizy teoretycznej, której początki przypadają już na XIX wiek.

Najstarsze automatyczne systemy sterowania pojawiły się już w III wieku przed naszą erą, których ikonicznym przedstawicielem jest zegar wodny Ktesibiosa, zbudowany w Aleksandrii. Jego działanie opierało się na sprzężeniu zwrotnym. Zegar odliczał czas dzięki regulacji stałości poziomu wody w zbiorniku, a w konsekwencji jej odpływu z niego. Rozwiązanie to zachowało się aż do XIII wieku w Bagdadzie. Początek rewolucji przemysłowej w Europie spowodował wprowadzenie maszyn, które samodzielnie się napędzały. Ich przykładem są silniki, które przemieniały paliwo w użyteczną energię do pracy. Do kluczowych momentów tego okresu należy rok 1796, kiedy to James Watt opracował swój silnik parowy. W XX wieku rozwinęły się podwaliny informatyki, a w latach pięćdziesiątych zaczęły powstawać pierwsze maszyny przypominające działaniem współczesne komputery. Rozwój technologii odbił się również na automatyce.

Stosowane do 1960 roku klasyczne metody projektowania układów regulacji zaczęły być wypierane przez nowoczesną teorię sterowania. Jej podporą stała się równolegle rozwijania technologia komputerowa, pierwotnie analogowa, a później cyfrowa. Współczesne sterowniki zajmujące obszar niewielkiej skrzynki są w stanie sterować dużymi maszynami przemysłowymi.

Zastosowania automatyki

Automatyka znajduje szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia. W uproszczeniu jest tak dlatego, że zastępuje ona człowieka. W dawnych czasach wiele elementów procesu technologicznego musiało być nadzorowane bądź wykonywane osobiście przez żywą osobę. Dzisiaj zastępują nas w tej roli programowane do danej funkcji sterowniki, które kontrolują pracę maszyn. Najbardziej rozbudowaną gałęzią omawianej dziedziny jest automatyka przemysłowa, która zapewnia sterowanie w przemyśle metalurgicznym, wydobywczym czy mineralnym. Oprócz tego do tej gałęzi przynależy kierowanie procesami chemicznymi i petrochemicznymi. Automatyka przemysłowa kontroluje również pracę linii produkcyjnych, czy sieci użyteczności publicznej, do których przynależą elektrownie, gazowanie, ciepłownie, wodociągi czy infrastruktura telekomunikacyjna. Oprócz automatyki przemysłowej występuje jeszcze budynkowa i domowa – m.in. pod postacią domów inteligentnych. Oddzielnie wyróżniamy także automatykę środków i różnego rodzaju systemów — transportu, wojskowych, medycznych, biologicznych, środowiskowych, rolniczych i irygacyjnych.