Mais de um século de controle de processo industrial

Dos instrumentos pré mecânicos de 1800 para as ferramentas digitais de desktop de hoje, a civilização dependeu de profissionais de medição e controle e fornecedores para ajudar a indústria a produzir um fluxo constante de novos e melhores produtos – produtos farmacêuticos, produtos químicos, alimentos, combustíveis e muitos mais. Ao longo do caminho, esses profissionais e técnicos ajudaram a vencer as guerras e crescer economias.

 

Aqui está um olhar instantâneo em alguns significativos destaques e marcos de M & C.

Uma olhada para trás o crescimento de medição e controle durante o século passado mostra o campo movendo-se de uma arte relativamente imprecisa para uma ciência exata. Nós testemunhamos a transição de manual e mecânica para pneumática, eletromecânica para a eletrônica, para o mundo digital e baseado na informação de hoje.

Ninguém sabe exatamente quando instrumentos começaram a ser utilizados para controlar os processos. Eles certamente foram usados ​​pelos engenheiros egípcios que construíram as grandes pirâmides cerca de 2700 aC. Os engenheiros que construíram os aquedutos durante o Império Romano utilizando medidores de vazão rudimentares.

Qual foi o primeiro dispositivo de controle “verdadeiro”? 

Um caso razoável pode ser mostrado pela válvula de bóia em um relógio de água no século III aC. 

Dispositivos de medição adiantados incluíram o tubo pitot de 1600, e instrumentos inventados por Benjamin Franklin que mostraram a circulação de sangue e mediram umidade. 

No entanto, muitos acreditam que a primeira invenção significativa de “controle” ocorreu durante a Revolução Industrial, quando o engenheiro escocês James Watt inventou o “flyball” governor para aplicações de motores a vapor em 1774. Até a década de 1920, o principal foco em inovação em dispositivos de controle era manual e mecânica para ajudar a controlar o processo.Esse dispositivo mecânico, versões melhoradas dos quais ainda estão em uso hoje, controla automaticamente a velocidade de um motor a vapor.

Meados de 1800 - Pioneiros plantadores de sementes

O inventor alemão C. William Siemens, que com seu irmão E. Werner Siemens inventou um governador cronométrico. Eles pensaram melhor que Watt e outros, se estabeleceram em Londres em 1844 para vender o aparelho. No entanto, de acordo com S. Bennett em A História de Engenharia de Controle, 1800-1930 (Institution of Electrical Engineers, Londres, 1979), o dispositivo cronométrico foi um fracasso, e um novo dispositivo foi projetado com base em um freio hidráulico. Em 1866, Werner Siemens inventou o primeiro dínamo.

O inventor alemão C. William Siemens, que com seu irmão E. Werner Siemens inventou um governador cronométrico. Eles pensaram melhor que Watt e outros, se estabeleceram em Londres em 1844 para vender o aparelho. No entanto, de acordo com S. Bennett em A História de Engenharia de Controle, 1800-1930 (Institution of Electrical Engineers, Londres, 1979), o dispositivo cronométrico foi um fracasso, e um novo dispositivo foi projetado com base em um freio hidráulico. Em 1866, Werner Siemens inventou o primeiro dínamo.

Fundada em meados de 1800, pouco antes da Guerra Civil, Brown Instrument Co. foi considerada por muitos como o primeiro EUA fabricante de instrumentos de processo conhecido. Fundador Edward Brown inventou e produziu o primeiro pirômetro para medir a temperatura. Essa invenção foi o primeiro instrumento industrial comercial. 

(Brown foi adquirida pela Honeywell em 1934.) Em 1851, George Taylor, na tenra idade de 19, e David Kendall juntaram seus recursos para formar o que se tornou Taylor Instrument Co.. Seus primeiros produtos foram  termômetros de mercúrio e barômetros em caixas de lata e de caixas de madeira. Em 1866, de George irmão Frank se juntou ao negócio, e, em 1870, eles expandiram a linha para incluir febre, cervejaria, e termômetros lácteos.

Após de 1800 - Fisher, Foxboro, Honeywell

Honeywell tem suas raízes a 1885, quando Albert M. Butz pediu sua primeira patente de controle de temperatura. Ele formou a Butz Thermo elétrico Regulator Co., que foi reorganizada em torno de empresário William R. Sweatt em 1893. Em 1906, Mark C. Honeywell fundou a Honeywell Aquecimento Specialty Co., que construia um sistema de água quente para casas. A empresa fundiu-se com o Sweatt Minneapolis calor Regulator Co. em 1913.

Fisher-Rosemount Sistemas de hoje tem o seu início em 1880, quando William Fisher inventou o governador para bomba de pressão constante tipo 1, projetado para manter a pressão na rede de água Marshalltown, IA, quando o combate a incêndios. Fisher mais tarde fundou e incorporou o Fisher Governor Company em 1888 na cidade de Iowa. A Bristol Co., precursora da Foxboro, foi constituída em 1894 após o sucesso moderado com duas patentes, uma para um indicador de pressão outra para o projeto de um registrador. Membros da família Bristol estavam entre os primeiros diretores da Indústria Instrument Co., fundada em 1908, em Foxboro, MA. Seu nome foi mudado para The Foxboro Companhia em 1914,  principalmente para tornar mais fácil para os clientes. Foxboro fabricou o primeiro registrador de múltipla penas em 1910, os primeiros instrumentos de controle precisos com mostrador de regulação calibrados em 1913, o primeiro bico palheta em um controlador pneumático, em 1914, e o primeiro caso único registrador-controlador industrial em 1915. 

Enquanto isso, o primeiro curso de química da engenharia foi oferecido em 1885 por Henry Edward Armstrong (foto) no Colégio Central (depois do Imperial College), em Londres. O Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em 1891, premiado com um BS em engenharia química para sete pessoas. Um ano depois, um curso de bacharelado foi criado na Universidade da Pensilvânia.

1930 - Inicio do controle PID

Desde 1920, um número incrível de técnicas de controle se desenvolveram, intimamente ligada a eventos sociais e tecnológicas da época. Com os benefícios de retrospectiva, podemos observar características distintas de cada década e testemunhar a melhoria incremental sobre invenções anteriores como dispositivos evoluíram a partir de manual para pneumático, eletrônico, e, finalmente, o controle digital.

Em 1930, o controle do processo tornou-se objeto de trabalhos científicos, incluindo artigos que tratavam do difícil problemas de controle de pH e da aplicação de controladores, o uso de desvio e correção potencial como ingrediente na avaliação quantitativa dos sistemas de controle e o efeito do tempo de atraso no tempo dos sistemas de controle de estabilidade e processamento, relata Peter Harriott no seu livro, Process Control (McGraw Hill, 1982).

Desenvolvimento

A indústria de instrumentação cresceu rapidamente durante este período, com mais de 600 empresas que vendem instrumentos industriais em meados dos anos 1930. No entanto, sete empresas com 65% de todas as vendas, com Foxboro, Brown, e Taylor entre os maiores. Taylor, em 1933, começou a comercializar a seu modelo 56R, o primeiro controlador de proporcional verdadeiramente ajustável.

Os primeiros “servomecanismos” apareceram durante 1930. Estes dispositivos consistia de sistemas automáticos que compararam a saída com a entrada através de feedback, permitindo a diferença entre as duas quantidades a serem usadas para trazer a quantidade desejada de controle. Leeds & Northrup, durante o mesmo período, o desenvolvimento pioneiros  eletrodos de pH de vidro.

Comercialização

Foxboro começou a comercializar o seu modelo 40 no início de 1930, o primeiro proporcional além de registrador / controlador com reset. Foi aplicado principalmente no controle de fluxo na indústria do petróleo, onde Foxboro teve uma forte presença. Um ano depois, Foxboro saiu com a primeira válvula de igual porcentagem. Em 1937, Leeds & Northrup introduziu o primeiro analisadores thermal de gases de condutividade para registrar medidas tais como H2, 02, SO2 e CO2. Nesse mesmo ano, introduziu o Foxboro Cyclelog, o primeiro controlador programável para aplicações descontínuas.

Em março de 1937, um sinal de leitura “Fischer & Porter Co.” subiu pela primeira vez, na seção Germantown velha Filadélfia. Fundada por Kermit Fischer e seu único funcionário, George Porter, seus produtos iniciais eram “rotâmetros”, ou de área variável medidores de vazão. Em 1940, um total de cinco casas e lojas de fundo de quintal ao redor do bairro deu inicio a Fischer & – Porter.

pesquisa

Honeywell em 1938 introduziu o primeiro potenciômetro eletrônico, Classe 15, que implementou indicadores de movimentação servo e registro de penas. No ano seguinte, Honeywell anunciou o primeiro sensor óptico remoto de temperatura, o Radiamatic, que usou um sensor termo-pilha com lentes selecionáveis. No final da década, em 1939, o primeiro computador digital, “Mark I”, foi desenvolvido pela HH Aiken da Universidade de Harvard e IBM. O computador performava funções matemáticas básicas e usava cartões de matemática perfurados como entradas. Considerado o primeiro computador digital de grande escala do mundo, foi oficialmente inaugurada em 1944.