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过程控制是一门与工业生产过程联系十分紧密的学科，随着科学技术的飞速发展，过程控制的发展也日新月异。它不仅在传统的工业改造中起到了提高质量、节约原材料和能源、减少环境污染等十分重要的作用，而且正在成为新建的、大规模的、结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、减少成本、改善劳动条件、保证安全和提高劳动生产率的重要手段，在社会生产的各个行业起着极其重要的作用。过程控制的发展有两个明显的特点：同步性，控制理论的开拓、技术工具和手段的发展、工程应用的实现三者的相互推动、相互促进，三者之间显现了明晰的同步性；综合性，自动化技术是一门综合性的技术，控制论更是一门广义的学科，它在自动化的各个领域移植借鉴、交流汇合，表现了强烈的综合性。
过程控制技术是现代工业控制中一个历史较为久远的分支，在上世纪30年代就已有应用。过程控制技术发展至今天，在控制方式上经历了人工控制和自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了四个发展阶段，它们是：分散控制阶段、集中控制阶段、集散控制阶段和现场总线控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的、结构复杂的工业生产过程中，还是在传统的工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量、节省能源等均起着十分重要的作用。
在信息社会、知识经济时代的今天，面对计算机技术的挑战，回顾过程控制技术的历史进程，对明确今后工业生产过程控制的发展方向是很必要的。如今过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状来看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制都是朝综合化、智能化方向发展，以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。过程控制技术的发展，大致经历了以下几个阶段。
20世纪50年代前后，一些工矿企业率先实现了基于仪表的局部自动化，这是过程控制发展的早期阶段。这个阶段的主要特点是，采用的过程检测控制仪表大多为基地式模拟仪表或部分单元组合式仪表，而且多数是气动仪表（即用气压源作为驱动源）；过程控制系统的结构绝大多数是单输入—单输出系统；被控参数主要是温度、压力、流量和液位（物位）等工艺参数；控制的目的主要是保证这些工艺参数稳定在期望值，消除或减小主要扰动对生产过程的影响，以确保生产安全；过程控制系统分析、综合的理论基础是基于传递函数的，以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论和微分方程解析方法；过程控制研究对象主要是解决单输人、单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
20世纪60年代前后，随着工业生产的不断发展，对过程控制的要求不断提高；随着电子技术的迅速发展，自动化技术工具也得到了不断的完善，从此过程控制进入了综合自动化阶段。这一阶段的主要特点是：过程控制大量采用气动和电动单元组合式仪表，为了满足定型、灵活、多功能的要求，又开发了组装仪表，它将各个单元划分为更小的功能块，以适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统的需要；在过程控制系统方面，为了提高控制质量和实现一些特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统。例如，串级控制、前馈—反馈复合控制、史密斯预估控制及比值、均匀、分程、自动选择性控制等也相继出现，不仅提高了控制质量，也满足了一些特殊工艺的控制要求；与此同时，计算机开始应用于过程控制领域，出现了直接数字控制（Direct Digital Control，DDC）和计算机监督控制（Supervisory Computer Control，SCC）；在过程控制理论方面，除了仍然采用经典控制理论来解决实际工业生产过程中遇到的问题，现代控制理论也开始得到应用，如状态空间、动态规划、极小值原理，它们为实现高水平的过程控制奠定了理论基础，使过程控制由单变量系统转向多变量系统，在此期间，工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。现代控制理论虽然在航空、航天、制导领域取得了辉煌的成果，但是，由于过程机理复杂、过程建模困难等原因，它一时还难以应用于复杂的工业生产过程。
20世纪70年代以来，过程控制得到了很大发展，随着现代工业生产的迅猛发展，很多大规模集成电路相继问世，使得功能丰富的计算机的可靠性大大提高，进而使其性价比也提高，尤其是工业控制机采用的冗余技术和软硬件的自诊断措施，使其满足了工业控制的应用要求。随着微型计算机（以下简称微机）的开发、应用和普及，生产过程自动化的发展达到了一个新的水平。过程控制发展到现代过程控制的新阶段—计算机时代，这是过程控制发展的第三个阶段。这一阶段的主要特点是：对全工厂或整个工艺流程进行集中控制，应用计算机系统进行多参数综合控制，或者由多台计算机对生产过程进行控制和经营管理。在自动化技术工具方面有了新的发展，诸如以微处理器为核心的智能单元组合仪表（包括可编程调节器和DDZ-S系列智能仪表）的开发和广泛应用；在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用；在DDZ-Ⅲ型仪表方面，不仅产品品种增加，而且可靠性有了很大提高，适应了各种复杂控制系统的要求。随着现代工业的迅速发展，生产规模不断扩大，控制要求越来越高，过程参数日益增多，控制回路更加复杂。为了满足工业生产过程自动化新的更高的要求，20世纪70年代中期，集散控制系统（又称分布式控制系统）开发问世了。集散控制系统（DCS）是把自动化技术、计算机技术、通信技术、故障诊断技术、冗余技术和图形显示技术融为一体的系统。这种系统在结构上是分散的，就是将计算机分装到工段或装置，这不仅使系统危险分散，消除了全局性的故障点，提高了系统的可靠性，同时能方便灵活地实现各种新型的控制规律与算法。由于这种系统是分级的，因此更便于实现现代化的最佳管理，并使工业生产过程自动化开始进入控制管理一体化的新模式。
20世纪80年代以后，工业过程控制得到了飞速发展。一方面，现代控制理论与主要解决单回路控制系统的经典控制理论相比较，从本质上解决了一般多变量系统的控制问题，包括线性系统、时变系统、非线性系统、微分—差分系统等，从而大大促进了过程控制的发展。另一方面，过程控制的结构已从包括许多手动控制的分散局部控制改变为具有高度自动化的集中控制，它不仅包括数据采集与管理、基本过程控制，而且包括先进的管理系统、调度和优化等。柔性化、分散化和集成化的综合自动化系统，已被应用于实际工业过程。控制理论和研究方法主要是大系统控制理论、人工智能、鲁棒控制、模糊控制、神经网络、预测控制、多变量频域，过程控制研究对象是基于知识的专家系统、模糊控制、人工神经网络控制、智能控制、故障诊断、生产计划和调度、优化控制等先进控制系统，非线性和分布参数系统，大大地促进了过程控制的发展。
自20世纪90年代以来，在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用。目前，世界各工业发达国家，正集中全力进行工厂综合自动化技术的研究。所谓综合自动化，就是在自动化技术、信息技术、计算机控制和各种生产加工技术的基础上，从生产过程的全局出发，通过生产活动所需的各种信息的集成，把控制、优化、调度、管理、经营、决策融为一体，形成一个能适应各种生产环境和市场需求、多变性的、总体最优的高质量、高效益、高柔性的管理生产系统。现场总线是顺应综合自动化技术而发展起来的一种开放型的数字通信技术，把数字通信网络延伸到工业过程现场。随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统。FCS作为新一代控制系统，采用了基于开放式、标准化的通信技术，突破了DCS采用专用通信网络的局限；同时进一步变革了DCS中“集散”系统结构，形成了全分布式系统架构，把控制功能彻底下放到现场。控制系统从“分散控制”发展到“现场控制”，数据的传输方式也相应的从“点到点”到“总线”，从而建立了过程控制系统中的大系统概念，大大推进了控制系统的发展。
按过程控制技术发展所基于的控制理论、分析方法、过程控制研究对象、采用的仪表，过程控制的发展过程如表1-1所示。
表1-1 过程控制的发展过程
就目前的国内企业来说，自动化水平还未完全达到100%，而智能化却还处于起步阶段。在进入21世纪信息社会、知识经济时代的今天，以计算机技术、网络技术和通信技术等为代表的信息技术、云计算、大数据，人工智能、移动互联、物联网，生物技术及新材料技术、新的人机交互技术……被应用于生产过程的各个领域，工业自动化走向智能化的特征越发明显，工业过程控制已进入全新的时代。可以预见，过程控制将在我国现代化建设过程中得到更快的发展并发挥越来越重要的作用，过程控制发展的趋势如下。