新疆域：1950年至今

　　1950年，斯佩里-兰德公司造出了第一台商业数据处理机UNIVAC，工业控制系统正式全面与通信系统及电子计算机结合，开启了工业控制系统数字化的新疆域。

　　数年后，全球第一个数字化工业控制系统建设完成。这个系统使用单一计算机控制整个工业控制系统，被称为直接数字控制（DirectDigitalControl：DDC）,也就是第一代工业控制系统：计算机集中控制系统。同时，现代工业控制系统的结构也逐渐清晰起来，其核心组件开始形成：

　　可编程逻辑控制器（PLC）：用于工业控制系统的继电器逐渐显示出其局限。继电器价格昂贵，并且一旦配置完成并启动，就难以对其控制逻辑进行改变，这些缺陷导致了可编程逻辑控制器的发展。第一个交付使用的可编程逻辑控制器名为Modicon，其名称来源于模块化数字控制器英文缩写的组合。之后，它被用于佛蒙特州普林菲尔德市的科比查克研磨公司，用户对其评价极高，称其“没有大量的开关、没有风扇、没有噪音、没有任何的易损部件”。随着大规模集成电路的发展，可编程逻辑控制的控制能力日趋增强，其可用输入输出端口从早期的数个到现在的上百个，控制频率也随着大规模集成电路运算速度的提升而急速上升。需要密集并精确控制的精密制造业因可编程逻辑控制器的发展而获益。随着通信技术的发展，可编程逻辑控制器也由封闭的私有通讯协议转而使用开放的公共协议，大幅度提高了系统的兼容性，方便了系统的维护与更新。

　　数据采集与监控系统（SCADA）：数据采集与监控系统开始应用于地区或地理跨度非常大的工业控制系统，比如用于与火力发电厂毗邻的高压变电站、自来水给水系统和废水收集系统、石油与天然气管道系统等等。其主要功能是收集系统状态信息，处理数据以及远距离通信。根据数据采集与监控系统所采集的各种数据，控制中心的管理人员可以进行各种操作，维持整个系统的正常运行。

　　远程终端单元（RTU）：数据采集与监控系统的完善需要远程终端单元的发展。20世纪60年代，第一代远程终端单元在发电厂进行了布设。即使是在发电厂断电的情况下，远程终端单元也需要进行动作，所以其均配备有额外的供电系统。由于远程终端单元是在连续扫描且须快速反应的工作状态中进行操作，其通讯协议必须兼具高效与安全，且安全是重中之重，所以早期的远程控制单元供应商所使用的协议各不相同，各供应商的系统完全无法兼容。在国际电气与电子工程师学会（IEEE）的推动以及基于微处理器的通讯接口的发展下，远程终端单元的兼容性问题逐步得到了解决。

　　通信技术：早期的工业控制系统使用电话线路对系统进行监控与操作，其数据速率（波特率）仅300比特/秒。为满足系统操作的实时性，工程师将电话线中的数据速率提高到了1200比特/秒到9600比特/秒。考虑到通讯设备的成本与控制成本，相当多的电力控制系统选择了电力线通讯技术，既在电力线载波上传输数据与声音。不久电力线载波技术又被微波技术取代。然后，光纤网络开始在广域网（WAN）中使用。现在，有相当多的公司将卫星通讯以及更加便宜的900兆赫兹的无线通信系统用于工业控制系统。

　　协议：随着可编程控制器、远程终端单元以及智能电子设备的发展，通信网络中所传递的早已不是“开”与“关”这样简单的信号。现在，维基百科中所列举的自动化协议已经有37种之多，另外还有6种电力系统协议。协议的巨大差异为系统部署、操作以及维护带来了巨大的挑战，并且这种情况还在随时间的推移不断恶化。20世纪80年代，IEEE成立了一个工作组专门对工业控制系统日益扩大的协议兼容性问题寻找可行的解决方案。在对120个工业控制系统协议进行筛选之后，制定了两个标准化协议：分布式网络协议版本3（DNP3）以及国际电工委员会（IEC）60870-5-101。目前，DNP3已经是使用最为广泛的工业控制系统协议。

　　由于电子计算机与现代通信网络的发展，工业控制系统在几十年之内已经完成了多次更新换代：

　　第一次：从20世纪50年代开始，工业控制系统开始由之前的气动、电动单元组合式模拟仪表、手动控制系统升级为使用模拟回路的反馈控制器，形成了使用计算机的集中式工业控制系统。

　　第二次：大约在20世纪60年代，工业控制系统开始由计算机集中控制系统升级为集中式数字控制系统。系统中的模拟控制电路开始逐步更换为数字控制电路，并且完成继电器到可编程逻辑控制器的全面替换。由于系统的全面数字化，工业控制系统使用更为先进的控制算法与协调控制，从而使工业控制系统发生了质的飞跃。但由于集中控制系统直接面向控制对象，所以在集中控制的同时也集中了风险。

　　第三次：20世纪70年代中期，由于工业设备大型化、工艺流程连续性要求增加以及工艺参数控制量的增多，已经普及的组合仪表显示已经不能满足工业控制系统的需要。集中式数字控制系统逐渐被离散式控制系统所取代。大量的中央控制室开始使用