— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 1
微机控制技术
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 2
第一章 绪论
Introduction
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 3
本章主要内容
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的组成及特点
? 计算机控制系统的分类
? 计算机控制系统的发展概况与趋势
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 4
第一节 Unit 1
计算机控制概述
Introduction of Computer
Control System
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 5
本节主要内容
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的组成
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 6
1-1-1 概述（ 1）
? 常规控制系统的工作原理
模拟调节器 执行机构 被控对象
测量变送器
设定值 r e u 被调参数 y
图 a 单回路常规控制系统示意图
ym
按偏差 e进行控制，目的是减少或消除偏差。
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 7
1-1-1 概述（ 2）
? 计算机控制系统的工作原理
u
计算机 保持器 广义对象
测量变送器
e(kT) u(kT) 被调参数 y
图 b 单回路计算机控制系统示意图
ym
采样器 A/D
D/A
计算机系统
设定值 r
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 8
1-1-2 信号特点（ 1）
? 计算机控制系统的信号形式
? 连续模拟信号,时间与幅值上均连续，如 y(t),u(t)
? 离散模拟信号,时间是离散的，幅值上连续，如 y*(t)、
u*(t)
? 离散数字信号,时间离散的，幅值为数字量，如
y(kT),u(kT)
采样器 A/D 计算机 A/D 保持器
y(t) y*(t) y(kT) u(kT) u*(kT) u(t)
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 9
1-1-2 信号特点（ 2）
? 计算机控制系统的采样过程
y(t)
t
采样器
y(t) y*(t)
y*(t)
2T 4T t
τ
原始过程信号 信号通过采样器 采样后的信号
过程信号采样过程示意图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 10
1-1-2 信号特点（ 3）
? 信号的保持
– 目的：是将离散采样信号恢复为被控对象能
够感知的连续模拟信号
– 方法：采用保持器
– 常用的保持器：零阶, 一阶及高阶
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 11
1-1-2 信号特点（ 4）
? 零阶保持器恢复信号的示意图
6T 4T 2T
t
y 采样信号 y(kT)
原信号 y(t)
恢复信号 yh(t)
零阶保持器算式
yh(kT+t)=y(kT)
0≤t＜ T,k=0,± 1,
± 2,…
由于它只是简单地
外推，故只有当 T
足够小时，零阶保
持器才能较好地恢
复原信号。
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 12
1-1-3 计算机控制系统的组成及作用
软件部分
计算机控制系统
硬件部分
控制计算机
主机, 外设, 系统总线
生产过程输入输出通道
人 — 机联系设备, 通信设备
现场仪表 （ 测量传感器, 执行机构等 ）
操作系统
汇编或高级语言, 过程控制语言
通信网络软件, 诊断程序等
系统软件
应用软件 过程输入 /输出程序, 过程控制程序
人机接口程序, 打印显示程序
各种公共子程序
历史数据库, 实时数据库
计算机控制系统的组成示意图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 13
图 1-4 微型计算机控制系统原理图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 14
? 高可靠性和可维护性
? 环境的适应性强
? 控制的实时性
? 较完善的输入输出通道
? 较丰富的软件
1-1-4 工业控制机的特点
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 15
第二节 Unit 2
计算机控制系统的分类及典型系
统简介
浙江大学控制科学与工程学系
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 16
本节主要内容
? 操作指导系统
? 直接数字控制系统
? 监督控制系统
? 分级计算机控制系统
? 典型的计算机控制系统
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 17
?操作指导系统
1-2-1 计算机控制系统的分类
优点,控制安全,具有一定
智能,
缺点,速度慢,误差大,
适用,新的算法的设计
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 18
?直接数字控制（ DDC）系统
1-2-2 计算机控制系统的分类
直接数字控制 (DDC)计算机
CRT 打印机 报 警 操作台
过程输入通道
测量变送 测量变送
被 控 生 产 过 程
过程输出通道
执行机构 执行机构
…… …… … …
特点, 取代模
拟器,使用复
杂的控制规律
要求, 计算机
实时性好,可
靠性高,适应
性强
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 19
1-2-3 计算机监督系统（ SCC）
?计算机监督系统（ Supervisory Computer
Control）简称 SCC系统。 SCC系统有两种不
同的结构形式。一种是 SCC+模拟调节器，另
一种是 SCC+DDC控制系统。
（ 1） SCC+模拟调节器控制系统
（ 2） SCC+DDC控制系统
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 20
?监督控制（ SCC）系统
计算机控制系统的分类
监督控制计算机 (SCC)
CRT 打印机 报警
DDC计算机或调节器
输入通道 输出通道
被 控 生 产 过 程
操作台
输入通道
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 21
1-2- 4．分级计算机控制系统
? 分级计算机控制系统是一个四级
系统, 各级计算机的功能如图所
示 。
?装置控制级（ DDC级）
?车间监督级（ SCC级）
?工厂集中控制级（ MIS）
?企业管理级（ MIS）
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2013-3-3 第一章 绪 论 22
图 分级计算机控制系统
企业级
经营管理计算机
工厂级
集中控制计算机
车间级监控计算机（S C C ） 车间级监控计算机（S C C ）
装置控制级（D D C ） 装置控制级（D D C ） 装置控制级（D D C ）
工厂对象A 工厂对象B 工厂对象C 工厂对象D
至其它工厂至其它工厂
装置控制级（D D C ）
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2013-3-3 第一章 绪 论 23
1-2- 5,典型的计算机控制系统
? 1,计算机过程控制系统
对温度,压力,质量,液面,速度等生产过程
参数进行测量与控制的,这种系统称为过
程控制系统,主控设备采用计算机则为计
算机过程系统,大多数的化工生产过程均
属于这类系统,
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 24
? 2,微机控制的电动机调速系统
? 3,采用微机的顺序控制系统
顺序控制是使生产机械或生产过程按预先
规定的时序或事序,而顺序进行控制的自动
控制系统,如,PLC控制系统
? 4,计算机数字程序控制系统
常用的数控机床,点控和线控
? 5,工业机器人
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2013-3-3 第一章 绪 论 25
现代所说的机器人大多指的是工业机器人, 是一
种能自动定位控制, 可重复编程, 多功能, 多自
由度的操作机 。 1954年美国的 Devol最早提出了工
业机器人思想, 并申请了专利, 该专利的要点是
借助伺服技术控制机器人的关节, 利用人手对机
器人实行动作示教, 机器人能实现动作的记录和
再现, 这就是所谓的示教再现机器人 。 在此基础
上, 1958年美国 Consolidated公司制作了第一台工
业机器人, 作为机器人产品出售的最早的实用机
型是 1962年美国的 AMF公司推出的 Verstran和
Unimation公司推出的 UNIMATE（ 如图所示 ） 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 26
第一台工业机器人 UNIMATE
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2013-3-3 第一章 绪 论 27
? 1970年以后机器人的研究得到了迅速广
泛的普及,1970年在美国召开了第一届
国际工业机器人学术会议,1973年在意
大利召开了第一届 RMS，辛辛那提,米拉
克隆公司于 1973年制成了第一台由小型
计算机控制的工业机器人 T3，它是液压
驱动的，能提升的有效负载达 45Kg。
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2013-3-3 第一章 绪 论 28
工业机器人 T3
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2013-3-3 第一章 绪 论 29
1979年 Unimation公司推出了 Puma系列工业
机器人, 它是全电驱动关节式结构, 多
CPU两级微机控制, 采用 VAL专用语言
并可配置视觉, 触觉, 力觉传感器, 是
技术较为先进的机器人,
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2013-3-3 第一章 绪 论 30
工业机器人 Puma
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2013-3-3 第一章 绪 论 31
同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平
面关节的 SCARA型机器人, 由于简单,
精确, 在插装电子元器件等许多工作上
得到了广泛的应用 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 32
SCARA型机器人
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2013-3-3 第一章 绪 论 33
计算机技术和人工智能技术的迅速发展使机器人
在功能和技术层次上有了很大提高 。 到目前为止
,机器人已进入了第三代：智能化的高级机器人
,具有感觉, 思考, 决策和动作能力的机器人系
统, 这类机器人目前还处于研究开发阶段；第一
代工业机器人主要是指示教再现控制的操作机器
人, 目前国内外工业应用中的机器人绝大多数都
是这一类；第二代工业机器人具有感受功能, 是
具有光觉, 视觉, 力觉, 触觉, 声觉, 语音识别
等功能的工业机器人,
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2013-3-3 第一章 绪 论 34
此时工业机器人可以根据感受信息调整控
制算法, 这类工业机器人已经在实验室内
研制成功并开始得到试用, 但由于成本较
高, 其工业应用的普及还要有一个过程 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 35
我国工业机器人
我国工业机器人起步于 70年代初期，经过 20多年
的发展，大致经历了 3个阶段,70年代的萌芽期,
80年代的开发期和 90年代的适用化期。 70年代世
界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本
发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在
这种背景下，我国于 1972年开始研制自己的工业
机器人。 80年代，我国完成了示教再现式工业机
器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧
焊和搬运机器人。
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2013-3-3 第一章 绪 论 36
1986年国家高技术研究发展计划 (863计划 )开始
实施, 智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前
沿, 经过几年的研究, 取得了一大批科研成果,
成功地研制出了一批特种机器人 。 90年代初期我
国的工业机器人又在实践中迈进一大步, 先后研
制出了点焊, 弧焊, 装配, 喷漆, 切割, 搬运,
包装码垛等各种用途的工业机器人, 并实施了一
批机器人应用工程, 形成了一批机器人产业化基
地, 为我国机器人产业的腾飞奠定了基础 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 37
在工业机器人方面，我国已具有独立设计
和开发机器人本体和控制器的能力，又经
历, 八五, 攻关，逐步开展机器人的应用
工
程开发，开始了机器人喷漆线、机器人点
焊、弧焊工作站的开发和应用。在智能机
器人和特种机器人的研究和开发方面，国
家, 863”计划在第一阶段作为高技术跟踪
的
目标，重点发展了在恶劣环境下的工作机
器人、精密装配机器人及装配系统。
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2013-3-3 第一章 绪 论 38
研制了水下 1000米无缆机器人和 6000米无
缆机器人，进行了太平洋洋底探测试验；
开发了用于核工业的遥控移动机器人和爬
壁机器人，以及在室外恶劣环境下进行探
测的机器人。这些机器人都是在良好的人
机界面下，以遥控为主，具有一定的自主
能力。
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2013-3-3 第一章 绪 论 39
在装配机器人方面, 研制了高精度装配机器人和
实用机器人, 研制了风扇电机装配系统, 这些
系统的研究和开发, 使我国在智能机器人方面
的技术向前迈进了一大步 。
从第一台机器人问世，至今已经有 40多年的历
史，伴随时代的脉搏，机器人在经历了 70年代
进入工业应用,80年代初中期的迅速发展之后，
80年代后期和 90年代进入了新的发展阶段，到
2000年服役机器人约 100万台，机器人学仍然
保持较好的发展势头，满怀希望跨入了 21世纪。
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 40
第三节 Unit 3
微型计算机控制系统的发展趋势
燕山大学自动化系
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2013-3-3 第一章 绪 论 41
1-3-1 DCS的特点 (分散型控制系统（ Distributed
Control Systems）
? 独立性
? 协调性
? 友好性
? 适应性, 灵活性和可扩充性
? 实时性
? 可靠性
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2013-3-3 第一章 绪 论 42
?集散控制系统是分散型综合控制系统
（ Total Distributed Control Systems） 或分
散型微处理器控制系统 （ Distributed
Microprocessor Control Systems） 的简称 。
?图是集散控制系统的组成框图 。
1-3-1 分散性综合控制系统 1-3-1 分散性综合控制系统
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 43
管理计算机
监控计算机 C T R 操作台
高 速 数 据 通 道
基本
控制器
数据
采集器
基本
控制器
D E P
面板
工 业 对 象
小
规
模
中
规
模
大
规
模
图 分散性综合 组成框图
返回本节
它以微型计算机为核心, 把微型机,
工业控制计算机, 数据通信系统, 显
示操作装置, 输入 /输出通道, 模拟仪
表等有机地结合起来, 采用组合组装
式结构组成系统, 为实现工程大系统
的综合自动化创造了条件 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 44
1-3-2 计算机集成控制系统
（ CIMS/CIPS）
经营决策
企业管理
生产调度
过程优化
过程控制
第五层：企业决策, 生产规划
第四层：供销,财务,计划,管理等
第三层：生产调度, 系统优化
第二层：先进控制, 过程优化
第一层：单元自动化,简单控制
生 产 过 程
流程 CIMS的递阶控制示意图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 45
本章小结
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的分类
? 计算机控制系统的发展概况与趋势
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 46
第一章 结束
The End
燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 1
微机控制技术
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 2
第一章 绪论
Introduction
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 3
本章主要内容
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的组成及特点
? 计算机控制系统的分类
? 计算机控制系统的发展概况与趋势
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 4
第一节 Unit 1
计算机控制概述
Introduction of Computer
Control System
燕山大学自动化系
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 5
本节主要内容
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的组成
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 6
1-1-1 概述（ 1）
? 常规控制系统的工作原理
模拟调节器 执行机构 被控对象
测量变送器
设定值 r e u 被调参数 y
图 a 单回路常规控制系统示意图
ym
按偏差 e进行控制，目的是减少或消除偏差。
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 7
1-1-1 概述（ 2）
? 计算机控制系统的工作原理
u
计算机 保持器 广义对象
测量变送器
e(kT) u(kT) 被调参数 y
图 b 单回路计算机控制系统示意图
ym
采样器 A/D
D/A
计算机系统
设定值 r
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2013-3-3 第一章 绪 论 8
1-1-2 信号特点（ 1）
? 计算机控制系统的信号形式
? 连续模拟信号,时间与幅值上均连续，如 y(t),u(t)
? 离散模拟信号,时间是离散的，幅值上连续，如 y*(t)、
u*(t)
? 离散数字信号,时间离散的，幅值为数字量，如
y(kT),u(kT)
采样器 A/D 计算机 A/D 保持器
y(t) y*(t) y(kT) u(kT) u*(kT) u(t)
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2013-3-3 第一章 绪 论 9
1-1-2 信号特点（ 2）
? 计算机控制系统的采样过程
y(t)
t
采样器
y(t) y*(t)
y*(t)
2T 4T t
τ
原始过程信号 信号通过采样器 采样后的信号
过程信号采样过程示意图
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2013-3-3 第一章 绪 论 10
1-1-2 信号特点（ 3）
? 信号的保持
– 目的：是将离散采样信号恢复为被控对象能
够感知的连续模拟信号
– 方法：采用保持器
– 常用的保持器：零阶, 一阶及高阶
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2013-3-3 第一章 绪 论 11
1-1-2 信号特点（ 4）
? 零阶保持器恢复信号的示意图
6T 4T 2T
t
y 采样信号 y(kT)
原信号 y(t)
恢复信号 yh(t)
零阶保持器算式
yh(kT+t)=y(kT)
0≤t＜ T,k=0,± 1,
± 2,…
由于它只是简单地
外推，故只有当 T
足够小时，零阶保
持器才能较好地恢
复原信号。
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 12
1-1-3 计算机控制系统的组成及作用
软件部分
计算机控制系统
硬件部分
控制计算机
主机, 外设, 系统总线
生产过程输入输出通道
人 — 机联系设备, 通信设备
现场仪表 （ 测量传感器, 执行机构等 ）
操作系统
汇编或高级语言, 过程控制语言
通信网络软件, 诊断程序等
系统软件
应用软件 过程输入 /输出程序, 过程控制程序
人机接口程序, 打印显示程序
各种公共子程序
历史数据库, 实时数据库
计算机控制系统的组成示意图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
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图 1-4 微型计算机控制系统原理图
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 14
? 高可靠性和可维护性
? 环境的适应性强
? 控制的实时性
? 较完善的输入输出通道
? 较丰富的软件
1-1-4 工业控制机的特点
— 计算机控制系统 —
2013-3-3 第一章 绪 论 15
第二节 Unit 2
计算机控制系统的分类及典型系
统简介
浙江大学控制科学与工程学系
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本节主要内容
? 操作指导系统
? 直接数字控制系统
? 监督控制系统
? 分级计算机控制系统
? 典型的计算机控制系统
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2013-3-3 第一章 绪 论 17
?操作指导系统
1-2-1 计算机控制系统的分类
优点,控制安全,具有一定
智能,
缺点,速度慢,误差大,
适用,新的算法的设计
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 18
?直接数字控制（ DDC）系统
1-2-2 计算机控制系统的分类
直接数字控制 (DDC)计算机
CRT 打印机 报 警 操作台
过程输入通道
测量变送 测量变送
被 控 生 产 过 程
过程输出通道
执行机构 执行机构
…… …… … …
特点, 取代模
拟器,使用复
杂的控制规律
要求, 计算机
实时性好,可
靠性高,适应
性强
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1-2-3 计算机监督系统（ SCC）
?计算机监督系统（ Supervisory Computer
Control）简称 SCC系统。 SCC系统有两种不
同的结构形式。一种是 SCC+模拟调节器，另
一种是 SCC+DDC控制系统。
（ 1） SCC+模拟调节器控制系统
（ 2） SCC+DDC控制系统
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2013-3-3 第一章 绪 论 20
?监督控制（ SCC）系统
计算机控制系统的分类
监督控制计算机 (SCC)
CRT 打印机 报警
DDC计算机或调节器
输入通道 输出通道
被 控 生 产 过 程
操作台
输入通道
— 计算机控制系统 — 燕山大学自动化系
2013-3-3 第一章 绪 论 21
1-2- 4．分级计算机控制系统
? 分级计算机控制系统是一个四级
系统, 各级计算机的功能如图所
示 。
?装置控制级（ DDC级）
?车间监督级（ SCC级）
?工厂集中控制级（ MIS）
?企业管理级（ MIS）
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2013-3-3 第一章 绪 论 22
图 分级计算机控制系统
企业级
经营管理计算机
工厂级
集中控制计算机
车间级监控计算机（S C C ） 车间级监控计算机（S C C ）
装置控制级（D D C ） 装置控制级（D D C ） 装置控制级（D D C ）
工厂对象A 工厂对象B 工厂对象C 工厂对象D
至其它工厂至其它工厂
装置控制级（D D C ）
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2013-3-3 第一章 绪 论 23
1-2- 5,典型的计算机控制系统
? 1,计算机过程控制系统
对温度,压力,质量,液面,速度等生产过程
参数进行测量与控制的,这种系统称为过
程控制系统,主控设备采用计算机则为计
算机过程系统,大多数的化工生产过程均
属于这类系统,
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2013-3-3 第一章 绪 论 24
? 2,微机控制的电动机调速系统
? 3,采用微机的顺序控制系统
顺序控制是使生产机械或生产过程按预先
规定的时序或事序,而顺序进行控制的自动
控制系统,如,PLC控制系统
? 4,计算机数字程序控制系统
常用的数控机床,点控和线控
? 5,工业机器人
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2013-3-3 第一章 绪 论 25
现代所说的机器人大多指的是工业机器人, 是一
种能自动定位控制, 可重复编程, 多功能, 多自
由度的操作机 。 1954年美国的 Devol最早提出了工
业机器人思想, 并申请了专利, 该专利的要点是
借助伺服技术控制机器人的关节, 利用人手对机
器人实行动作示教, 机器人能实现动作的记录和
再现, 这就是所谓的示教再现机器人 。 在此基础
上, 1958年美国 Consolidated公司制作了第一台工
业机器人, 作为机器人产品出售的最早的实用机
型是 1962年美国的 AMF公司推出的 Verstran和
Unimation公司推出的 UNIMATE（ 如图所示 ） 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 26
第一台工业机器人 UNIMATE
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2013-3-3 第一章 绪 论 27
? 1970年以后机器人的研究得到了迅速广
泛的普及,1970年在美国召开了第一届
国际工业机器人学术会议,1973年在意
大利召开了第一届 RMS，辛辛那提,米拉
克隆公司于 1973年制成了第一台由小型
计算机控制的工业机器人 T3，它是液压
驱动的，能提升的有效负载达 45Kg。
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工业机器人 T3
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1979年 Unimation公司推出了 Puma系列工业
机器人, 它是全电驱动关节式结构, 多
CPU两级微机控制, 采用 VAL专用语言
并可配置视觉, 触觉, 力觉传感器, 是
技术较为先进的机器人,
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工业机器人 Puma
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同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平
面关节的 SCARA型机器人, 由于简单,
精确, 在插装电子元器件等许多工作上
得到了广泛的应用 。
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SCARA型机器人
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2013-3-3 第一章 绪 论 33
计算机技术和人工智能技术的迅速发展使机器人
在功能和技术层次上有了很大提高 。 到目前为止
,机器人已进入了第三代：智能化的高级机器人
,具有感觉, 思考, 决策和动作能力的机器人系
统, 这类机器人目前还处于研究开发阶段；第一
代工业机器人主要是指示教再现控制的操作机器
人, 目前国内外工业应用中的机器人绝大多数都
是这一类；第二代工业机器人具有感受功能, 是
具有光觉, 视觉, 力觉, 触觉, 声觉, 语音识别
等功能的工业机器人,
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2013-3-3 第一章 绪 论 34
此时工业机器人可以根据感受信息调整控
制算法, 这类工业机器人已经在实验室内
研制成功并开始得到试用, 但由于成本较
高, 其工业应用的普及还要有一个过程 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 35
我国工业机器人
我国工业机器人起步于 70年代初期，经过 20多年
的发展，大致经历了 3个阶段,70年代的萌芽期,
80年代的开发期和 90年代的适用化期。 70年代世
界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本
发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在
这种背景下，我国于 1972年开始研制自己的工业
机器人。 80年代，我国完成了示教再现式工业机
器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧
焊和搬运机器人。
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2013-3-3 第一章 绪 论 36
1986年国家高技术研究发展计划 (863计划 )开始
实施, 智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前
沿, 经过几年的研究, 取得了一大批科研成果,
成功地研制出了一批特种机器人 。 90年代初期我
国的工业机器人又在实践中迈进一大步, 先后研
制出了点焊, 弧焊, 装配, 喷漆, 切割, 搬运,
包装码垛等各种用途的工业机器人, 并实施了一
批机器人应用工程, 形成了一批机器人产业化基
地, 为我国机器人产业的腾飞奠定了基础 。
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在工业机器人方面，我国已具有独立设计
和开发机器人本体和控制器的能力，又经
历, 八五, 攻关，逐步开展机器人的应用
工
程开发，开始了机器人喷漆线、机器人点
焊、弧焊工作站的开发和应用。在智能机
器人和特种机器人的研究和开发方面，国
家, 863”计划在第一阶段作为高技术跟踪
的
目标，重点发展了在恶劣环境下的工作机
器人、精密装配机器人及装配系统。
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2013-3-3 第一章 绪 论 38
研制了水下 1000米无缆机器人和 6000米无
缆机器人，进行了太平洋洋底探测试验；
开发了用于核工业的遥控移动机器人和爬
壁机器人，以及在室外恶劣环境下进行探
测的机器人。这些机器人都是在良好的人
机界面下，以遥控为主，具有一定的自主
能力。
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2013-3-3 第一章 绪 论 39
在装配机器人方面, 研制了高精度装配机器人和
实用机器人, 研制了风扇电机装配系统, 这些
系统的研究和开发, 使我国在智能机器人方面
的技术向前迈进了一大步 。
从第一台机器人问世，至今已经有 40多年的历
史，伴随时代的脉搏，机器人在经历了 70年代
进入工业应用,80年代初中期的迅速发展之后，
80年代后期和 90年代进入了新的发展阶段，到
2000年服役机器人约 100万台，机器人学仍然
保持较好的发展势头，满怀希望跨入了 21世纪。
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2013-3-3 第一章 绪 论 40
第三节 Unit 3
微型计算机控制系统的发展趋势
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2013-3-3 第一章 绪 论 41
1-3-1 DCS的特点 (分散型控制系统（ Distributed
Control Systems）
? 独立性
? 协调性
? 友好性
? 适应性, 灵活性和可扩充性
? 实时性
? 可靠性
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2013-3-3 第一章 绪 论 42
?集散控制系统是分散型综合控制系统
（ Total Distributed Control Systems） 或分
散型微处理器控制系统 （ Distributed
Microprocessor Control Systems） 的简称 。
?图是集散控制系统的组成框图 。
1-3-1 分散性综合控制系统 1-3-1 分散性综合控制系统
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2013-3-3 第一章 绪 论 43
管理计算机
监控计算机 C T R 操作台
高 速 数 据 通 道
基本
控制器
数据
采集器
基本
控制器
D E P
面板
工 业 对 象
小
规
模
中
规
模
大
规
模
图 分散性综合 组成框图
返回本节
它以微型计算机为核心, 把微型机,
工业控制计算机, 数据通信系统, 显
示操作装置, 输入 /输出通道, 模拟仪
表等有机地结合起来, 采用组合组装
式结构组成系统, 为实现工程大系统
的综合自动化创造了条件 。
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2013-3-3 第一章 绪 论 44
1-3-2 计算机集成控制系统
（ CIMS/CIPS）
经营决策
企业管理
生产调度
过程优化
过程控制
第五层：企业决策, 生产规划
第四层：供销,财务,计划,管理等
第三层：生产调度, 系统优化
第二层：先进控制, 过程优化
第一层：单元自动化,简单控制
生 产 过 程
流程 CIMS的递阶控制示意图
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2013-3-3 第一章 绪 论 45
本章小结
? 计算机控制系统的一般概念
? 计算机控制系统的分类
? 计算机控制系统的发展概况与趋势
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2013-3-3 第一章 绪 论 46
第一章 结束
The End
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