1.4.8 網絡控制系統（NCS）

隨著計算機網絡的廣泛使用和網絡技術的不斷發展，控制系統的結構正在發生變化。傳統的控制模式往往通過點對點的專線將傳感器信號傳送到控制器，而后，再通過點對點的專線將控制信號傳送到執行器。此類結構模式下的控制系統往往布線復雜，使得系統成本增加，降低了系統的可靠性、抗干擾性和靈活性，擴展不方便。特別是隨著地域的分散以及系統的不斷復雜，采用傳統布線設計的控制系統成本高、可靠性差、故障診斷和維護難等弊端更加突出。為了解決這些問題，將網絡引入控制系統中，采用分布式控制系統來取代獨立控制系統，使得眾多的傳感器、執行器和控制器等系統的主要功能部件通過網絡相連接，相關的信號和數據通過通信網絡進行傳輸和交換，從而避免了彼此間專線的敷設，而且可以實現資源共享、遠程操作和控制，提高系統的診斷能力、方便安裝與維護，并能有效減少系統的重量和體積、增加系統的靈活性和可靠性。

圖1-13 流程工業過程計算機集成制造系統

通過網絡形成的反饋控制系統稱為網絡控制系統（Network Control System，NCS）。該類系統中，被控制對象與控制器以及控制器與驅動器之間是通過一個公共的網絡平臺連接的。這種網絡化的控制模式具有信息資源能夠共享、連接線數大大減少、易于擴展、易于維護、高效率、高可靠及靈活等優點，是未來控制系統的發展模式。根據網絡傳輸媒介的不同，網絡環境可以是有線、無線或混合網絡。

網絡控制系統是一種空間分布式系統，通過網絡將分布于不同地理位置的傳感器、執行機構和控制器連接起來，形成閉環的一種全分布式實時反饋控制系統。控制器通過網絡與傳感器和執行機構交換信息，并實現對遠程被控對象的控制。NCS不僅指傳感器、執行器和控制器之間利用通信網絡取代傳統的點對點專線進行連接而形成閉環的控制系統，更廣泛意義上的NCS，還包括通過Internet、企業信息網絡所能實現的對工廠車間、生產線以及工程現場設備的遠程控制、信息傳輸以及優化等。

典型NCS結構如圖1-14所示。其中τ_sc表示數據從傳感器傳輸到控制器的時延，τ_ca表示數據從控制器傳輸到執行器的時延。

圖1-14 典型NCS結構