网络控制系统描述

网络化控制系统——理论、技术及工程应用（第一讲）第一章网络化控制系统概论1.1网络化控制系统的产生与发展随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了重大的变革。

网络化控制系统（Networked Control System, NCS）应运而生，其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接，相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换，避免了点对点专线的铺设，而且可以实现资源共享、远程操作和控制，增加了系统的灵活性和可靠性（工程技术大系统：大型工业联合企业// 电力系统、水源系统、能源系统、交通系统、邮电系统、通信系统、大型计算机网、生产协作网等）。

在控制系统中使用网络并不是一个新的想法，它可以追溯到20世纪70年代末期集散控制系统（Distributed Control System, DCS）的诞生。

DCS将控制任务分散到若干小型的计算机控制器（也叫现场控制站）中，每个控制器采用直接数字控制（Direct Digital Control，DDC）的控制结构处理部分控制回路，而在控制器与控制器、控制器与上位机（操作员站或工程师站）之间建立了计算机控制网络，这种控制结构使得操作员在上位机中能够对被控制系统的实时运行状态进行监控，某个控制回路的控制策略的设计也可以在上位机中组态完成，通过控制网络下载到对应的控制器中实时运行。

DCS大大提高了控制系统的可靠性（和DDC相比较），并实现了集中管理和相对分散控制。

随着处理器体积的减小和价格的降低，带有微处理器的智能传感器和智能执行器出现了，这为控制网络在控制系统中更深层次的应用提供了必要的物质基础，从而在20世纪80年代产生了现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS）。

FCS作为网络化控制系统的新技术把控制网络一直延伸到了产生现场的控制设备，信号的传输完全数字化，提高了信号的转换精度和可靠性，同时由于FCS的智能仪表（变送器、执行器）带有微处理器，能够直接在生产现场构成控制回路，控制功能也可完全下放，实现了完全的分散控制。

网络化控制系统-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1网络化控制系统——理论、技术及工程应用（第一讲）第一章网络化控制系统概论网络化控制系统的产生与发展随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了重大的变革。

网络化控制系统（Networked Control System, NCS）应运而生，其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接，相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换，避免了点对点专线的铺设，而且可以实现资源共享、远程操作和控制，增加了系统的灵活性和可靠性（工程技术大系统：大型工业联合企业用嵌入式Internet技术,将以太网接口、TCP/IP协议等直接内嵌在现场设备中，从而产生了基于TCP/IP协议的网络化智能现场仪表（或称其为IP传感器/执行器）。

这种面向网络的IP传感器/执行器，将传感、信号处理、控制功能、以太网接口、TCP/IP协议、实时操作系统（Real-Time Operation System, RTOS）以及小型Web Server等软、硬件全部封装在一起，使现场设备成为名副其实的简约Web服务器，在Internet上通过IE浏览器就可以直接对其进行组态和维护管理。

8、组建对象模型/分布式组建对象模型/多媒体对象技术（COM/DCOM/ActiveX）、动态数据通信技术（Dynamic Data Exchange, DDE）、面向过程控制的对象连接与嵌入技术（OLE for Process Control, OPC），实时数据库技术、动态图形显示技术、Internet/Intranet技术、平台服务技术等直接推动网络化控制系统的相关软件技术得到进一步的丰富和扩展，功能逐渐增强；形成了诸多应用模块的应用软件系统。

另外由于控制网络与信息网络的集成技术发展，网络化控制系统的软件进一步层次化，出现了直接控制层软件、监督控制层软件和高层管理软件。

网络准入准入控制系统解决方案网络准入准入控制系统是一种用于管理网络访问的解决方案。

通过该系统，网络管理员可以对网络中的用户、设备和应用进行权限控制和访问控制，以确保网络环境的安全和稳定。

下面将详细介绍网络准入准入控制系统的解决方案。

首先，网络准入准入控制系统需要建立一个全面的用户身份认证系统，以确保只有经过身份认证的用户才能接入网络。

在该系统中，用户需要输入正确的用户名和密码来登录网络，从而获得网络访问权限。

此外，系统还可以实现多种身份认证方式，如使用指纹、虹膜识别等，来提高网络访问的安全性。

其次，网络准入准入控制系统还需要对接入网络的设备进行身份认证和访问控制。

这些设备包括电脑、手机、平板等终端设备。

通过在网络准入准入控制系统中注册设备的唯一标识符，如MAC地址或IMEI号码，可以对设备进行身份认证，并针对不同的设备类型设置不同的访问策略。

例如，可以禁止一些不受信任的设备访问网络，或限制一些设备只能访问特定的应用程序。

另外，网络准入准入控制系统还可以实现对网络中流量的监控和分析。

通过对流量进行实时分析，可以检测和阻止一些网络攻击，如DDoS攻击、入侵和恶意软件传播等。

同时，系统还可以记录网络中的访问日志，用于追踪和调查安全事件。

此外，网络准入准入控制系统还可以与其他安全系统集成，如防火墙、入侵检测系统等。

通过与这些系统的集成，可以实现多层次的安全保护，并提高整个网络的安全性。

最后，网络准入准入控制系统需要提供一个统一的管理平台，用于配置和管理系统的各项功能。

网络管理员可以通过该平台对用户、设备和应用的访问权限进行灵活的设置和调整。

同时，该管理平台还需要提供实时的监控和报警功能，以便网络管理员能够及时发现和应对安全事件。

综上所述，网络准入准入控制系统可以通过建立全面的用户身份认证系统、设备身份认证和访问控制、流量监控和分析、与其他安全系统的集成以及提供统一的管理平台等方式来解决网络访问控制的问题。

说明：1, 网络系统：整个生产、管理系统的连接媒介。

是最基本的系统。

2, Level 0 感应系统：包括现场仪表、传感器、I/O、传动系统（主传动、辅传动等）等。

3, Level 1 仪电控制系统：又称为基础自动化系统，简称BAS，是顺序逻辑控制。

包括可编程控制器（PLC）、人机界面（HMI）、扫描仪（Scanner）、自动厚度控制（AGC）、集散控制系统（DCS）、自动频率控制（AFC）、中心对中（CPC）、边部对中（EPC）、自动张力控制等。

4, Level 2 程序控制系统：又称为过程自动化系统，简称PCS。

包括服务器/上位机（Process Computer）、物料跟踪（Material tracking）、数学模型（Mathematical model）、过程控制（Process control）、数据预设定（Pass schedule presetting）、自优化自学习（Self－learning data updating）等。

以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。

这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。

表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。

通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。

一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。

过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。

20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。

60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。

70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。

80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。

5, Level 3 生产作业控制系统：又称为制造执行系统，简称MES，主要是生产管理和控制功能。

2010年7月7号,美国工业电子会刊,第57号网络控制系统:概述及研究趋势电子与电气工程师协会Rachana Ashok Gupta与Mo-Yuen Chow合著摘要:几十年来，网络控制系统(NCSs)已经成为学术和工业领域的主要研究中心之一，并演变成为了一个多学科领域。

随着日益增加的研究趋势和研究需要，巩固最新的知识和信息是十分重要的。

在这篇文章里，将介绍和讨论网络控制系统（NCS）和其不同的形式。

文章的开始讨论了NCSs的历史及其发展，本文的下一部分会集中在其领域和研究方向上，例如：网络技术、网咯时延、网络资源分配、调度、实时NCSs网络安全、网络组件集成、容错功能等。

总的来说，该文章是一篇简短的文献综述，该综述阐述了每个有关主题可能的未来方向。

索引术语：网络控制系统（NCS），概述，研究趋势，调查。

一．引言通过一个通讯渠道（比如：网络）关闭一个传统的反馈控制系统时，该系统如果共享控制系统之外的其他节点，那么这个控制系统被称为网络控制系统（NCS）。

在文献中找到的所有关于DCS的定义上都有一个关键的共同功能，此定义的功能就是通过控制系统元件（传感器、控制器、执行器等），使用共享的网络（Fig.1）而实现信息（标准输入和输出、控制输入等）的交换。

控制系统的根源可以追溯到1868年,由著名的物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwell)【1】进行离心调速器的动力学分析实验。

在常规控制系统方面最重要的成就是莱特兄弟于1903年【2】首次成功试飞。

而在这方面第二值得注意的成果就是电传操纵飞行控制系统使用一组设计电路消除了电气液压机械飞行控制系统的复杂性、脆弱性和机械电路的重量。

二十世纪五十年代，最简单的模拟电传操纵飞行控制系统和最早的配置在Avro Vulcan首次安装成功。

这个飞行控制系统可以认为是模拟网络控制系统最初的形式。

随后，在控制系统中数字计算机变成强大的工具，数字计算机的微处理器给控制系统添加了一个新的维度。

网络控制系统及应用网络控制系统是指通过网络连接将各种设备、系统或者过程进行监控、管理和控制的系统。

它利用互联网、局域网或者广域网等网络结构，将分散的设备和系统集中起来，并通过软件和硬件的配合，实现对这些分散的设备和系统的集中控制和管理。

网络控制系统在工业自动化、交通管理、建筑智能化、能源监控等领域得到了广泛的应用。

现代网络控制系统的架构一般包括三层：感知层、传输层和控制层。

感知层负责采集各种信号，如温度、湿度、压力等；传输层将采集到的信号通过网络传输给控制中心；控制层接收传输层传来的信号，经过处理后下达命令控制被控设备。

网络控制系统的应用非常广泛，以下是几个典型的应用领域：1. 工业自动化：在工业生产中，需要监控和控制各种设备和生产流程，网络控制系统可以将它们连接起来，实现集中控制和管理。

例如，在一座工厂中，可以利用网络控制系统监控温度、湿度、压力等各种参数，并根据需要进行控制和调整。

2. 交通管理：在城市交通管理中，网络控制系统可以实现对交通灯、监控摄像头、交通信号等设备进行远程监控和控制。

这样可以实时调整交通信号，减少交通拥堵，提高交通效率。

3. 建筑智能化：网络控制系统可以将建筑内的各种设备，如照明、空调、安防系统等进行集中管理和控制。

通过智能化的调整和控制，可以降低能耗，提高建筑的舒适性和安全性。

4. 能源监控：网络控制系统可以用于能源监控，实时监测和控制能源的使用情况，以达到节约能源和减少能源浪费的目的。

例如，可以通过网络控制系统监控电力的使用情况，调整用电设备的功率，以减少电能的浪费。

5. 智能家居：网络控制系统可以实现对家居设备进行远程监控和控制。

例如，可以通过手机控制家中的灯光、空调、窗帘等设备，提高家居的智能化程度和便利性。

总之，网络控制系统的应用范围广泛，可以实现对各种设备、系统和过程的远程监控和控制。

它的应用可以提高生产效率，节约能源，提高生活品质，并且有助于实现智能化和自动化。