图1-3  FCS示意图

与其他相似的控制系统相比，FCS具有更加出色的功能，技术特点有一下几点：

   （1）FCS是现场通信网络：通信线路一直延伸到生产设备的生产基地，构成了工艺和制造自动化现场设备或现场仪表互连通信网络。实现了全数字传输，从而最大限度地增加的信号转换的准确性和可靠性，有效地避免了信号衰减，信号干扰和现有的过程中的精密模拟信号传输问题损耗。 论文网

   （2）FCS有很好的相互操作能力：随时随地，只要需要即可使用，用户可以根据自己的需求对不同品牌的设备进行统一配置，组成满足用户需求的控制系统。

   （3）FCS的功能较为分散，用户可以自行配置：分发到多个现场设备进行统一配置，帮助用户选择较为灵活的功能块，包括用户需要控制回路实现完全分散控制。

   （4）FCS与网络互通，可以与网络进行连接：无论是与同层网络互联，还是与不同层网络互联，都与外部业务网络企业的网络互联。

   （5）FCS对现场环境的适应能力相比其他要强大的多。

因此，与计算机，智能化，数字化现场设备发展的应用开发的控制系统中，不断提高其在现场的弹性和可靠性，从而使控制系统更加便于获得，更加简便，作用更加强大。

1。1。2 网络控制系统的描述

控制系统的日益壮大，使得越来越多的控制系统实行了分散控制的方法。分散控制的种类有很多，监控计算机和互联网设备发送信息和控制信号的交换渠道是由很多控制系统运用串行通讯网络组成的，由这些串行的通信网络来完成的闭环控制回路的控制系统被称为Networked Control Systems，NCS，有的文献用综合通讯和控制系统或者基于网络的控制系统来称呼具有这种结构的控制系统。

最早是在G。C。Walsh的作品中提到了网络控制系统这个词，但是并没有给出明确的解释，只是用图形对其进行了抽象的描述，表明了控制系统与传感系统是借助串行通信连接的。而“网络控制系统”是由于之训等人提出的；以及“分布式控制网络系统”是由张结斌等人之处。

 对网络控制系统进行明确的定义是到后来由清华的顾洪军给出的：网络控制系统（NCS，Network Control Systems），即控制系统是在具有网络信号的前提下完成的。是指在一片指定的区域里面对一些现场进行勘察、以及控制对象设备和通信网络的集成，以此来进行对象与对象之间的数据交流，使得在与服务器能相互连接的范围内实现用户之间的资源共享和远程操控。其本质是信息在控制系统各部分设备之间通过网络进行互联与传输。NCS典型的系统结图如下图1-4所示。   图1-4  NCS示意图

NCS网络是一个大类，包括FCS，工业以太网，无线通信网络，甚至在网上有网络技术的发展相适应。根据不同，可分为窄和宽的网络控制系统的网络控制系统回路嵌入式网络结构。网络控制系统通常是通过FCS和工业以太网由窄的网络控制系统和控制系统包括经由广域网的计算机网络的诸如计算机，互联网和其它网络部件被认为是一个广义的网络控制系统。在狭窄的网络控制系统本文研究和分析。

1。1。3 网络控制系统时延研究现状

1。2  本文研究的出发点与主要工作

1。2。1  目的和意义

 进入21世纪以来，控制体系的规模日益扩大，使得控制系统的操作越来越复杂，因此控制系统部件的功能也要求的越来越强大，传统的点对点直接连接到控制系统已无法满足日益增长的需求的功能。同时，电子技术和计算机技术，系统设备，仪器的发展历程也相互不一，多种多样，随着网络通讯技术快速的发展，丰富的资源进行不断的共享，交流，于是，自动化控制系统技术被应用于越来越多行业当中，这些逐步促成了如今的网络控制系统的出现(Networked Control systems，简称为NCS)。网络控制系统在根本上其实是一个闭环反馈系统，它是借助于通信网络构成的，而通信网络是控制系统的一个，当做是系统中传感模块、控制和执行模块的传播中介。与传统的点对点控制模式相比，网络控制系统由于布线简单，可以相互分享成果，其远程控制能力强而且具有较高的精确性，因此，网络控制系统的体积小，较为轻便，方便延伸发展，并且具有较高的稳定性，安全性和操控性。网络控制在通过网络带来种种便于用户分享成果的同时，不可避免的，也对控制系统的认知和理论研究带来了前所未有的挑战。由DEC，Intel，Xerox三家公司合力在1970-1980年开发研制的以太网是一个新的标准也是一种里程碑式的发明，他是一种为了避免防止信号传输才被发明出来的在理论上做出的规定，从而用户与用户之间分享资源变得更加容易方便，传播的范围更加广泛。以太网在网络通信行业内成为主流是因为它具有较其他同类型技术更加的成熟，费用花费较少，传播速率高，安全性高，准确度高等优点。信号在传播过程中必然会发生传播错误，反复传送等问题，这是由于在网络中用户同时发送的信号非常非常多，而信号传送的通道承载能力有限，并且信号的发送时被分开一个个发送的，因此，时延的在信号传播过程当中的产生就无法被预防。时延分为固定时延，随机时延，有界无界时延，主要是由于受到以太网遵守的CSMA/CD协议，网络目前的承载能力，用户需要传送的信息量的多少等因素的影响，以至于导致控制系统性能达不到所期望的效果，同时也给技术人员设计控制器带来更高的难度。除了时延具有的种类繁多，网络控制系统的设计还需要对一些其他的相关问题进行分析，设计及解决，相关问题主要有传送的数据的完整性保证，对系统的稳定性保证，对玩过的安全性保证等，这些问题直接影响了以太网在工业控制中的应用。所以研究以太网在网络控制系统中的应用与相关技术问题是很有意义的。