网络控制系统与传统控制系统区别

网络控制系统与传统控制系统区别

摘要：本文对网络控制系统与传统控制系统发展过程，功能特点，主要方法和当前研究热点进行了简要概述。

关键词：网络控制系统传统控制系统区别

1.前言

随着计算机技术和网络技术的不断发展，控制系统正在向智能化、数字化和网络化的方向发展。本文简要回顾了控制网络的发展, 阐述了它与信息网络发展过程的相似性，分析了目前流行的现场总线控制系统的组成及其存在的问题。对于工业以太网做了简单介绍，提出了控制网络结构发展的趋势。

2.计算机控制系统的发展

计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。最早在50年代中后期，计算机就已经被应用到控制系统中。60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制（Direct Digital Control, DDC ）。70年代中期，随着微处理器的出现，计算机控制系统进入一个新的快速发展的时期，1975年世界上第一套以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统（Distributed Control System, DCS）。

进入80年代以后，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字式仪表以取代模拟仪表，这种DDC的控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。

80年代中后期，随着工业系统的日益复杂，控制回路的进一步增多，单一的DDC控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。

进入90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位，但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。

从八十年代后期开始，由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，人们便开始寻求用一根通信电缆将具有统一的通信协议通信接口的

现场设备连接起来，在设备层传递的不再是I/ O（4～2 0 m A/ 2 4VDC）信号，而

是数字信号，这就是现场总线。由于它解决了网络控制系统的自身可靠性和开放性问题，现场总线技术逐渐成为了计算机控制系统的发展趋势。从那时起，一些发达的工业国家和

跨国工业公司都纷纷推出自己的现场总线标准和相关产品，形成了群雄逐鹿之势。

2.1 信息网络与控制系统的关系

从发展历程看，信息网络体系结构的发展与控制系统结构的发展有相似之处。企业信

息网络的发展大体经历了如下几个发展阶段：

①基于主机的集中模式

由功能强大的主机完成几乎所有的计算和处理任务，用户和主机的交互很少。

②基于工作组的分层结构

微机和局域网技术的发展使工作性质相近的人员组成群体，共享某些公共资源，用户

之间的交流和协作得到了加强。

③基于Internet/Intranet/Extranet的网络化企业组织

计算机网络技术的发展使它成为现代信息技术的主流，特别是Internet的发展和普

及应用使它成为公认的未来全球信息基础设施的雏形。采用Internet成熟的技术和标准，人们提出了Intranet和Extranet的概念，分别用于企业内部网和企业外联网的实现，于

是便形成了以Intranet为中心，以Extranet为补充，依托于Internet的新一代企业信

息基础设施（企业网）。

计算机控制系统也是经历了集中控制、分层控制、基于现场总线的网络控制等几个发

展阶段，它们的发展过程是非常相似的。

随着企业信息网络的深入应用与日臻完善，现场控制信息进入信息网络实现实时监控

是必然的趋势。为提高企业的社会效益和经济效益，许多企业都在尽力建立全方位的管理

信息系统，它必须包括生产现场的实时数据信息，以确保实时掌握生产过程的运行状态，使企业管理决策科学化，达到生产、经营、管理的最优化状态。信息一控制一体化将为实

现企业综合自动化CIPA （computer integrated plant automation）和企业信息

化创造有利条件。

企业信息网络与控制系统在体系结构发展过程上的相似性不是偶然的。在计算机控制系统的发展过程中，每一种结构的控制系统的出现总是滞后于相应计算机技术的发展。实际上，大多数情况下，正是在计算机领域一种新技术出现以后，人们才开始研究如何将这种新技术应用于控制领域。鉴于两种应用环境的差异，其中的技术细节作了适当修改和补充，但关键

技术的原理及实现上，它们有许多共同的地方。正是由于二者在发展过程中的这种关系，使得实现信息一控制一体化成为可能

2.2.传统控制系统新闻演播室传统灯光解决方案通常是采用调光台、固定式调光器和DMX编码解码器等构成，它们之间通过DMX512信号线进行连接，在演出时由专业人员进行操作。它具有如下缺点：(1)无备份功能，系统可靠性无双重保证，如需增加备份调光台，则需增加设备成本;(2)操作复杂，每个节目都需专业灯光师值守，浪费人力资源; (3)不能对三基色荧光灯进行调光，所有控制只能在调光台上单独进行; (4)不具有远程编程和管理功能; 系统采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便。控制回路与负载回路分离，各个回路的灯具直接接到输出设备上，将所有设备通过4芯低压电缆(确保人身安全)连成网络，再通过输入设备(触摸屏、面板)来控制灯光场景。根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置或少量线路改造，就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。

系统内各设备的控制信息独立存储，任意设备损坏也不影响本系统中其它设备正常工作，更不会引起系统瘫痪。存储的信息具有停电后不丢数据功能，在恢复供电时，系统会自动恢复到停电前的工作状态。系统设备中配有“软启动”功能以防止高启动电流或热冲击所引起的灯具的永久性损坏。

灯光控制系统的功能是通过软件设置的，可以通过软件实现：开关、调光、就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等。使用时，简单的通过触摸操作就可以切换场景。

系统能非常方便地与剧场、电视台演播室中的其它相关控制和管理系统(如大型演播厅舞台灯光控制系统、多媒体内部通讯系统、保安系统、BA系统、消防系统等)的平台实现扩展和联接，实现“多网合一，资源共享”的管理模式。它具有如下优点：

●使用智能灯光控制系统能比传统控制系统节省成本;

●操作简单，无需专业灯光师值守，节省人力资源;

●可根据节目、人员变化只需轻触按键就可随时切换灯光场景;

●可对三基色荧光灯进行调光，可进行远程编程和管理;

●可作为备份调光台使用，大大增强了演播室的可靠性;

●可实现多点、分布式控制，节省电能、便于管理。

3.区别

智能控与传统的或常规的控制有着密切的关系，不是相互排斥的。一般情况下，常规控制往往包含在智能控制之中，智能控制也利用常规控制的方法来解决“低级”的控制问题，他力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法以解决更具有挑战性的复杂控制问题。与