网络化控制系统及其安全问题

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1、网络化控制系统及其安全问题21世纪的控制系统将是网络与控制结合的系统。对网络化控制系统(NetworkedControlSystem，NCS)的研究已经成为当前自动化领域中的一个前沿课题。随着通信网络作为一个系统环节嵌入到控制系统中，从而很大地丰富了工业控制技术和手段，使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法以及人机协作方法等方面都发生了较大的变化，与此同时也带来了一些新的问题，如控制与通信的耦合、分布式的控制方式等。这些新问题的出现，使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和算法需要不断地拓展和创新。　　2011年是“十二五”开局之年，展望“十二五”，中国的工业自动

2、化已经进入到21世纪，我国制造业的高速发展，拉动了对自动化仪器仪表与控制系统向国际水平发展的需求，我国新上的大型项目所用自动化仪器仪表和控制系统的先进程度的需求已经处于世界先进水平。当前，在自动化技术的促进下，工业正在朝着数字化、智能化、网络化与综合集成化的方向发展，制造业的工厂正不断朝着高度一体化、集成化的进程前行。而未来，随着人们应用高端自动化技术的手段越来越成熟，我们能看到更多的可能发生！　　一、网络化控制系统——自动化系统的新动向　　21世纪的控制系统将是网络与控制结合的系统。对网络化控制系统(NetworkedControlSystem，NCS)的研究已经成为当

3、前自动化领域中的一个前沿课题。随着通信网络作为一个系统环节嵌入到控制系统中，从而很大地丰富了工业控制技术和手段，使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法以及人机协作方法等方面都发生了较大的变化，与此同时也带来了一些新的问题，如控制与通信的耦合、分布式的控制方式等。这些新问题的出现，使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和算法需要不断地拓展和创新。　　随着控制理论、控制技术、计算机技术和网络通信技术的发展，工业控制领域发生了巨大的变革：从原始单回路控制系统，先后发展到集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)和网络化控制系统(NCS)，又称集成通信与控制系统I

4、CCS(IntegratedCommunicationandControlSystem)，网络化控制系统的出现，极大地简化了控制系统的设计，提高了系统可靠性和控制质量，是未来综合自动化技术发展的必然形式。网络化控制系统是控制(contro1)、计算机(computer)和通信(communication)等3C技术相交叉的产物，其实质是将分布在不同地理空间的传感器、控制器和执行器等控制系统的部件，通过串行数据通信网络构成闭环的反馈控制系统。通过网络互连的大型工业控制系统可以实现资源共享，简化系统的配置与设计，提高系统的可操作性、可维护性和可靠性，使上层管理决策、调度与优化

5、等任务与现场设备的控制任务连接到一起，降低大型系统的实施成本。网络化工业控制系统近年来已成为控制领域中的一个新的研究方向。点击图片查看大图　　专家认为，信息时代的企业是一个互连互通的网络化的实体。企业的网络化能够使企业生成高效率的生产能力与创新能力，也是企业效益新的增长点。工业控制系统已跨入网络化控制的新阶段，网络化工业控制系统已成为制造业控制、过程控制和测控技术等领域中的重要研究方向。工业控制系统已经沿着基地式仪表控制、模拟集中控制、计算机集中控制、集散式控制、现场总线控制发展到网络化控制的新阶段。当前，一方面由于工业控制系统规模的扩大、控制对象的复杂化和地理分散化、控

6、制性能要求的提高，另一方面由于计算机技术、网络通信技术在控制领域应用的日益广泛深入，网络化工业控制系统就应运而生了。　　网络化控制系统作为一种新型的控制方式，其研究方向主要有两个分支：一是源于计算机网络技术以提高信息传输和远程通信服务质量(QoS)为目标；一个是源于自动控制技术以满足系统稳定及动态特性(QoP)为目标。前者实现的是对通信网络自身的控制，后者实现的是通过网络对系统的控制。　　在传统的计算机控制系统中，传感器和执行器都是与计算机实现点对点的连线，传递信号一般采用电压和电流等模拟信号。在这种结构模式下，控制系统往往布线复杂，从而增加了系统成本，降低了系统的可靠性

7、、抗干扰性、灵活性和扩展性，特别是在地域分散的情况下，传统控制系统的高成本、低可靠性等弊端更加突出。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巨大的技术变革，网络化控制系统(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、执行器和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。网络化控制系统的出现，彻底改变了传统控制工程单一控制回路信息的封闭性与信息