网络控制系统及网络化串级控制系统的结构分析.pdfVIP

化工自动化及仪表。2009，36(2)：1—5 综述与评论 and ControlInstrumentsinChemical Industry 网络控制系统与网络化串级控制系统的结构分析 黄从智，白焰，李新利 (华北电力大学自动化系，北京102206) 摘要：基于实际工业过程控制．引入了网络化串级控制系统的概念。针对网络控制系统中存在多个网络及 多个控制回路，提出了节点设备连接阵和网络传输阵的概念。分析网络控制系统的三种典型结构形式，并用系统 配置图、方框图以及节点设备连接阵和网络传输阵等方法描述了这三种不同结构的网络控制系统。在此基础上 指出网络化串级控制系统的四种典型结构．并分别采用这三种方法进行描述。对网络控制系统和网络化串级控 制系统结构的分析和描述，为系统的进一步分析和设计奠定了坚实的基础。 关键词： 网络控制系统；网络化串级控制系统；节点设备连接阵；网络传榆阵；结构 中图分类号：m73文献标识码：A 文章编号：1000—3932(2009)02-0001-05 l 引 言 系统的结构进行深入研究。 反馈控制系统中，控制回路是通过实时网络闭 本文从工业过程控制实际出发，针对NCS和 Control 合的，称之为网络控制系统…(NetworkedNCCS的网络结构进行了研究，提出了节点一设备连 System，NCS)。由于其具有成本低廉、维护方便等突接阵和网络传输阵的概念并分析了它们的性质，采 出特点，网络控制系统在电力系统、石油化工等工业 用系统配置图、方框图、节点设备连接阵和网络传输 过程控制中得到了广泛的应用。目前，网络控制系 阵等三种方法分别描述了NCS的三种常见结构，并 统已经成为国内外过程控制的一个研究热点，文献 描述分析了NCCS的四种典型结构。 [1—3]总结了必威体育精装版进展。很多研究者针对网络控2节点设备连接阵和网络传输阵 制系统的建模和稳定性Hq-、控制器设计一“副等问 为简化问题分析，以下设备仅指与控制回路直 题进行了深入的研究。但在实际工业过程控制中， 接相关的现场设备，包括传感器、控制器、执行器等 串级控制系统是除单回路反馈控制外应用最广泛的 三类设备。网络节点仅指与控制回路直接相关的节 重要控制结构，随着DCS和FCS的广泛应用，在串 点，即至少包含三类设备之一的节点，而不包括与控 级控制系统中越来越多地通过专用网络或现场总线 制回路无关的节点，如智能化外围设备等其它节点。 来传输实时控制信息。串级控制系统中，控制回路 定义l 节点设备连接阵P定义为：P= 是通过实时网络闭合的，称之为网络化串级控制系 CascadeControl 统¨刨(Networked System，NCCS)。网 络中的节点数，／1为网络中的设备数。P。=1表示设 络化串级控制系统是一类特殊的网络控制系统，它 备．『挂在网络节点i上，P。=0表示设备-『未挂在网 充分结合了网络控制系统和串级控制系统的优点，