網絡傳輸對控制系統性能的影響分析

劉星

【摘要】 隨著網絡技術的高速發展，在控制系統當中也開始使用網絡控制。網絡控制與傳統的控制相比較有其自身的獨特性和優越性，但是在信號傳輸過程當中也有很多的不足之處需要改進。本文主要就是針對網絡傳輸對系統控制的性能進行分析。

【關鍵詞】 網絡 控制 系統性能 傳輸

當前網絡技術得到快速的發展和廣泛的使用，在控制系統中使用網絡加以傳輸，在使用上面變得更加方便、簡單，符合當前人們追求智能化的需求。下面主要從網絡傳輸在控制系統中的優缺點著手分析，并提出相應的優化措施。

一、網絡傳輸控制系統概述

利用網絡傳輸來控制系統，使得控制系統變得更加的簡便。在傳統的控制系統當中，必須在點和點之間用專門的信號線連接，通過信號線來傳輸相關的控制指令，在簡單的系統之中其弊端還不是非常明顯，一旦信號接口點過多的時候，就會發現連接線路非常復雜，同時系統的成本也變得非常的高。而通過網絡傳輸相關數據來控制系統直接省去了布置線路這一復雜的過程，無論再多的傳感器、執行器、控制器等都可以利用網絡傳輸數據來進行系統控制，系統變得極為的簡單，同時也方便后期控制系統的維護。當然，利用網絡傳輸來進行系統的控制也存在著很多的弊端需要解決：如網絡傳輸延遲、數據丟失、數據錯誤等。需要采取相應的措施將發生這種情況的幾率降到最低，盡可能使得網絡傳輸不會影響到系統控制的性能。

二、網絡傳輸對控制系統性能的優缺點

任何一樣事物都具有正面和負面的雙重影響，網絡傳輸對控制系統性能的影響當讓也不例外。分別分析出其正面和負面的影響，盡可能的控制其負面影響，擴大其所產生的正面影響，是此次分析的根本意義所在。

2.1網絡傳輸對控制系統性能的優點

根據網絡傳輸應用于控制系統中的特點，其主要具有以下幾個優點：

1、網絡傳輸的結構多樣化。網絡傳輸的控制系統使其結構不再局限于分層遞階結構，其結構可以具有多種方式：如總線型、星形、樹形等。傳統的控制系統，一般采用的都是分層控制，逐級的進行信號傳輸控制，形式單一，在現代較大的控制系統中，此種控制結構跟不上控制的需要。隨著網絡傳輸引入控制系統當中，其本身所具備的網絡化結構，使得網絡傳輸控制的結構變得多樣化，很大程度上使控制系統變得更加適用、更加穩定。

2、網絡傳輸的節點智能化。網絡傳輸控制系統當中最大的優點之一就是節點智能化。傳統的控制系統必須在節點處用信號線連通，通過信號線來傳輸控制的相關指令，這在實際使用過程中極為不便，特別是遇到控制系統中節點特別多的情況時，布置信號線顯得更為繁瑣，而且在后期的維修上變得非常的麻煩。網絡傳輸的控制系統中節點智能化，兩節點之間直接通過網絡實現相關的指令信息傳輸，每個節點都是相對獨立的單元，具備獨立的功能，使得不需要通過信號線傳輸，省去布置線路的麻煩和后期的維修麻煩。

3、網絡傳輸控制現場化、功能分散化。網絡傳輸的控制系統可以通過現場的智能化設備直接進行控制，而傳統的控制系統控制必須要在中央控制系統上面進行控制才能夠得以實現，使得人們在使用的時候變得非常的方便。同時，網絡傳輸的控制系統通過將控制功能分散到單獨的智能設備上，同傳統的控制系統相比危險的系數也得到分散，提高了系統的可靠性和安全性。

4、網絡傳輸控制系統開放化。網絡傳輸的控制系統其中涉及到的智能設備都是遵循一定的標準進行生產的，在出現問題需要更換時，更容易找到相應的產品進行更換。不同于傳統的控制系統，相關的系統控制配件是某個廠家獨有的型號，其它廠家的存在不匹配的問題，在出現問題的時候更換極為麻煩。

2.2網絡傳輸對控制系統性能的缺點

網絡傳輸在控制系統中也存在著一些常見的問題，以下是網絡傳輸對控制系統性能的缺點：

1、網絡傳輸延遲導致系統性能變差。通過利用網絡傳輸來控制系統，相關的控制指令在傳輸的過程中，必然受到網絡帶寬的影響。如果網絡帶寬不足或者使用的人較多，就會造成控制指令在傳輸過程中出現擁堵、排隊的現象，等傳輸到相關接受設備并做出指令的動作，中間有一段等待時間，這就是網絡傳輸延遲，這種現象直接影響著控制系統的正常使用和系統的穩定性。

2、網絡傳輸數據丟包影響系統正常使用。網絡傳輸數據丟包指的是在傳輸過程中部分控制指令丟失，沒有被相關的設備接收到。在網絡傳輸控制的過程中，很多時候存在著同時傳輸多個控制信號的現象，但是在傳輸途中，由于網絡不暢或者突然性斷網，導致傳輸的網絡信號中斷。當然，目前的網絡傳輸大多都存在自動重新傳輸的功能，但是這其中存在著一定的時間限制。如果在中途又發送過其它的指令，網絡傳輸的實時性會自動選擇后面的指令信號，導致部分網絡數據丟失的現象出現，從而影響控制系統的整體性能。

3、網絡傳輸出現誤碼導致系統控制出錯。網絡傳輸的控制指令首先需要進行編碼，然后在進行傳輸，相關設備接受到編碼進行解碼，做出控制指令的動作。網絡傳輸環境所具備的不確定性，使得控制指令的數據編碼在傳輸過程中存在著不確定性，誤碼的現象也就變得不可避免，直接導致所發出的指令和做出的實際動作存在著差異性，對系統的精確控制造成影響。

4、網絡傳輸出現數據錯序影響系統控制。網絡傳輸的數據在經過多臺計算機或者通訊設備且路徑不單一時，就容易出現數據包的時序錯亂的現象。數據包的時序發生錯亂，使得最后設備接收解碼時出現錯誤的現象，系統控制的指令也就發生相應的錯誤，為系統控制帶來不利的影響。

三、網絡傳輸在控制系統中的優化措施

網絡傳輸在控制系統中存在的一部分問題（網絡延時、數據丟包、誤碼、數據錯序等）是無法避免的，但是這部分問題又對系統控制的穩定性和安全性存在在著很大的負面影響，因此，如何對網絡傳輸在系統控制中進行優化變得極為重要。

1、提供良好的網絡環境。通過分析可以知道網絡延時、數據丟包、誤碼、數據錯序等問題很大程度上都是因為網絡的質量或者外部環境不好所導致。因此為了減少這部分問題出現的頻率，應當盡可能的提升網絡環境。第一，提高網絡的帶寬。將整個控制系統所用的網絡帶寬提高，使用獨立的網絡，保證控制系統在使用的時候不會存在擁擠的現象，提升網絡傳輸的整體性能。第二，提升網絡傳輸的外部環境，盡可能的營造一個有利于網絡傳輸的環境。

2、提高控制系統相關設備的質量。控制系統中的相關設備的質量也對網絡傳輸控制性能有很大的影響，因此在選取相關設備的時候盡量選擇具有一定質量保證的設備，保證網絡傳輸順利完成后，相關設備能夠及時的執行所發出的控制指令。

四、結束語

經過本文的分析和研究，了解通過網絡進行控制其控制性能主要受到兩方面的影響：網絡的質量影響和控制設備的質量影響，這兩者都會對網絡傳輸控制性能造成直接的影響。因此在考慮提高網絡傳輸的控制系統性能時從提升網絡的質量和提升控制設備的質量兩方面入手，來達到綜合提高網絡傳輸在控制系統中的性能。通過對網絡傳輸在系統控制中的不利因素分析，更為方便具有針對性的制定相關的預防措施。

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