现场总线技术的智慧之手工业网络系统感知者传输者的故事与控制者的挑战与进展

工业网络系统：融合控制与信息通信的智慧体。这种系统通过高度融合自动控制技术、计算机技术和通信网络技术，实现了生产过程与信息系统的协同，以达到效率最大化、流程简化和生产优化。这对于推动工业制造的数字化、网络化和智能化发展至关重要。

工业网络系统集成了感知、传输和协同控制功能，具有结构网络化、现场控制化和功能分散性的优势，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。但是，这种一体设计面临诸多挑战，如资源受限终端难以融合，复杂多变通信环境对时间确定性与传输可靠性提出了高要求，以及在网络环境下信息交互耦合带来的困难等。

为了应对这些挑战，我们需要综合利用控制理论、通信理论以及计算理论，将优化理论与通信设计相结合，为不同于现有研究领域的新一代工业网路提供自适应解决方案。要实现这一目标，我们必须清晰地表达感知-传输-控制三者的耦合作用关系，并揭示它们之间相互作用，从而提升整体性能。

本文围绕感知-传输-控制一体框架，首先介绍了工业网路内涵及其特征，然后分析了“感知-传输-控制一体”面临的问题。在非理想通信条件下的异构分布式融合估计、大数据时代中的适变传输方法，以及复杂环境下的协同控制策略三个方面，本文总结了国内外研究进展，并探讨了一种基于边缘计算的分层架构，该架构能够减少能耗并提高实时性。

通过将感知过程作为控件决策支持，同时保证传输过程实时可靠，再加上精确有效的控件行动，这样就可以提升整个工业网路系统的一致感觉/控件能力。目前联合设计仍处于初步探索阶段，但随着科学发展，它将不断取得新进展，并扩大应用范围，最终成为提升工厂自动程度的一个关键工具。