在现代工业自动化中，基于网络的控制系统已经成为不可或缺的组成部分。其中，PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）和FCS（现场总线控制系统）等，是网络控制的三大支柱。它们的核心在于利用现场总线如令牌网络、以太网，甚至串口总线，构建起控制网络的桥梁。
尽管网络传输是异步的，但控制系统对数据协同处理的需求却要求高度同步，特别是在多电机的伺服联动、PID调节和复杂的联动控制中。同步输入与输出是关键，比如在梯形图中，条件触发器的同步执行确保了动作的准确无误。然而，网络环境下的同步控制并非易事，因为无法像计算机那样依赖固态晶振来保持统一的时钟节拍。因此，控制系统需要通过广播或多播命令实现不同节点间数据的锁定和同步输出，如图所示。
全球工业界普遍采纳以太网作为生产网络，而非路由网络，原因在于以太网的寻址机制更利于支持同步输出。即使是低速的RS485，尽管可以构建控制网，但其复杂性与路由网络的局限性相比，显然更胜一筹。以大众的网络架构为例，生产网络和现场总线都采用二层以太网，通过VLAN技术构建安全的局域网和城域网，无需路由即可实现大规模的网络结构。
尽管国内在工业4.0的发展上与德国相比稍显滞后，但在云计算和边缘计算的应用上，我们并不逊色。然而，对于那些依赖高速工艺联动、故障联动和安全联动的场景，基于网络的控制系统依然面临挑战。现有的DCS或PLC虽然能够利用网络，但其基础仍是异步通信与控制，因此往往通过提高网速来弥补算法上的不足。
尽管德国推出了TSN（时间敏感网络）以优化同步输入，但同步输出的实现依然依赖于底层的二层总线网。国内的控制系统现状是，大部分仍是以单机版为主，网络控制系统的广泛应用还未完全普及。然而，随着技术的进步，我们期待基于网络的控制系统的未来，它将更好地融合异步与同步，为工业自动化带来革命性的突破。