网络上的传感器、控制器和执行器等设备都带有网络接口，连接到网络链路上而成为实时控制网络中的独立节点，节点之间通过网络传输控制指令、传感器数据及其他信息。网络控制系统概念源于20世纪90年代，1998年美国控制理论专家Y.哈勒维（Yoram Halevi）和美国控制理论专家A.雷（Asok Ray）提出集成通信与控制系统(integrated communication and control system)概念，首次将控制系统与网络通信结合在一个范畴内研究。1999年，美国马里兰大学的控制理论专家G.C.沃尔什（Gregory C.Walsh）等学者首次将控制器和传感器通过串行通信网络形成的闭环反馈控制系统定义为“网络控制系统”，并给出其基本结构。2001年，有学者将网络控制系统明确定义为通过实时网络形成闭环的反馈控制系统。2006年，美国国家科学基金会提出信息物理系统概念，标志着网络控制系统已突破传统控制系统只关注物理系统的局限，向着同时关注信息世界和物理世界的混合系统方向发展。

网络控制系统的基本特点是网络化的结构、智能化的现场设备和现场化的控制功能。网络控制系统将闭环控制回路分散于实时串行网络上，突破信息的封闭和局限性，形成了以网络集成自动化为基础的工业控制系统。网络化控制系统打破了传统控制系统的空间物理位置限制，拓宽了控制活动的场所和范围，与传统的控制系统相比，这种系统具有结构简单、连线少、适应能力强、效率高、灵活性和可操作性好、可靠性高、安装和维修简便、成本和能耗低等优点，实现了信息资源共享，提高了系统资源的利用率。

网络控制系统中通常有大量节点共享有限的通信网络带宽，因此存在通信冲突、传输时延、延时抖动、异步传输、数据包丢失、时序错乱等技术难题。网络控制系统的设计和实现涉及控制科学、通信工程和计算机应用三个领域的技术，其中控制功能和算法结构根据控制系统理论知识来构建，各组成部分的控制功能实现则需依托计算机技术，系统中的信息和指令交换共享则取决于通信网络技术。因此，网络控制系统总体性能需兼顾控制性能、计算效能和通信质量三方面的因素，综合运用这三个领域的知识和技术，通过协同设计而实现。

网络控制系统具有广阔的应用前景，已在工业、军事、航空航天、电力、医疗、交通等诸多领域获得了成功应用。主要应用场合包括远程控制和局域控制。其中远程控制用来实现遥操作、远程医疗、远程实验等，典型的应用包括基于天际网络的空间实验室遥操作机器人、远程外科手术、无人作战指挥系统等；局域控制的典型应用包括网络家电、办公自动化系统和计算机集成制造系统等。