现场总线（fieldbus）是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它也称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络。在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表联接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种各样的适应实际需要的自动控制系统。即它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以互相通讯的、共同完成任务的网络系统和控制系统。 1、早期的现场总线技术 现场总线技术出现在二十世纪八十年代，早期出现至今还在应用的现场总线有：General Electric的Genius I/O、Phoenix的Interbus-S、TURCK的Sensoplex、Process Data的P-NET等等。早期的现场总线是把传感器、按钮、执行器等测量控制部件接到某种类型的控制器上，例如PLC或工业PC，通过互通信共同执行控制任务。它的特点是在网络结构、节点种类、通信帧的长度、所处的工作环境、各种通信技术参数、需要考虑解决的问题等方面，都有区别于话音通讯、计算机通讯系统的特征。它的缺点：大多是专有通讯技术，自称系统，不具备开放性。不同的生产厂商的产品之间不能相互通信，通信帧一般较短。 2、新型的现场总线技术 新型的现场总线在技术上具有的特点：系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性等。它的优点：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高了系统的准确性和可靠性。 3、现场总线组织 存在的现场总线组织有：Fieldbud Foundation、LonMark协会、Profibus协会、IEA、IAONA、SAE。制定现场总线标准的国际标准化组织有IEC和ISO.2000年宣布的IEC标准的八种现场总线是：IEC61158(FF)、ControlNet、Profibus、P-Net、HSE、Newcomer SwiftNet、WorldFIP、Interbus-S。而CAN属于ISO11898标准。另外ASI、DeviceNet、SDS、Seriples属于IEC/17B标准。其他的比较有实力的控制网络有：Lonworks、工业以太网、HART、蓝牙无线、Modbus消费电子总线CEBus、光总线等。 4、现场总线的通信模型 现场总线采用的通信模型大都在OSI模型的基础上进行了不同的简化，以满足工业现场的实时性，降低工业网络的成本。典型的现场总线协议模型采用OSI模型中的三个典型层：物理层、数据链路层和应用层，并设置一个现场总线访问子层，以满足总线的通信特点。 5、几种控制网络的特色技术 Profibus(Process Fieldbus)是一种国际性的开放式的现场总线标准，即EN50 170欧洲标准，目前已成为中国的现场总线的一种标准。它的系列有：Profibus-FMS、Profibus-DP、Profibus-PA，但其DP做得最好。Profibus-FMS是解决车间级通用性通行任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、可编程控制器、低压开关设备等一般的自动化控制。Profibus-DP是专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，使用Profibus-DP模块可进行分布式控制系统的高速数据传输。Profibus-PA是专为过程自动化设计，标准的本安传输技术，实现了IEC1158-2中规定的通信规程，用于对安全性要求较高的场合及总线供电的站点。 ControlNet被称为高速工业控制网。属于IEC标准子集之二。主要用于PLC与PC之间的通信网络，用于逻辑控制或过程控制。其数据传输率为5Mbps，可寻址节点数为99。它的典型的通信参考模型是Ethernet-ControlNet-Devicenet的网络结构。 Interbus属于传感器/执行器层的串行快速总线，是早期形成的几种总线技术之一，已成为Germany国家标准DIN19258,欧洲标准EN50254和IEC61158的国际现场总线标准子集。其广泛用于制造业和加工行业，如：汽车、造纸、烟草、印刷、化工等，具有协议简单、帧结构独特、数据传输无仲裁等特点。 WorldFIP是一种用于工业自动化系统的控制技术，二十世纪八十年代中期推出，名为factory information protocol。1993年采纳了现场总线IEC1158-2物理层协议，发展为WorldFIP，现为欧洲标准EN50170第三部分和国际标准IEC61158的子集7。它采用三层结构：物理层、数据链路层和应用层。采用与Controlnet、FF类似的生产者/使用者通信模式，由总线仲裁器进行介质访问的集中控制，网络中可以存在多个总线仲裁器以构成冗余，并且有周期和非周期两种数据传输。 LonWorks是一个开放式的控制网络技术，由美国Echelon公司推出，是国际上普遍用来连接日常设备的标准，可以将家用电器、调温器、空调设备、电表、灯光控制系统相互连接并和Internet相连的一种总线技术。LonWorks网络的组成部分可分为：LonWorks节点、LonWorks路由器、LonWorks Internet连接设备、LonWorks收发器、LonWorks协议、LonWorks网络和节点开发工具、LNS网络工具等。 CAN(Control Area Network)是德国Bosch公司1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线，现CAN已被列为ISO国际标准，称为ISO11898。CAN的主要技术特点：CAN网络上的节点不分主从；CAN网络上的节点信息具有不同的优先级，可以满足对实时性的不同要求，高优先级的数据最多可在134位秒内得到传输；采用非破坏性总线仲裁技术；传送数据是通过报文滤波，无需专门的“调度”；直接的通信距离最远为10km，通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离为40m)；采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有良好的检错效果等等。 DeviceNet是基于CAN技术的开放式通信网络，主要用于构建低层控制网络，其节点由嵌入了CAN通信控制器芯片的设备组成。该项技术最初由Allen-Bradley公司设计开发，离散控制、低压电器等领域得到迅速发展，DeviceNet已经成为了IEC62026国际标准的第三部分，是一种用于低压开关装置与控制装置的控制设备之间的接口标准。 FF（Foundation Fieldbus）以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层增加了用户层。FF分为H1和H2两种通信速率，它的主要特点：为适应过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而设计；能适应总线供电的要求，利用总线为现场设备提供工作电源；能适应本安防爆的要求；为IEC国际现场总线标准子集。