现场总线技术讲座 点击：22042 | 回复：154
发表于：2006-02-17 09:23:00
楼主
[定义] 现场总线是指计算机网络与生产过程专用网络，或工业控制网络与生产现场基层的自动化测控设备之间传送信息的共同通路。
[相关技术]自动控制技术；仪器仪表；计算机技术； 通信技术 ；微电子技术；网络技术
[技术难点]
基于现场总线技术的全开放分散控制系统是自动控制技术、自动化仪表、工业技术、计算机技术、网络技术、通信技术的交叉与集成，因此现场总线技术需要在以下几个方面加大研究、开发力度：
☆ 基于现场总线的智能化、自动化仪表、现场仪表是信息获取的工具，是信息工业的源头。智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，能适应被测参数的变化，在线联机改变量程，自动检测自身工作状态并传递信息，进行异常处理，自动进行指标判断与分选，进行逻辑操作，定量控制与程序控制，实现多参数测量，进行数字信号处理等。
☆ 基于现场总线的网络设备的软、硬件 控制系统从模拟仪表到集中监督控制系统，进而到分散控制系统(DCS)，可以说取得了很大的进展，但系统的开放性和通信问题仍未解决，系统的开放性是要解决不同厂家软、硬件产品可集中到一个系统中，如LonWorks总线技术产品，只要遵循LonMARK标准，几百家的不同产品均可连在一个系统上，所以要进行网络设备的研制必须遵循现场总线的标准进行开发。
☆ 组态技术 包括网络拓扑结构、网络设备、网段互连等。
☆ 网络管理技术 包括网络管理软件、网络数据操作与传输。现场总线的出现形成了低层网络，同时提供与企业、企业网(Intranet)、国际互联网(Internet)相连接的可能性，所以搞网络企业也需拓宽到这一层次。
☆ 基于现场总线技术的全开放控制系统的集成技术 总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向发展，并且涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，涉及到电力、冶金、石油、化工、建材、轻工、造纸、楼宇自动化和家庭自动化等，如何将系统集成，并应用于这些领域，是需要解决的难点之一。
发表于：2007-01-09 20:57:00
106楼
从OSI网络模型的角度来看同，现场总线网络一般只实现了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）、第7层（应用层）。因为现场总线通常只包括一个网段，因此不需要第3层（传输层）和第4层（网络层），也不需要第5层（会话层）第6层（描述层）的作用。
CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898标准）；实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware）。
同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。而且，基于CAN总线的工业自动化应用中，越来越需要一个开放的、标准化的高层协议：这个协议支持各种CAN厂商设备的互用性、互换性，能够实现在CAN网络中提供标准的、统一的系统通讯模式，提供设备功能描述方式，执行网络管理功能。
􀁺 应用层（Application layer）：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服务与协议。
􀁺 通讯描述（Communication profile）：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据通讯方式。
􀁺 设备描述（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范的行为。
CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898标准）；实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware）。
同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。而且，基于CAN总线的工业自动化应用中，越来越需要一个开放的、标准化的高层协议：这个协议支持各种CAN厂商设备的互用性、互换性，能够实现在CAN网络中提供标准的、统一的系统通讯模式，提供设备功能描述方式，执行网络管理功能。
􀁺 应用层（Application layer）：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服务与协议。
􀁺 通讯描述（Communication profile）：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据通讯方式。
􀁺 设备描述（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范的行为。
发表于：2007-02-05 11:14:00
109楼
现场总线大战何时休——由此而带来的思考（一）
1 前言
目前，现场总线正受到国内外自动化设备制造商与用户的关注，因为现场总线的出现，给自动化领域带来了又一次革命，其深度与广度将超过历史上的任何一次，从而开创自动化的新纪元，基于现场总线及智能化仪表的控制系统FCS（Fieldbus Control System) 将逐步取代传统DCS。
现场总线的开发与应用，超源于欧洲，后来发展到北美与南美，到现在为止，大大小小，形形色色的现场总线约有40多种，其中有的已成为企业标准或国家标准，还有3种已成为了欧洲标准（CENELEC）为了使自己的技术与产品能占领整个世界的市场，围绕着现场总线的国际标准，展开了一场技术，经济与政治上的斗争，斗争的结果，形成了2个相峙的阵营即现场总线基金会FF及PROFIBUS。在临近1998年9月30日在IEC 投票表决现场总线关键的数据链路层及应用层国际标准的前夕（这次大会未能通过并产生数据链路层及应用层国际标准），双方都摆 出了决战的姿态，一时在各种有关现场总线的会议或展览会上，或者在有关杂志上，双方都互相指责，其用词的尖锐与刻薄都是前所未有的；而幕后的拉票活动也是空前的。这种现象在中国也已有所体现，这真是一场你死我活的决战，现将现场总线国际标准的状况简述于后。
2 现场总线国际标准的现状与斗争的焦点
2.1 IEC现场总线标准的历史状况
现场总线技术的国际标准化工作，从技术和业务分工上是由IEC(International Electrotechnical Commission 即国际电工委员会）下的TC(Technical Committee 即技术委员会）65来组织实施的。TC65于1965年成立，专门负责“工业过程测量与控制”方面的标准化工作，目前在TC65下面又有4个分委员会，即SC（Sub Committee)65A（负责系统）；SC65B（负责装置），PLC就属于它的管理范围之内；SC65C（负责测量和控制系统的数字数据通信），其中包括了现场总线在内；SC65D（分析装置） 现场总线技术标准化的具体工作是帽SC65C于1998年设的WG（Working Group 工作组）6来具体实施，此工作组的成员由挪威，美国，德国，丹麦，瑞士，韩国，芬兰，法国，瑞典，中国，比利时，巴西，澳大利亚共17个国家的代表组成，其中美国Richard H.Caro是该组的召集人，工作组成员中与德国为邻的欧洲小国家占有一定的比例。
现场总线国际标准化工作一开始就与美国仪表学会ISA（Instrument Society of America 现已改为International Society of Measureemnt & Control，但ISA的缩写不变）进行了紧密的合作，目前的IEC 61158现场总线系列标准草案，基本上是由SC65C/WG6与ISA下的标准与实施（Standard and Practice )SP50(即第50工作组）共同合作的结果，SP50组长也是Richard H.Caro,因此，美国对IEC现场总线的标准有很大的影响，为此，以德国为首的一些欧洲国家对此甚为不满。
IEC现场总线标准的体系结构为：
IEC61158-1总论
IEC61158-2物理层规范
IEC61158-3链路层服务定义
IEC61158-4链路层规范
IEC61158-5应用层服务定义
IEC61158-6应用层规范
IEC61158-7系统管理
IEC61158-8一致性试验
IEC61804控制功能模块
IEC现场总线国际标准于1984年即开始着手，起草工作开始不久，障碍就来自当时现场总线的二大国际阵营即ISP与World FIP 是相互可操作系统协议（Inter operable SDystem Protocol )的简称，成立于1992年9月，它基于德国R PROFIBUS标准，有世界上100多个公司参加，由Fisher Rosemount公司牵头；而World FIP是工厂仪表世界协议（World Factory Instrumentation Protocal)的简称，它成立于1993年，它基地法国的FIP标准，也有世界上100多家公司参加，由，Honeywell牵头，由于二大阵营旗鼓相当，谁也胜不谁，迫于用户的压力，也为了他们的共同利益，终于在1994年6月ISP与World FIP的北美部分合并为现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation).而World FIP的欧洲部分仍保持独立。
FF有世界上100多家公司参加，董事会成员有11家公司即ABB（瑞典），A-B（美），Elsag Bailey(美），Schneider(法），Honeywell(美），富士（日），山武（日）与横河（日），董事长为Fisher Rosemount 公司。FF的总部就在Rosemount 总部就在Rosemount 总部的所在地，美国德州的奥斯汀。 现场总线的国际标准于1993年通过了物理层标准IEC61158-2，但其后，由于德国为代表的一些国家如丹麦，比利时，澳大利亚及瑞士等对IEC现场总线标准草案进行了有力的抵制，他们利用IEC的有关章程“如一项决议（或标准）在投票表决时反对数据超过总投票数的25%，反对有效”这一规定，使将现场总线这套国际标准中最为关键的数据链路层标准于1993年的投票未予通过。
2.2 IEC现场总线标准的目前状况
由于1993年链路层未通过的原因是LAS（链接活动调度器）没有冗余，后来作了改进，于1996年12月20日对处于CDV（相当于国内送审阶段）阶段的数据链路层进行了投票表决，结果是： P（参加成员） 赞成15票 P成员 反对5票 O（观察员成员） 赞成1票 O成员 反对1票 赞成率： 15/20 75%通过 反对率： 6/22 27废止 （注：赞成票计P成员，反对票P、O成员同时计票）
由于投票反对率大于规定的25%，所以这次投票未能达成一致意见，为此，对此标准持支持态度的法国和美国国家委员会根据ISO/IEC导则的有关规定向IEC中央秘书处提出复议请求，他们的理由是反对票中奥地利的投票中未涉及任何技术理由，应做为弃权票处理，该项提议一经提出，立即得到了意大利，日本，瑞典，英国等13个P成员国家支持。
1997年4月30日，IEC中央秘羽处在日内瓦召开了IEC/IC65，SC65C席与秘书长联席会议，专门对“现场总线”标准的复议问题进行了讨论，最终决定对“数据链路层”标准进行重新表决，投票截止日期为1997年10月31日，后来，由于巴西投票在规定日期内只送达SC65C秘书处而没有上报到IEC中央秘书处，TC65席（德国人）坚持将巴西的支持票作为弃权票处理，这样做导致结果为支持票率为76%，反对率为26%，又被否决了。为此，巴西立即向IEC中央秘书处和TC65秘书处发出了强烈抗议，要求对巴这一票是否有效作出仲裁。
由于巴西，美国，日本，法国，英国等执委会成员的极力支持，IEC执委会最终受理了提案，于1998年2月20日，由执委会的15个面员国投票决是否接受巴西的这一票，表决结果：仅有德国坚决反对，瑞士弃权，其它赞成，这样就将巴西 这一票计入进去，使数据链路层标准进入FDIS阶段（国际标准最终草案阶段。）定于1998年9月30日前投票表决，如果FDIS的表决结果，反对率小于25%，那么数据链路层与其有关的应用层规范及服务定义（IEC61158-3--6）将成为国际标准。
从上述可见，围绕着现场总线国际标准的斗争是如何激烈，其原因是标准化与各大企业的经济利益密切相关，有的还与各国的经济政策相联系。现场总线涉及到许多高新技术，投入开发的资金比较巨大，以Lon Works为例，至今已投入2亿美元，700人年的工作量，而FF与PROFIBUS投入的资金还要巨大，如果一方不成为国际标准，那么投入的大量资金有去无回，而且现有的市场将会萎缩而丧失。 斗争的焦点实质上是数据链路层，数据链路层解决了，应用层也就不难解决了，ISP与World FIP的矛盾没有因为目前IEC的草案基本上与FF下一致，而FF的数据链路层没有采用PROFIBUS（ISP）的主/从（Master/Slave)通信方式，这与Word FIP的BA（Bus Arbitor）总线仲 裁器与生产者/使用者（Producer/Consumer)的通信方式基本上是一致的，只是名称不同而已，所以德国的PROFIBUS 坚决反对，而法国的World FIP支持FF成为IEC标准。
目前现场总线大战掇方，从小开始，可以说是Fisher Rosemount公司与西门子公司，或是FF与PROFIBUS；从大一些说是美国与德国；范围再大一引起就是美洲与欧洲了，因为南美的巴西SMAR公司是支持FF的。
3 现场总线大占双方实力特点与不足之处
在40多种现场总线中，还没有一种现场总线能复盖所有的应用面，如按它能传 输的大小来分，一般可分为3类，即传感器总线(Sensor bus)它的数据宽度为位(bit)如ASI ，Seriplex;设备总线（Device bus)它的数据宽度为字节（byte),如Inter bus ,CAN等；而现场总线则为数据流（或以block计），如FF，PROFIBUS World FIP,P-Net及Lon Works.
虽然FF与PROFIBUS双方在某些方面存在着差异，但也有下列共同之处。如： 低速总线都能符合IEC物理层标准 都能实现总线供电和本安防爆，可用于危险场所。 都能得到用户和制造商组成的国际组织的支持 都能用数字通信代替4--20mA的模拟信号 都能实现多站挂接，以节约电缆和相关成本。
3.1 现场总线基金会FF 现场总线基金会有100多家公司参加，几乎囊括了世界上所有的著名大仪表公司，其现场仪表占有了世界上约大部分的市场，实力可谓雄厚。基金会的现场总线特别是HI是专门为过程自动化而设计的，部分技术继承了HART协议行之有效的技术，如设备描述技术。另外，又设置了用户层，备有29种功能模块，使习惯使用DCS的用户过渡到FCS时，十分方便。
（1）FF主要的特点： 1）在应用层上面，增加了一个内容广泛的用户层，这在其它总线上是没有的。它能使设备与系统的集成与互操作易于设计。该层次由2个重要的部分组成，即功能与设备描述语言。 功能块。功能块能使常用的控制功能易于设计，连接及操作，功能分散在系统或现场，功能块将控制功能进行了标准封装，如模拟输入，模拟输出，PID控制等，一菜有29种，功能块根据需要内置于现场设备，以实现所希望的设备功能。
设备描述(Device Description)DD .它以设备描述语言（DDL）写成，可以把DDL想像成仪表的“驱动器”设备供应商为用户提供DD，一旦DD上载到主机系统以后，系统及所有其它 设备就能识别出该设备的所有性能。
由于有了用户层，就可能充分实现设备的互操作性，。而且可以做到即插即用(Plug and play).这在其总线就不容易做到，因为要做到这一点就需要专门编程和工具，使用户承担不必要的学习，增加数据输入与工程设计的工作量。
2）在设备内的时间打印，FF在现场设备中分配着并维持精确的时间，这就意味着它在源端打印报警，因此使“首先完成”报警的分析更加精确。数据记录时间的打印，因为也在源端打印报警，因此使“首先完成”报警的分析更加精确，数据记录时间的打印，因为也在源端进行，所以也就更加精确，与之相比，主从系统现场总线的网络时间特性规定得不那么精确，一般，主机系统通过网络接收到数据以后，会注意到时间的打印。在设备发出与主机接收到数据之间存滞后，它的大小决定于网络的负载，网络的速度，介入的多路转换器“分段耦合器”的特性以及主机软件，报警与数据记录的时间将由于各种滞后汇总在一起而变得不准确。
3）位号（fag)寻找设施。位号寻找服务可以使用户或统不管位号驻留在网络的什么地方，都可以找到位号的名称，这就可命名安装与调试进行更快，应用软件通过位号名称访问设备，可以使网络地址的获得更加有效，更加方便：
4）能方便地构成一个系统，当在网上挂接一个新设备时，能自动指定设备在网中的地址，真正做到即插即用，并能自动防止重复地址，保证一个设备一个地址。
5）标准化的网桥（bridge)。网桥在FF中属于整体的一个部分它在建立一个大型网络时，十分重要，因为： 它们有助于将不同的应用区域连接在一起，成为一个单一网络 它们能过滤报文，因此，只有其中重要的一个能跨越不同的应用区域，所以每个分段可以更有效地运行。
它们可以使大量设备看成一个单一的网络。 它们可以在设计时将网络隔离，例如，可以隔离事故的影响，或为安全的原因，可以限制数据在网络上传送到任何地方。 它们允许将不同的通信介质连接在一起。 由于它们能通过时间的分配及事件的或报警的报文，所以FF的网桥还能提供增强的功能
6）FF的所有芯片都保证由多家厂商生产，多种渠道供应，不会被某些厂家龙断。
7）FF的步伐 比较稳健，产品开发以后，除了在实验室进行验证外，还先后在美国的孟山都化工厂与日本的Chubu电子进行现场试验，产品还能进行一致性与可互性测试后登记名册等等，使用户感到放心。
（2）FF的不足之处
1）稳健有余而进展缓慢。到目前为止，H2高速总线部分原计划在1998年出台，但迄今尚未看到其产品，今年3月又宣布将用 100Mbit/s的以及网来增加H2的方案，但其供评审用的规范草案要在3季度才能提出，因此，在离散控制领域还无产品可选，在过程控制方面，H1低速总线中真正通过一致性与可互操作性测试，并经过登记注册的产品并不多见，因此，FF虽然一再声明它的系统是如何地好，如何地先进，但远水解不了近渴，也真叫人无可奈何。 2）FF对中国仪器仪表行业协会现场总线专委会（CFC）支持比起PROFIBUS对中国机电一体化技术应用协会（CPO）PROFIBUS专委会的支持要少得多。
（3）对FF的战略分析 1）无论是FF与PROFIBUS，牵头的都是世界上处于“垄断”地位的大公司，而他们所开发的却是打破“垄断”全面开义务兵现志总线，这实在是带有一定的讽刺意味。由此而带来的思考，他们果真有这么大的积极性吗？答案是：积极性还是有的，但不怎么大就是了，这就从根本上说明了问题。 这些大公司目前一般都有其两面性，一方面他们要考虑其目前利益，即最大限度地从现有的专有技术取得回报，并积极推销其库存产品，从这个角度看，他们是不希望现场总线早日来临的，但在另一方面，却又想领导新潮流，继续保持其龙头的地位，以照顾其长远的利益，所以又不得不做出积极的姿态。 因此，作为FF董事长的Fisher Rosemount由于其HART的产品正处于成熟期，为了最大限度地取得效益，正在大力推销HART及DeltaV ，不大想马上推出入市场，FF已处于极为不利的地位，因此，最近不得不加快乐FF各成员公司产品的测试与注册来与PROFIBUS-PA争夺市场。例如：在国内，最近Fisher Rosemount与电力系统的西安热工研究院签订了20万元美元的现场总线合同，SMAR也在今年与北京燕山石化的化工二厂签订了70多万人民币的现场总线合同在其它国FF的供货合同。如加拿 大的Synclude(石油） 马来西亚的Kaneka(废水处理），阿拉斯加的ARCD（石油）等。
2）FF的董事会成员也有各种想法 FF董事会面员有11个，也不是铁板一块，西门子当然不用说了，他推荐的是PROFIBUS，现在让我们看看其它的成员： Allen Bradly.AB公司是著名的PLC制造厂，它之所以参加FF是为了能进入过程控制的领域，与此同时它、他已经开发了基于CAN的Device Net是用于PLC的，对FF的H1并不产生矛盾，在Device Net的上面，AB还是一个inter-PLC network的Control Net,但它不是开放的，因此，AB已建立了它自己的通信体系结构，似乎对现场总线不怎么感兴趣了。 Honeywell,在过去它是world FIP牵头单位，目前也是FF的成员，Honeywell下面的Micro Switch公司开发了基于CAN的SDS(Smart Distrbuted System),SDS与PC相结合，将对PLC进行挑战，预计到2000年半占领PLC的一半市场[5]，现在SDS的销量不错。Honeywell似乎对现场总线的标准化也不积极。 Bailey对现场总线的开放性也不再等待而在推广他自己的系统Foxboro.将Lon works为现场总线，但Foxboro 对开发用100Mbit/s以太网来加强H2的工作还是十分积极的，它牵头在美国的波士登集中一些力量从事这方面的工作，由他提供办公室及计算机。 Schneider .他已提出用Modbus（该公司已收购了MODICON）加以太网的办法来结束这场现场总线大战的设想[6][7]，是否确实可行？还须作进一步的研究。
3）在中国仪器仪表行业协议下已成立了现场总线专委会（CFC） 3.2 World FIP World FIP的北美部分与ISP合并成为FF以后，World FIP的欧洲部分信保持独立，总站设在法国，并且已成为欧洲标准之一。
（1）特点： 1）他具有单一的总线，可用于过程控制及离散控制，而且没有任何网桥或网关，低速与高速部分的衔接用软件的办法来解决。 2）已有较完整的系列产品，不像FF目前只有低速部分H1的产品。 3）已做好准备，易于Intranet(企业网）-Extranet-Internet(互联网）相连接。
（2）不足之处 目前的World FIP在其体系结构中还存在着控制器，要等到一个价段，才能取消控制器，真正做到FCS。
（3）战略措施 World FIP的战略措施是一方面保持其独立的地位，并先使自己成为欧洲标准，尽快推出产品，占领市场；另一方面也做好准备，一但IEC标准得到通过，马上与IEC靠拢。这样两方面都已考虑到，可使自己立于不败之地。
（4）市场 World FIP得到法国Schneider公司及CEGELEC等公司的支持，目前已有10年的经验，300个合作伙伴，350多种产品，遍及世界上42个国家，292520个总线节点及4680320个I/O接点，应用于石油公司的船舶定位及炼油厂，塑料厂，热电站，地铁，空间技术，汽车制造等行业。
（5）在中国将设置其住处中心。
1 前言
目前，现场总线正受到国内外自动化设备制造商与用户的关注，因为现场总线的出现，给自动化领域带来了又一次革命，其深度与广度将超过历史上的任何一次，从而开创自动化的新纪元，基于现场总线及智能化仪表的控制系统FCS（Fieldbus Control System) 将逐步取代传统DCS。
现场总线的开发与应用，超源于欧洲，后来发展到北美与南美，到现在为止，大大小小，形形色色的现场总线约有40多种，其中有的已成为企业标准或国家标准，还有3种已成为了欧洲标准（CENELEC）为了使自己的技术与产品能占领整个世界的市场，围绕着现场总线的国际标准，展开了一场技术，经济与政治上的斗争，斗争的结果，形成了2个相峙的阵营即现场总线基金会FF及PROFIBUS。在临近1998年9月30日在IEC 投票表决现场总线关键的数据链路层及应用层国际标准的前夕（这次大会未能通过并产生数据链路层及应用层国际标准），双方都摆 出了决战的姿态，一时在各种有关现场总线的会议或展览会上，或者在有关杂志上，双方都互相指责，其用词的尖锐与刻薄都是前所未有的；而幕后的拉票活动也是空前的。这种现象在中国也已有所体现，这真是一场你死我活的决战，现将现场总线国际标准的状况简述于后。
2 现场总线国际标准的现状与斗争的焦点
2.1 IEC现场总线标准的历史状况
现场总线技术的国际标准化工作，从技术和业务分工上是由IEC(International Electrotechnical Commission 即国际电工委员会）下的TC(Technical Committee 即技术委员会）65来组织实施的。TC65于1965年成立，专门负责“工业过程测量与控制”方面的标准化工作，目前在TC65下面又有4个分委员会，即SC（Sub Committee)65A（负责系统）；SC65B（负责装置），PLC就属于它的管理范围之内；SC65C（负责测量和控制系统的数字数据通信），其中包括了现场总线在内；SC65D（分析装置） 现场总线技术标准化的具体工作是帽SC65C于1998年设的WG（Working Group 工作组）6来具体实施，此工作组的成员由挪威，美国，德国，丹麦，瑞士，韩国，芬兰，法国，瑞典，中国，比利时，巴西，澳大利亚共17个国家的代表组成，其中美国Richard H.Caro是该组的召集人，工作组成员中与德国为邻的欧洲小国家占有一定的比例。
现场总线国际标准化工作一开始就与美国仪表学会ISA（Instrument Society of America 现已改为International Society of Measureemnt & Control，但ISA的缩写不变）进行了紧密的合作，目前的IEC 61158现场总线系列标准草案，基本上是由SC65C/WG6与ISA下的标准与实施（Standard and Practice )SP50(即第50工作组）共同合作的结果，SP50组长也是Richard H.Caro,因此，美国对IEC现场总线的标准有很大的影响，为此，以德国为首的一些欧洲国家对此甚为不满。
IEC现场总线标准的体系结构为：
IEC61158-1总论
IEC61158-2物理层规范
IEC61158-3链路层服务定义
IEC61158-4链路层规范
IEC61158-5应用层服务定义
IEC61158-6应用层规范
IEC61158-7系统管理
IEC61158-8一致性试验
IEC61804控制功能模块
IEC现场总线国际标准于1984年即开始着手，起草工作开始不久，障碍就来自当时现场总线的二大国际阵营即ISP与World FIP 是相互可操作系统协议（Inter operable SDystem Protocol )的简称，成立于1992年9月，它基于德国R PROFIBUS标准，有世界上100多个公司参加，由Fisher Rosemount公司牵头；而World FIP是工厂仪表世界协议（World Factory Instrumentation Protocal)的简称，它成立于1993年，它基地法国的FIP标准，也有世界上100多家公司参加，由，Honeywell牵头，由于二大阵营旗鼓相当，谁也胜不谁，迫于用户的压力，也为了他们的共同利益，终于在1994年6月ISP与World FIP的北美部分合并为现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation).而World FIP的欧洲部分仍保持独立。
FF有世界上100多家公司参加，董事会成员有11家公司即ABB（瑞典），A-B（美），Elsag Bailey(美），Schneider(法），Honeywell(美），富士（日），山武（日）与横河（日），董事长为Fisher Rosemount 公司。FF的总部就在Rosemount 总部就在Rosemount 总部的所在地，美国德州的奥斯汀。 现场总线的国际标准于1993年通过了物理层标准IEC61158-2，但其后，由于德国为代表的一些国家如丹麦，比利时，澳大利亚及瑞士等对IEC现场总线标准草案进行了有力的抵制，他们利用IEC的有关章程“如一项决议（或标准）在投票表决时反对数据超过总投票数的25%，反对有效”这一规定，使将现场总线这套国际标准中最为关键的数据链路层标准于1993年的投票未予通过。
2.2 IEC现场总线标准的目前状况
由于1993年链路层未通过的原因是LAS（链接活动调度器）没有冗余，后来作了改进，于1996年12月20日对处于CDV（相当于国内送审阶段）阶段的数据链路层进行了投票表决，结果是： P（参加成员） 赞成15票 P成员 反对5票 O（观察员成员） 赞成1票 O成员 反对1票 赞成率： 15/20 75%通过 反对率： 6/22 27废止 （注：赞成票计P成员，反对票P、O成员同时计票）
由于投票反对率大于规定的25%，所以这次投票未能达成一致意见，为此，对此标准持支持态度的法国和美国国家委员会根据ISO/IEC导则的有关规定向IEC中央秘书处提出复议请求，他们的理由是反对票中奥地利的投票中未涉及任何技术理由，应做为弃权票处理，该项提议一经提出，立即得到了意大利，日本，瑞典，英国等13个P成员国家支持。
1997年4月30日，IEC中央秘羽处在日内瓦召开了IEC/IC65，SC65C席与秘书长联席会议，专门对“现场总线”标准的复议问题进行了讨论，最终决定对“数据链路层”标准进行重新表决，投票截止日期为1997年10月31日，后来，由于巴西投票在规定日期内只送达SC65C秘书处而没有上报到IEC中央秘书处，TC65席（德国人）坚持将巴西的支持票作为弃权票处理，这样做导致结果为支持票率为76%，反对率为26%，又被否决了。为此，巴西立即向IEC中央秘书处和TC65秘书处发出了强烈抗议，要求对巴这一票是否有效作出仲裁。
由于巴西，美国，日本，法国，英国等执委会成员的极力支持，IEC执委会最终受理了提案，于1998年2月20日，由执委会的15个面员国投票决是否接受巴西的这一票，表决结果：仅有德国坚决反对，瑞士弃权，其它赞成，这样就将巴西 这一票计入进去，使数据链路层标准进入FDIS阶段（国际标准最终草案阶段。）定于1998年9月30日前投票表决，如果FDIS的表决结果，反对率小于25%，那么数据链路层与其有关的应用层规范及服务定义（IEC61158-3--6）将成为国际标准。
从上述可见，围绕着现场总线国际标准的斗争是如何激烈，其原因是标准化与各大企业的经济利益密切相关，有的还与各国的经济政策相联系。现场总线涉及到许多高新技术，投入开发的资金比较巨大，以Lon Works为例，至今已投入2亿美元，700人年的工作量，而FF与PROFIBUS投入的资金还要巨大，如果一方不成为国际标准，那么投入的大量资金有去无回，而且现有的市场将会萎缩而丧失。 斗争的焦点实质上是数据链路层，数据链路层解决了，应用层也就不难解决了，ISP与World FIP的矛盾没有因为目前IEC的草案基本上与FF下一致，而FF的数据链路层没有采用PROFIBUS（ISP）的主/从（Master/Slave)通信方式，这与Word FIP的BA（Bus Arbitor）总线仲 裁器与生产者/使用者（Producer/Consumer)的通信方式基本上是一致的，只是名称不同而已，所以德国的PROFIBUS 坚决反对，而法国的World FIP支持FF成为IEC标准。
目前现场总线大战掇方，从小开始，可以说是Fisher Rosemount公司与西门子公司，或是FF与PROFIBUS；从大一些说是美国与德国；范围再大一引起就是美洲与欧洲了，因为南美的巴西SMAR公司是支持FF的。
3 现场总线大占双方实力特点与不足之处
在40多种现场总线中，还没有一种现场总线能复盖所有的应用面，如按它能传 输的大小来分，一般可分为3类，即传感器总线(Sensor bus)它的数据宽度为位(bit)如ASI ，Seriplex;设备总线（Device bus)它的数据宽度为字节（byte),如Inter bus ,CAN等；而现场总线则为数据流（或以block计），如FF，PROFIBUS World FIP,P-Net及Lon Works.
虽然FF与PROFIBUS双方在某些方面存在着差异，但也有下列共同之处。如： 低速总线都能符合IEC物理层标准 都能实现总线供电和本安防爆，可用于危险场所。 都能得到用户和制造商组成的国际组织的支持 都能用数字通信代替4--20mA的模拟信号 都能实现多站挂接，以节约电缆和相关成本。
3.1 现场总线基金会FF 现场总线基金会有100多家公司参加，几乎囊括了世界上所有的著名大仪表公司，其现场仪表占有了世界上约大部分的市场，实力可谓雄厚。基金会的现场总线特别是HI是专门为过程自动化而设计的，部分技术继承了HART协议行之有效的技术，如设备描述技术。另外，又设置了用户层，备有29种功能模块，使习惯使用DCS的用户过渡到FCS时，十分方便。
（1）FF主要的特点： 1）在应用层上面，增加了一个内容广泛的用户层，这在其它总线上是没有的。它能使设备与系统的集成与互操作易于设计。该层次由2个重要的部分组成，即功能与设备描述语言。 功能块。功能块能使常用的控制功能易于设计，连接及操作，功能分散在系统或现场，功能块将控制功能进行了标准封装，如模拟输入，模拟输出，PID控制等，一菜有29种，功能块根据需要内置于现场设备，以实现所希望的设备功能。
设备描述(Device Description)DD .它以设备描述语言（DDL）写成，可以把DDL想像成仪表的“驱动器”设备供应商为用户提供DD，一旦DD上载到主机系统以后，系统及所有其它 设备就能识别出该设备的所有性能。
由于有了用户层，就可能充分实现设备的互操作性，。而且可以做到即插即用(Plug and play).这在其总线就不容易做到，因为要做到这一点就需要专门编程和工具，使用户承担不必要的学习，增加数据输入与工程设计的工作量。
2）在设备内的时间打印，FF在现场设备中分配着并维持精确的时间，这就意味着它在源端打印报警，因此使“首先完成”报警的分析更加精确。数据记录时间的打印，因为也在源端打印报警，因此使“首先完成”报警的分析更加精确，数据记录时间的打印，因为也在源端进行，所以也就更加精确，与之相比，主从系统现场总线的网络时间特性规定得不那么精确，一般，主机系统通过网络接收到数据以后，会注意到时间的打印。在设备发出与主机接收到数据之间存滞后，它的大小决定于网络的负载，网络的速度，介入的多路转换器“分段耦合器”的特性以及主机软件，报警与数据记录的时间将由于各种滞后汇总在一起而变得不准确。
3）位号（fag)寻找设施。位号寻找服务可以使用户或统不管位号驻留在网络的什么地方，都可以找到位号的名称，这就可命名安装与调试进行更快，应用软件通过位号名称访问设备，可以使网络地址的获得更加有效，更加方便：
4）能方便地构成一个系统，当在网上挂接一个新设备时，能自动指定设备在网中的地址，真正做到即插即用，并能自动防止重复地址，保证一个设备一个地址。
5）标准化的网桥（bridge)。网桥在FF中属于整体的一个部分它在建立一个大型网络时，十分重要，因为： 它们有助于将不同的应用区域连接在一起，成为一个单一网络 它们能过滤报文，因此，只有其中重要的一个能跨越不同的应用区域，所以每个分段可以更有效地运行。
它们可以使大量设备看成一个单一的网络。 它们可以在设计时将网络隔离，例如，可以隔离事故的影响，或为安全的原因，可以限制数据在网络上传送到任何地方。 它们允许将不同的通信介质连接在一起。 由于它们能通过时间的分配及事件的或报警的报文，所以FF的网桥还能提供增强的功能
6）FF的所有芯片都保证由多家厂商生产，多种渠道供应，不会被某些厂家龙断。
7）FF的步伐 比较稳健，产品开发以后，除了在实验室进行验证外，还先后在美国的孟山都化工厂与日本的Chubu电子进行现场试验，产品还能进行一致性与可互性测试后登记名册等等，使用户感到放心。
（2）FF的不足之处
1）稳健有余而进展缓慢。到目前为止，H2高速总线部分原计划在1998年出台，但迄今尚未看到其产品，今年3月又宣布将用 100Mbit/s的以及网来增加H2的方案，但其供评审用的规范草案要在3季度才能提出，因此，在离散控制领域还无产品可选，在过程控制方面，H1低速总线中真正通过一致性与可互操作性测试，并经过登记注册的产品并不多见，因此，FF虽然一再声明它的系统是如何地好，如何地先进，但远水解不了近渴，也真叫人无可奈何。 2）FF对中国仪器仪表行业协会现场总线专委会（CFC）支持比起PROFIBUS对中国机电一体化技术应用协会（CPO）PROFIBUS专委会的支持要少得多。
（3）对FF的战略分析 1）无论是FF与PROFIBUS，牵头的都是世界上处于“垄断”地位的大公司，而他们所开发的却是打破“垄断”全面开义务兵现志总线，这实在是带有一定的讽刺意味。由此而带来的思考，他们果真有这么大的积极性吗？答案是：积极性还是有的，但不怎么大就是了，这就从根本上说明了问题。 这些大公司目前一般都有其两面性，一方面他们要考虑其目前利益，即最大限度地从现有的专有技术取得回报，并积极推销其库存产品，从这个角度看，他们是不希望现场总线早日来临的，但在另一方面，却又想领导新潮流，继续保持其龙头的地位，以照顾其长远的利益，所以又不得不做出积极的姿态。 因此，作为FF董事长的Fisher Rosemount由于其HART的产品正处于成熟期，为了最大限度地取得效益，正在大力推销HART及DeltaV ，不大想马上推出入市场，FF已处于极为不利的地位，因此，最近不得不加快乐FF各成员公司产品的测试与注册来与PROFIBUS-PA争夺市场。例如：在国内，最近Fisher Rosemount与电力系统的西安热工研究院签订了20万元美元的现场总线合同，SMAR也在今年与北京燕山石化的化工二厂签订了70多万人民币的现场总线合同在其它国FF的供货合同。如加拿 大的Synclude(石油） 马来西亚的Kaneka(废水处理），阿拉斯加的ARCD（石油）等。
2）FF的董事会成员也有各种想法 FF董事会面员有11个，也不是铁板一块，西门子当然不用说了，他推荐的是PROFIBUS，现在让我们看看其它的成员： Allen Bradly.AB公司是著名的PLC制造厂，它之所以参加FF是为了能进入过程控制的领域，与此同时它、他已经开发了基于CAN的Device Net是用于PLC的，对FF的H1并不产生矛盾，在Device Net的上面，AB还是一个inter-PLC network的Control Net,但它不是开放的，因此，AB已建立了它自己的通信体系结构，似乎对现场总线不怎么感兴趣了。 Honeywell,在过去它是world FIP牵头单位，目前也是FF的成员，Honeywell下面的Micro Switch公司开发了基于CAN的SDS(Smart Distrbuted System),SDS与PC相结合，将对PLC进行挑战，预计到2000年半占领PLC的一半市场[5]，现在SDS的销量不错。Honeywell似乎对现场总线的标准化也不积极。 Bailey对现场总线的开放性也不再等待而在推广他自己的系统Foxboro.将Lon works为现场总线，但Foxboro 对开发用100Mbit/s以太网来加强H2的工作还是十分积极的，它牵头在美国的波士登集中一些力量从事这方面的工作，由他提供办公室及计算机。 Schneider .他已提出用Modbus（该公司已收购了MODICON）加以太网的办法来结束这场现场总线大战的设想[6][7]，是否确实可行？还须作进一步的研究。
3）在中国仪器仪表行业协议下已成立了现场总线专委会（CFC） 3.2 World FIP World FIP的北美部分与ISP合并成为FF以后，World FIP的欧洲部分信保持独立，总站设在法国，并且已成为欧洲标准之一。
（1）特点： 1）他具有单一的总线，可用于过程控制及离散控制，而且没有任何网桥或网关，低速与高速部分的衔接用软件的办法来解决。 2）已有较完整的系列产品，不像FF目前只有低速部分H1的产品。 3）已做好准备，易于Intranet(企业网）-Extranet-Internet(互联网）相连接。
（2）不足之处 目前的World FIP在其体系结构中还存在着控制器，要等到一个价段，才能取消控制器，真正做到FCS。
（3）战略措施 World FIP的战略措施是一方面保持其独立的地位，并先使自己成为欧洲标准，尽快推出产品，占领市场；另一方面也做好准备，一但IEC标准得到通过，马上与IEC靠拢。这样两方面都已考虑到，可使自己立于不败之地。
（4）市场 World FIP得到法国Schneider公司及CEGELEC等公司的支持，目前已有10年的经验，300个合作伙伴，350多种产品，遍及世界上42个国家，292520个总线节点及4680320个I/O接点，应用于石油公司的船舶定位及炼油厂，塑料厂，热电站，地铁，空间技术，汽车制造等行业。
（5）在中国将设置其住处中心。
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