現場總線控制系統（FCS）是繼DCS之后的又一種新型工業控制系統，目前已開發出40多種現場總線，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、ISP等�，F場總線使模擬與數字混合的DCS更新換代為全數字現場總線控制系統，真正做到危險分散、控制分散、集中監控和全數字化。

據美國ARC公司的市場調查，世界市場對各種現場總線的需求為：過程自動化15%（FF、PROFIBUS-PA、WorldFIP），醫藥領域18%（FF、PROFIBUS-PA、WorldFIP），加工制造15%（PROFIBUS-DP、DeviceNet），交通運輸15%（PROFIBUS-DP、DeviceNet），航空、國防34%（PROFIBUS-FMS、LonWorks、ControlNet、DeviceNet），以及農業（P-NET、CAN、PROFIBUS-PA/DP、DeviceNet、ControlNet），樓宇（LonWorks、PROFIBUS-FMS、DeviceNet）等。

1、總線應用領域不斷拓展

FCS全數字化通信使過程控制具有更高可靠性，從傳感器、變送器到調節器，均為數字信號，這就使得復雜、精確的信號處理得以實現。憑借出色的互操作性、分散性、EIC（電氣傳動、儀表、計算機）一體化等優點，FCS系統中的儀表實際上已成為具有綜合功能的智能儀表，而EIC一體化結構成為鋼鐵工業自動化用得較多而又急需的控制系統結構。目前，現場總線行業主要呈現以下特點：

首先，每種總線作為一支利益團體，都力圖拓展其應用領域，以擴張其勢力范圍。在一定應用領域中已取得良好業績的總線，往往會進一步根據需要向其它領域發展，如Profibus在DP的基礎上又開發出PA以適用于流程工業。

對于大多數總線，都成立有相應的國際組織，力圖在制造商和用戶中創造影響，以取得更多方面的支持，同時也想顯示出其技術是開放的，如WorldFIP國際用戶組織、FF基金會、Profibus國際用戶組織、P-Net國際用戶組織及ControlNet國際用戶組織等。同時，每種總線都以企業為支撐，各種總線都以一個或幾個大型跨國公司為背景，公司的利益與總線的發展息息相關，如Profibus以Siemens公司為主要支持，ControlNet以Rockwe11公司為主要背景，WorldFIP以ALSTOM公司為主要后臺。

在企業層面，一個設備制造商往往參加多個總線組織，大多數設備制造商都積極參加不止一個總線組織，有些公司甚至參加2-4個總線組織，因為裝置是要掛在系統上的。

技術層面，以太網是目前的新熱點，以太網正在工業自動化和過程控制市場上迅速增長，幾乎所有遠程I/O接口技術的供應商均提供一個支持TCP/IP協議的以太網接口，如Siemens、Rockwell、GE-Fanuc等，他們除了銷售各自PLC產品，同時提供與遠程I/O和基于PC的控制系統相連接的接口。FF現場總線正在開發高速以太網，這無疑大大加強了以太網在工業領域的地位。

在競存關系中，協調共存的現象在歐洲標準制定時就出現過，歐洲標準EN50170在制定時，將德、法、丹麥3個標準并列于一卷之中，形成了歐洲的多總線的標準體系，后又將ControlNet和FF加入歐洲標準的體系。各重要企業，除了力推自己的總線產品之外，也都力圖開發接口技術，將自己的總線產品與其它總線相連接，如施耐德公司開發的設備能與多種總線相連接。在國際標準中，也出現了協調共存的局面。

標準化方面，各種總線相繼成為自己國家或地區標準：每種總線大多將自己作為國家或地區標準，以加強自己的競爭地位�，F在的情況是：P-Net已成為丹麥標準，Profibus已成為德國標準，WorldFIP已成為法國標準。上述3種總線于1994年成為并列的歐洲標準EN50170，其它總線也都成為各地區的技術規范。

2、幾種主流現場總線介紹

現場總線國際標準IEC61158中采用了8種協議類型，以及其它一些現場總線。每種總線都有其產生的背景和應用領域，不同領域的自動化需求各有其特點，因此在某個領域中產生的總線技術一般對本領域的滿足度高一些，應用多一些，適用性好一些。

（1）基金會現場總線（FoundationFieldbus簡稱FF）

這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協議和以Honeywell公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協議于1994年9月合并的。該總線在過程自動化領域得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景�；饡F場總線采用國際標準化組織ISO的開放化系統互聯OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數據鏈路層、應用層，另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達1900m，可支持總線供電和本質安全防爆環境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158-2標準。FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。

（2）CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域網）

最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領域，其總線規范已被ISO國際標準組織制定為國際標準，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達40M/1Mbp/s，網絡節點數實際可達110個。目前已有多家公司開發了符合CAN協議的通信芯片。

（3）Lonworks

由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部７層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達2700m（78Kbit/s），被譽為通用控制網絡。Lonworks技術采用的LonTalk協議被封裝到Neuron（神經元）的芯片中，并得以實現。采用Lonworks技術和神經元芯片的產品，被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、交通運輸、工業過程控制等行業。

（4）DeviceNet

DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網絡解決方案，有著開放的網絡標準。DeviceNet具有的直接互聯性不僅改善了設備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。DebiceNet基于CAN技術，傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s,每個網絡的最大節點為64個，其通信模式為：生產者/客戶（Producer/Consumer），采用多信道廣播信息發送方式。位于DeviceNet網絡上的設備可以自由連接或斷開，不影響網上的其他設備，而且其設備的安裝布線成本也較低。DeviceNet總線的組織結構是OpenDeviceNetVendorAssociation（開放式設備網絡供應商協會，簡稱“ODVA”）。

（5）PROFIBUS

PROFIBUS是德國標準（DIN19245）和歐洲標準（EN50170）的現場總線標準。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158-2標準。PROFIBUS支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m，在12Mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。

（6）HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransducer的縮寫，最早由Rosemount公司開發。其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變的過渡產品。其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。由于它采用模擬數字信號混和，難以開發通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。

（7）CC-Link

CC-Link是ControlCommunicationLink（控制與通信鏈路系統）的縮寫，在1996年11月，由三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統中，可以將控制和信息數據同是以10Mbit/s高速傳送至現場網絡，具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節省成本等優點。其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月CC-Link被中國國家標準委員會批準為中國國家標準指導性技術文件。

（8）WorldFIP

WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨立，總部設在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點是具有單一的總線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實現“透明聯接”，并對FF的H1進行了技術拓展，如速率等。在與IEC61158第一類型的連接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。

此外，較有影響的現場總線還有丹麥公司Process-DataA/S提出的P-Net，該總線主要應用于農業、林業、水利、食品等行業；SwiftNet現場總線主要使用在航空航天等領域。

3、現場總線的發展趨勢

雖然現場總線的標準統一還有種種問題，但現場總線控制系統的發展卻已經是一個不爭的事實。隨著現場總線思想的日益深入人心，基于現場總線的產品和應用的不斷增多，現場總線控制系統體系結構日益清晰，具體發展趨勢表現在以下幾個方面。

現場總線是一種正在發展的技術，在過程控制領域對其要求是：
（1）改善實時性，不允許有不確定性。
（2）克服本安防爆對總線中節點數和電纜長度的限制，加強現場總線本安概念理論研究。
（3）實現可互操作性和信息處理現場化。

目前，越來越多的企業采用最流行的TCP/IP協議加以太網，操作設備一般采用工業PC甚至普通PC，控制設備一般采用標準的PLC或者是工業控制計算機等，而控制網絡就是各種現場總線的應用領域。實時性和可互操作性是以太網在工業現場應用所要解決的重要問題。（編輯：Lisa WU）