近二十年來，由于現場總線的國際標準處于爭論與建立的過程中，現場總線發(fā)展的種類較多，約有40余種：如德國西門子公司(Siemens)的ProfiBus，法國的FIP，英國的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI(ActraturSensorInterface)，MODBus，SDS，Arcnet，國際標準組織-基金會現場總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國的DeviceNet與ControlNet等等。主要的有下列幾種：基金會現場總線FF、ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN、HART、Lonworks等。

1、基金會現場總線FF

基金會現場總線FF是國際上幾家現場總線經過激烈競爭后形成的的一種現場總線，由現場總線基金會推出。
 
ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了現場總線基金會�，F場總線基金會(Fieldbus Foundation)是一個由全球200多家知名過程控制和自動化生產廠商組成的非盈利機構，致力于為單一的、全球化的、可互操作的現場總線提供一個開放的、獨立的環(huán)境。在這個環(huán)境中，最終用戶、廠商、大學以及研究部門共同合作開發(fā)、并為生產廠商和用戶提供開發(fā)工具、技術支持和培訓，組織硬件測試及演示，管理已注冊產品和發(fā)布更新信息�，F場總線基金會的本部在美國得州奧斯汀市，Emerson公司總裁Rich Timoney兼任FF基金會、HART基金會的主席。該機構的亞太地區(qū)事務，由總部副主席Sasajima先生兼任。

現場總線基金會負責制訂一個綜合IEC/ISA標準的國際現場總線，基金會現場總線采用國際標準化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯OSI的簡化模型(1，2，7層)，另外增加了用戶層，與私有的網絡總線協(xié)議不同，FF總線不附屬于任何一個企業(yè)或國家。其總線體系結構是參照、ISO的OSI模型中物理層、數據鏈路層和應用層，并增加了用戶層而建立起來的通信模型。FF得到了世界上幾乎所有的著名儀表制造商的支持，同時遵守IEC的協(xié)議規(guī)劃，與IEC的現場總線國際標準和草案基本-致，加上它在技術上的優(yōu)勢，所以極有希望成為將來的主要國際標準。

FF總線提供了Hl和H2兩種物理層標準。Hl是用于過程控制的低速總線，傳輸速率為31.25Kbps，傳輸距離為200m、450m、1200m、1900m四種(加中繼器可以延長)，可用總線供電，支持本質安全設備和非本質安全總線設備。H2為高速總線，其傳輸速率為1Mbps(此時傳輸距離為750m)或2.5bps(此時傳輸距離為為500m)。H1和H2每段節(jié)點數可達32個，使用中繼器后可達240個。FF的突出特點在于設備的互操作性、改善的過程數據、更早的預測維護及可靠的安全性。
 
支持FF總線的產品越來越多。據統(tǒng)計，2002年通過FF基金會認證注冊的產品增長了24%，累計達到137種。其中，壓力儀表32種，溫度儀表12種，流量儀表19種，物位儀表12種，分析儀表16種，閥門類儀表30種，高速以太網聯接設備5種，調節(jié)儀表1種，其它儀表10種。一些公司的控制系統(tǒng)能夠聯接FF總線的H1網段。它們是：ABB公司、Emerson(Delta-V)、 霍尼韋爾Honeywell(Plantscape，Experion PKS)、Invensys公司、Smar(System302)、Yamatake(Industrial DEO)、Yokogawa(Centum，Stardom)。

FF基金會2003年在技術發(fā)展方面已經提出了三個項目。它們是《靈活功能模塊(FB CiHBA)規(guī)范》，《HSE冗余系統(tǒng)規(guī)范》和《安全儀表系統(tǒng)規(guī)范》。其中：

《靈活功能模塊規(guī)范》是在FF總線的基本功能模塊和先進功能模塊的基礎上，為了滿足離散控制、批量控制和混合控制的要求，開發(fā)的一種新型功能模塊。它的輸入、輸出信道和編號以及內部的控制算法全部都由用戶組態(tài)確定。只是把功能模塊裝在Function Block Shell里面，可以在FF總線協(xié)議下運行。這種完全由用戶自己確定的功能模塊不能裝在現場儀表內，而是從上位設備進行軟件下載，經過HSE、H1途徑裝入現場儀表運行。在FF的網站上還發(fā)布了靈活功能模塊的應用范例。包括脫甲烷塔多變量控制，順序靜態(tài)啟動，冷卻水變速驅動控制，液位的簡單開關量邏輯控制，維他命C發(fā)酵批量控制等。但是，業(yè)內專家認為，靈活功能模塊的開發(fā)必然會牽涉設備描述語言(DD)的生成技術。而這項技術是被FF基金會壟斷的。所以一般的企業(yè)將無法自己進行開發(fā)。
 
《HSE冗余系統(tǒng)規(guī)范》是為了防止由單電源、單網絡和單接口構成的系統(tǒng)因為其中一部分故障而造成系統(tǒng)癱瘓，2004年完成了第一個產品的注冊。
 
《安全儀表系統(tǒng)規(guī)范》是當前用戶的熱門話題。這個項目是FF基金會與德國T Ű V合作開發(fā)。該項目由四個用戶(Exxon Mobile，Dupont，Shell，Saudi Aramco)和9個制造商(ABB，Emerson，HIMA，Honeywell，Mesto，Invensys，Rotok，Softing，Yokogawa)參與。2004年2季度完成初步規(guī)范，供FF成員審查，4季度完成最終規(guī)范文本和應用導則。

2、ProfiBus

ProfiBus自1984年開始研制現場總線產品，現以成為歐洲首屈一指的開放式現場總線系統(tǒng)，歐洲市場占有率大于40%，廣泛應用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領域,PI(PROFIBUS總線國際組織)是世界性的PROFIBUS現場總線用戶組織，成立于1998年，總部設在德國，其成員有技術研發(fā)單位、產品制造企業(yè)、系統(tǒng)集成商、主要應用企業(yè)和大學院校等，是一個非贏利的社團組織。它負責組織開發(fā)現場總線(PROFIBUS)技術、研制現場總線產品、推廣現場總線技術和產品的應用、為用戶提供技術支持；制定現場總線(PROFIBUS)的標準，并幫助建立該技術產品的測試實驗室，同時參與國際標準的制定工作。目前，PI在世界上的24個國家或地區(qū)建立了地區(qū)性PROFIBUS用戶組織；會員超過1200家，產品超過2500個；建立了24個PROFIBUS技術支持中心，建立了7個PROFIBUS產品測試中心。為其用戶組織，核心公司有：西門子(SIEMENS)，ABB，倍福(Beckhoff)，E+H(Endress+Hauser), Harting，科隆(Krohne), P+F(Pepperl+Fuchs), 施克(Sick), 圖爾克(Turck), 萬可(wago)，魏德米勒(Weidmüller), 威卡(Wika)等。
 
ProfiBus技術特性：ProfiBus以ISO7498為基礎，以開放式系統(tǒng)互聯網絡OSI(OpenSystemInterconnection)作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線存取協(xié)議和應用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP(DecentralizedPeriphery)是一種高速和便宜的通信連接，用于自動控制系統(tǒng)和設備級分散的I/0之間進行通信。ProfiBus-FMS(FieldBusMessageSpecification)用來解決車間級通用性通信任務。與LLI(LowerLayerInterface)構成應用層，FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務，LLI協(xié)調了不同的通信關系并向FMS提供了不依賴設備訪問數據鏈層。ProfiBus-PA(ProcessAutomation)專為過程自動化而設計的，它可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共享的總線上。根據IEC61158-2國際標準，ProfiBus-PA可用雙絞線供電技術進行數據通信，數據傳輸采用擴展的ProfiBus-DP協(xié)議和描述現場設備的PA行規(guī)。當使用電纜耦合器，ProfiBus-PA裝置能很方便的連接到ProfiBus-DP網絡。

由于PROFIBUS技術的先進性、成熟性和廣泛的適用性，在世界范圍的自動化應用中，據統(tǒng)計到2003年底安裝的節(jié)點數超過了一千萬個�，F場設備層：主要功能是連接現場設備，如分布式I/O、傳感器、驅動器、執(zhí)行機構、開關設備等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制；車間級監(jiān)控包括生產設備狀態(tài)在線監(jiān)控、設備故障報警及維護等，車間級監(jiān)控網絡可采用PROFIBUS-FMS，工廠管理層子網通過交換機、網橋或路由等連接到廠區(qū)骨干網，將車間數據集成到工廠管理層。

CPO組織1997年7月在北京成立，它是中國機電一體化技術應用協(xié)會(CAMETA)下屬的一個專業(yè)委員會，目前有120多個會員其中有20多家企業(yè)正在從事PROFIBUS的研究，中國政府和有關部門也積極支持PROFIBUS技術研究、應用和發(fā)展，在制造業(yè)、流程工業(yè)、冶金、電力、交通、制藥、水利、水處理、食品、樓宇等自動化領域得到廣泛的應用。

3、WorldFIP

WorldFIP協(xié)會成立于1987年3月，以法國CEGELEC、SCHNEIDER等公司為基礎開發(fā)了FIP(工廠儀表協(xié)議)現場總線系列產品。協(xié)會有100多個成員，產品在法國市場占有率大于60%，歐洲約25%。產品適用于發(fā)電與輸配電、加工自動化、鐵路運輸、地鐵和過程自動化等領域。1996年6月WorldFIP被采納為歐洲標準EN50170。WorldFIP是一個開放系統(tǒng)，不同系統(tǒng)、不同廠家生產的裝置都可以使用WorldFIP，應用結構可以是集中型、分散型和主站-從站型。WorldFIP現場總線構成的系統(tǒng)可分為三級：過程級、控制級和監(jiān)控級，這樣用單一的WorldFIP總線就可以滿足過程控制、工廠制造加工系統(tǒng)和各種驅動系統(tǒng)的需要了。

WorldFIP協(xié)議有物理層、數據鏈路層和應用層組成。應用層定義為兩種：MPS定義和SubMMS定義。MPS是工廠周期/非周期服務，SubMMS是工廠報文的子集。

物理層的作用能夠確保連接到總線上的裝置間進行位信息的傳遞。介質是屏蔽雙絞線或光纖。傳輸速度有31.25kb/s，1Mb/s和2.5Mb/s，標準速度是1Mb/s，使用光纖時最高可達5Mb/s。
 
WorldFIP的幀有三部分組成，即幀起始定界符(FSS)，數據和檢驗字段，以及幀結束定界符。

應用層服務有三個不同的組：BAAS(Bus Arbitrator Application Services)，MPS(Manufacturing Periodical/a Periodical Services)，SubMMS(Subset of Messaging Services)。MPS服務提供給用戶：本地讀/寫服務，遠方讀/寫服務，參數傳輸/接收指示，使用信息的刷新等。

處理單元通過WorldFIP的通信裝置(通信數據庫和通信芯片組成)掛到現場總線上。通信芯片包括通信控制器和線驅動，通信控制器有FIPIU2，FIPCO1，FULLFIP2，MICROFIP等，線驅動器用于連接電纜(FIELDRIVE，CREOL)或光纖(FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS)。通信數據庫用于在通信控制器和用戶應用之間建立鏈接。

4、ControlNet/DeviveNet

ControlNet的基礎技術是在羅克韋爾自動化(RockwellAutomation)企業(yè)于1995年10月公布。1997年7月成立了ControlNetInternational組織(http://www.controlnet.org)，Rockwell轉讓此項技術給該組織。組織成員有50多個如ABBRoboties，HoneywellInc.，YokogawaCorp.，ToshibaInternational，Procter&Gamble，OmronElectronicsInc.等。DeviceNet的相關網址。

傳統(tǒng)的工廠級的控制體系結構有五層即工廠層、車間層、單元層、工作站層、設備層組成。而Rockwell自動化系統(tǒng)簡化為三層結構模式：信息層(Ethernet以太網)，控制層(ControlNet控制網)，設備層(DeviceNet設備網)。ControlNet層常傳輸大量的I/O和對等通訊信息，具有確定性和可重復性的，緊密聯系控制器和I/O設備的要求。它具備如下特點：
（1） ControlNet在單根電纜上支持兩種類型的信息傳輸：有實時性的控制信息和I/O數據傳輸，無時間苛求的信息發(fā)送和程序上/下載。
（2） ControlNet技術采取了一種新的通信模式，以生產者/客戶模式取代了傳統(tǒng)的源/目的模式它不僅支持傳統(tǒng)的點對點通訊，而且允許同時向多個設備傳遞信息。生產者/客戶模式使用時間片算法保證各節(jié)點實現同步，從而提高了帶寬利用率。
（3） ControlNet使用同軸電纜可達6km，節(jié)點數99個，兩個節(jié)點間距離最長達1000m，48個節(jié)點距離可長達250m，采用光纖和中繼器后通訊距離可達幾十公里。ControlNet應用于過程控制，自動化制造等領域。

5、現場總線控制系統(tǒng)產品及應用遠景

對于現場總線控制系統(tǒng)來說，連接于總線上的產品，可以分為有源和無源兩大類。

有源產品可以產生通訊信號、響應信號、調整信號或者兼而有之，有源產品包括以下部件： 　
（1）節(jié)點(Node):總線上可以編址的設備。
（2）總線模塊(Bus Module):任何形式的現場節(jié)點，可以使用端子或接插件連接傳感器、閥門、按鈕等各種現場裝置。
（3） 網關(Gateway):一種特殊的節(jié)點，用于兩種不同的總線之間的信號和數據變換。
（4）放大器:用于實時(加強)信號，以精確復制原始信號。連接同一總線的兩部分，解決通訊信號在通訊線上由于電氣損耗而造成的衰減。當信號變弱而不變形時可以使用放大器。
（5）中繼器(Repeater)：用于加強信號，產生不變形的新信號。連接同一總線的兩，當信號變弱或變形時可以使用中繼器。
（6）橋(Bridge)：有兩類橋。一種是用于連接同一種協(xié)議，不同傳輸速度的兩個段。另一種是一種智能的中繼器，當通訊的源地址和目的地址位于不同總線段時，用于重復兩個段間的數據。橋必須被編程設定地址和相關的段。當橋讀地址時，要有幾個位的等待時間。橋可以應用于設備級總線，但應用并不普遍。
（7）路由器(Router)：用于廣域網的高等級橋。這類產品很少應用于設備級總線。8. 有源多端口分接器(Active hub)-多端口中繼器或放大器，以增加總線的分支能力。
（8）接口卡、接口模塊(Interface card,interface module)：指網關的常用術語，作為PLC或PC到設備及總線的接口。

無源總線產品包括：
（1） T型分支(Tee)：用于產生總線上的一路分支 　　
（2）無源多端口分接器(Passive hub)：多端口T型分支。
（3）終端電阻(Terminating Resistor)：安裝在總線的始端和末端的電阻，用于穩(wěn)定和調整信號。
（4）總線電纜(Busline)：連接節(jié)點，傳送數據的各種電纜。

據預測，隨著現場總線技術的發(fā)展，到2005年，中國的幾個采用FF總線系統(tǒng)的大型石化工程都將投產。屆時，中國國內安裝的FF儀表將達到數萬臺。人們對如何進行FF總線系統(tǒng)的設計、調試、組態(tài)、維護以及現場總線為用戶帶來的實際利益都會更加明朗。因此，隨時掌握各種總線的發(fā)展狀況是十分重要的。
 
目前，關于現場總線現場網絡的討論已基本平息，討論熱點轉移到基于以太網的現場總線上層網絡。目前FF-HSE、Profinet、EtherNet/IP、ModbusTCP等幾種主要的代表正在緊鑼密鼓地進行技術完善和市場開拓，預計將和它們相應的現場網絡相配套，在各自強項的領域內取得一定的成績。另外也有以太網一網到底的觀點提出，并有相關的開發(fā)工作在進行中。當然這需要較長的時間，并需要爭取到一定規(guī)模的供應商群體。目前中國也提出具有自我知識產權的基于以太網的現場總線國家標準EPA并已上報爭取成為IEC國際標準。

當然現場總線也存在一些技術上需要解決的問題和爭議，主要表現在：
（1）現場總線的通訊標準還未完全統(tǒng)一，使得各廠商儀表在不同的FCS系統(tǒng)中兼容還有困難。
（2）FCS的傳輸速率在有些場合仍然無法滿足實時控制的需求，如FF H1傳輸速率為31.25KBPS，H2為1MBPS或2.5MBPS。

CFFC是中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會下設的二級專業(yè)委員會，旨在推進基金會現場總線(FF)技術在中國的發(fā)展，引導國內企業(yè)開發(fā)和形成使用FF產品的條件，培訓用戶，開拓中國FF應用市場。CFFC的成員由國內知名的自動化儀表企業(yè)、系統(tǒng)成套廠、研究所、著名大學等組成, 并吸收對基金會現場總線產品感興趣的工礦企業(yè)、公司、設計院所及系統(tǒng)集成商參加。目前已有常務理事單位42家，它們是推動中國工業(yè)自動化的骨干力量之一。
 
目前，中國積極支持各種總線的應用及競爭(如CFFC和CPO均積極開展工作)，以降低產品價格，同時積極組織力量對FF、HART等總線進行開發(fā)，如華控公司是FF成員具有投票權，清華大學也具有完整現場總線研究系統(tǒng)。同時一大批企業(yè)和科研單位也掌握了先進的技術如：清華大學自動化系、浙大中控自動化有限公司、中國四聯儀器儀表集團公司、中科院自動化研究所、中國自動化控制系統(tǒng)總公司ABB(China)公司、北京華控等公司等。

FFCMC是在華的自動化系統(tǒng)及儀表生產商家組成的聯誼組織，由ABB、E+H、Emerson、 Honeywell、Foxboro、MTL、National Instruments、P＋F、Relcom、Rockwell Automation、Smar、Turck、Yamatake、Yokogawa等12個國際知名公司組成。旨在從制造商的角度向用戶提供產品應用交流環(huán)境，幫助用戶使用基金會技術和產品，并在中立的基礎上，促進基金會技術和產品的發(fā)展。 FFCMC成立以來,與中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會現場總線專業(yè)委員會密切合作積極致力于推進FF總線協(xié)議規(guī)范變成中國工業(yè)標準。

現場總線技術已為全世界各地區(qū)、絕大部分工業(yè)領域所接受，展現出良好的發(fā)展前景。FF基金會成員的擴大及認證產品的增加，說明儀表行業(yè)對現場總線控制系統(tǒng)的充分重視。
可以看到：蓬勃發(fā)展的現場總線控制系統(tǒng)正在成為自動控制技術新的巨大動力。