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1.2 现场总线技术
现场总线（Field-bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，主要用于解决工业现场的控制器、执行机构、智能化的仪器仪表等现场装置之间的数字交流通信并且负责现场控制装置与高级控制系统间的命令以及信息数据传输问题。因此，由于现场总线结构简单、运行稳定、经济实用、成本低廉等一系列优点，所以受到了许多大、小型工业化企
业比如标准团体和计算机厂商的重视。
1.2.1 现场总线技术的概况
现场总线（Field-bus）于二十世纪80年代末、90年代初期国际上发展形成的。是为了提高制造自动化、过程自动化、楼宇自动化等自动化领域的水平而创建的一个能让现场智能装置互连通讯的交互式网络。现场总线的功能分为两种：1）作为工厂数字式通信网络的基础，能够进行高级控制管理、生产现场及控制设备三者的相互沟通联系；2）作为一个全分布控制系统：整个系统的总线由结构新型、开放式的多线程控制。它以智能计算机、数字通讯、控制系统、智能传感等进行智能综合技术，成为现在自动化技术发展的热点。推动了自动化系统由集散控制系统到总线控制系统的彻底转变革新。目前，国际上有影响、有实力的公司对于现场总线的技术以及应用产品都进行了不同程度上的研究与开发。现场总线的工作环境处于过程设备的底层，它的优点在于作为工厂设备级基础通讯网络，它拥有简单协议、安全稳定、强容错能力、经济实用的功能；它同时拥有高实时性的现场网络通信结构以及时间确定性；还具有网络负载稳定、信息频繁交互等特点[4]。
现场总线控制系统发展至今已有五代历史，一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS—现场总线控制系统。第一代是50年代前的气动信号控制系统（PCS）；第二代是利用4～20mA进行驱动的电动模拟信号控制系统；第三代是数字计算机集中式控制系统；第四代是70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。现场总线控制系统FCS一方面，采用了数字式控制信号，突破了仅能利用专用网络来进行通信的局限，使得整个网络公开化、标准化，真正克服了封闭式网络结构系统而所带来的不足，另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，实现了“信息集中，控制分散”的要求，把控制功能彻底下放到现场。所以分散性、开放性与数字通讯是FCS最大的优势[5]。
1.2.2 现场总线技术发展历程
在1984年，由美国Inter公司所提出的一种计算机分布式控制系统--位总线(Bit BUS)，它主要是把低速面向过程的输入输出通道和高速的计算机总线多（Multi-Bus）分离。在80年代中期，美国Rosemount公司开发了一种可寻址的远程传感器（HART）通信协议。利用4～20mA模拟量进行一种频率信号叠加，并用双绞线实现数字信号传输。HART协议已是现场总线的雏形。1985年由Honeywell和Bailey等发起并成立了World FIP制定了FIP协议。1986年至1987年两年中，一个专门委员会的互操作系统协议（ISP）由Siemens，Rosemount等成立，且制定了PROFIBUS协议。之后美国仪器仪表学会也制定标准IEC/ISA-SP50。随时间的推移，格局渐渐明朗，逐渐形成两个针锋相对的互相竞争的现场总线集团：一个是ISP集团；另一个是由Honeywell、Bailey等公司为首的World FIP集团。在1994年，两大集团合并融合成现场总线基金会（Field Bus Fundation）简称
FF。基金委员会制定现场总线的技术标准：共同制定遵循IEC/ISA SP50协议标准；商定现场总线技术发展阶段时间表[6]。
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