近二十年来，由于现场总线的国际标准处于争论与建立的过程中，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司(Siemens)的ProfiBus，法国的FIP，英国的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，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI(ActraturSensorInterface)，MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。主要的有下列几种：基金会现场总线FF、ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN、HART、Lonworks等。

1、基金会现场总线FF

基金会现场总线FF是国际上几家现场总线经过激烈竞争后形成的的一种现场总线，由现场总线基金会推出。
 
ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。现场总线基金会(Fieldbus Foundation)是一个由全球200多家知名过程控制和自动化生产厂商组成的非盈利机构，致力于为单一的、全球化的、可互操作的现场总线提供一个开放的、独立的环境。在这个环境中，最终用户、厂商、大学以及研究部门共同合作开发、并为生产厂商和用户提供开发工具、技术支持和培训，组织硬件测试及演示，管理已注册产品和发布更新信息。现场总线基金会的本部在美国得州奥斯汀市，Emerson公司总裁Rich Timoney兼任FF基金会、HART基金会的主席。该机构的亚太地区事务，由总部副主席Sasajima先生兼任。

现场总线基金会负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线，基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(1，2，7层)，另外增加了用户层，与私有的网络总线协议不同，FF总线不附属于任何一个企业或国家。其总线体系结构是参照、ISO的OSI模型中物理层、数据链路层和应用层，并增加了用户层而建立起来的通信模型。FF得到了世界上几乎所有的著名仪表制造商的支持，同时遵守IEC的协议规划，与IEC的现场总线国际标准和草案基本-致，加上它在技术上的优势，所以极有希望成为将来的主要国际标准。

FF总线提供了Hl和H2两种物理层标准。Hl是用于过程控制的低速总线，传输速率为31.25Kbps，传输距离为200m、450m、1200m、1900m四种(加中继器可以延长)，可用总线供电，支持本质安全设备和非本质安全总线设备。H2为高速总线，其传输速率为1Mbps(此时传输距离为750m)或2.5bps(此时传输距离为为500m)。H1和H2每段节点数可达32个，使用中继器后可达240个。FF的突出特点在于设备的互操作性、改善的过程数据、更早的预测维护及可靠的安全性。
 
支持FF总线的产品越来越多。据统计，2002年通过FF基金会认证注册的产品增长了24%，累计达到137种。其中，压力仪表32种，温度仪表12种，流量仪表19种，物位仪表12种，分析仪表16种，阀门类仪表30种，高速以太网联接设备5种，调节仪表1种，其它仪表10种。一些公司的控制系统能够联接FF总线的H1网段。它们是：ABB公司、Emerson(Delta-V)、 霍尼韦尔Honeywell(Plantscape，Experion PKS)、Invensys公司、Smar(System302)、Yamatake(Industrial DEO)、Yokogawa(Centum，Stardom)。

FF基金会2003年在技术发展方面已经提出了三个项目。它们是《灵活功能模块(FB CiHBA)规范》，《HSE冗余系统规范》和《安全仪表系统规范》。其中：

《灵活功能模块规范》是在FF总线的基本功能模块和先进功能模块的基础上，为了满足离散控制、批量控制和混合控制的要求，开发的一种新型功能模块。它的输入、输出信道和编号以及内部的控制算法全部都由用户组态确定。只是把功能模块装在Function Block Shell里面，可以在FF总线协议下运行。这种完全由用户自己确定的功能模块不能装在现场仪表内，而是从上位设备进行软件下载，经过HSE、H1途径装入现场仪表运行。在FF的网站上还发布了灵活功能模块的应用范例。包括脱甲烷塔多变量控制，顺序静态启动，冷却水变速驱动控制，液位的简单开关量逻辑控制，维他命C发酵批量控制等。但是，业内专家认为，灵活功能模块的开发必然会牵涉设备描述语言(DD)的生成技术。而这项技术是被FF基金会垄断的。所以一般的企业将无法自己进行开发。
 
《HSE冗余系统规范》是为了防止由单电源、单网络和单接口构成的系统因为其中一部分故障而造成系统瘫痪，2004年完成了第一个产品的注册。
 
《安全仪表系统规范》是当前用户的热门话题。这个项目是FF基金会与德国T Ű V合作开发。该项目由四个用户(Exxon Mobile，Dupont，Shell，Saudi Aramco)和9个制造商(ABB，Emerson，HIMA，Honeywell，Mesto，Invensys，Rotok，Softing，Yokogawa)参与。2004年2季度完成初步规范，供FF成员审查，4季度完成最终规范文本和应用导则。

2、ProfiBus

ProfiBus自1984年开始研制现场总线产品，现以成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域,PI(PROFIBUS总线国际组织)是世界性的PROFIBUS现场总线用户组织，成立于1998年，总部设在德国，其成员有技术研发单位、产品制造企业、系统集成商、主要应用企业和大学院校等，是一个非赢利的社团组织。它负责组织开发现场总线(PROFIBUS)技术、研制现场总线产品、推广现场总线技术和产品的应用、为用户提供技术支持；制定现场总线(PROFIBUS)的标准，并帮助建立该技术产品的测试实验室，同时参与国际标准的制定工作。目前，PI在世界上的24个国家或地区建立了地区性PROFIBUS用户组织；会员超过1200家，产品超过2500个；建立了24个PROFIBUS技术支持中心，建立了7个PROFIBUS产品测试中心。为其用户组织，核心公司有：西门子(SIEMENS)，ABB，倍福(Beckhoff)，E+H(Endress+Hauser), Harting，科隆(Krohne), P+F(Pepperl+Fuchs), 施克(Sick), 图尔克(Turck), 万可(wago)，魏德米勒(Weidmüller), 威卡(Wika)等。
 
ProfiBus技术特性：ProfiBus以ISO7498为基础，以开放式系统互联网络OSI(OpenSystemInterconnection)作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP(DecentralizedPeriphery)是一种高速和便宜的通信连接，用于自动控制系统和设备级分散的I/0之间进行通信。ProfiBus-FMS(FieldBusMessageSpecification)用来解决车间级通用性通信任务。与LLI(LowerLayerInterface)构成应用层，FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调了不同的通信关系并向FMS提供了不依赖设备访问数据链层。ProfiBus-PA(ProcessAutomation)专为过程自动化而设计的，它可使传感器和执行器接在一根共享的总线上。根据IEC61158-2国际标准，ProfiBus-PA可用双绞线供电技术进行数据通信，数据传输采用扩展的ProfiBus-DP协议和描述现场设备的PA行规。当使用电缆耦合器，ProfiBus-PA装置能很方便的连接到ProfiBus-DP网络。

由于PROFIBUS技术的先进性、成熟性和广泛的适用性，在世界范围的自动化应用中，据统计到2003年底安装的节点数超过了一千万个。现场设备层：主要功能是连接现场设备，如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制；车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等，车间级监控网络可采用PROFIBUS-FMS，工厂管理层子网通过交换机、网桥或路由等连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。

CPO组织1997年7月在北京成立，它是中国机电一体化技术应用协会(CAMETA)下属的一个专业委员会，目前有120多个会员其中有20多家企业正在从事PROFIBUS的研究，中国政府和有关部门也积极支持PROFIBUS技术研究、应用和发展，在制造业、流程工业、冶金、电力、交通、制药、水利、水处理、食品、楼宇等自动化领域得到广泛的应用。

3、WorldFIP

WorldFIP协会成立于1987年3月，以法国CEGELEC、SCHNEIDER等公司为基础开发了FIP(工厂仪表协议)现场总线系列产品。协会有100多个成员，产品在法国市场占有率大于60%，欧洲约25%。产品适用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化等领域。1996年6月WorldFIP被采纳为欧洲标准EN50170。WorldFIP是一个开放系统，不同系统、不同厂家生产的装置都可以使用WorldFIP，应用结构可以是集中型、分散型和主站-从站型。WorldFIP现场总线构成的系统可分为三级：过程级、控制级和监控级，这样用单一的WorldFIP总线就可以满足过程控制、工厂制造加工系统和各种驱动系统的需要了。

WorldFIP协议有物理层、数据链路层和应用层组成。应用层定义为两种：MPS定义和SubMMS定义。MPS是工厂周期/非周期服务，SubMMS是工厂报文的子集。

物理层的作用能够确保连接到总线上的装置间进行位信息的传递。介质是屏蔽双绞线或光纤。传输速度有31.25kb/s，1Mb/s和2.5Mb/s，标准速度是1Mb/s，使用光纤时最高可达5Mb/s。
 
WorldFIP的帧有三部分组成，即帧起始定界符(FSS)，数据和检验字段，以及帧结束定界符。

应用层服务有三个不同的组：BAAS(Bus Arbitrator Application Services)，MPS(Manufacturing Periodical/a Periodical Services)，SubMMS(Subset of Messaging Services)。MPS服务提供给用户：本地读/写服务，远方读/写服务，参数传输/接收指示，使用信息的刷新等。

处理单元通过WorldFIP的通信装置(通信数据库和通信芯片组成)挂到现场总线上。通信芯片包括通信控制器和线驱动，通信控制器有FIPIU2，FIPCO1，FULLFIP2，MICROFIP等，线驱动器用于连接电缆(FIELDRIVE，CREOL)或光纤(FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS)。通信数据库用于在通信控制器和用户应用之间建立链接。

4、ControlNet/DeviveNet

ControlNet的基础技术是在罗克韦尔自动化(RockwellAutomation)企业于1995年10月公布。1997年7月成立了ControlNetInternational组织(http://www.controlnet.org)，Rockwell转让此项技术给该组织。组织成员有50多个如ABBRoboties，HoneywellInc.，YokogawaCorp.，ToshibaInternational，Procter&Gamble，OmronElectronicsInc.等。DeviceNet的相关网址。

传统的工厂级的控制体系结构有五层即工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层组成。而Rockwell自动化系统简化为三层结构模式：信息层(Ethernet以太网)，控制层(ControlNet控制网)，设备层(DeviceNet设备网)。ControlNet层常传输大量的I/O和对等通讯信息，具有确定性和可重复性的，紧密联系控制器和I/O设备的要求。它具备如下特点：
（1） ControlNet在单根电缆上支持两种类型的信息传输：有实时性的控制信息和I/O数据传输，无时间苛求的信息发送和程序上/下载。
（2） ControlNet技术采取了一种新的通信模式，以生产者/客户模式取代了传统的源/目的模式它不仅支持传统的点对点通讯，而且允许同时向多个设备传递信息。生产者/客户模式使用时间片算法保证各节点实现同步，从而提高了带宽利用率。
（3） ControlNet使用同轴电缆可达6km，节点数99个，两个节点间距离最长达1000m，48个节点距离可长达250m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。ControlNet应用于过程控制，自动化制造等领域。

5、现场总线控制系统产品及应用远景

对于现场总线控制系统来说，连接于总线上的产品，可以分为有源和无源两大类。

有源产品可以产生通讯信号、响应信号、调整信号或者兼而有之，有源产品包括以下部件： 　
（1）节点(Node):总线上可以编址的设备。
（2）总线模块(Bus Module):任何形式的现场节点，可以使用端子或接插件连接传感器、阀门、按钮等各种现场装置。
（3） 网关(Gateway):一种特殊的节点，用于两种不同的总线之间的信号和数据变换。
（4）放大器:用于实时(加强)信号，以精确复制原始信号。连接同一总线的两部分，解决通讯信号在通讯线上由于电气损耗而造成的衰减。当信号变弱而不变形时可以使用放大器。
（5）中继器(Repeater)：用于加强信号，产生不变形的新信号。连接同一总线的两，当信号变弱或变形时可以使用中继器。
（6）桥(Bridge)：有两类桥。一种是用于连接同一种协议，不同传输速度的两个段。另一种是一种智能的中继器，当通讯的源地址和目的地址位于不同总线段时，用于重复两个段间的数据。桥必须被编程设定地址和相关的段。当桥读地址时，要有几个位的等待时间。桥可以应用于设备级总线，但应用并不普遍。
（7）路由器(Router)：用于广域网的高等级桥。这类产品很少应用于设备级总线。8. 有源多端口分接器(Active hub)-多端口中继器或放大器，以增加总线的分支能力。
（8）接口卡、接口模块(Interface card,interface module)：指网关的常用术语，作为PLC或PC到设备及总线的接口。

无源总线产品包括：
（1） T型分支(Tee)：用于产生总线上的一路分支 　　
（2）无源多端口分接器(Passive hub)：多端口T型分支。
（3）终端电阻(Terminating Resistor)：安装在总线的始端和末端的电阻，用于稳定和调整信号。
（4）总线电缆(Busline)：连接节点，传送数据的各种电缆。

据预测，随着现场总线技术的发展，到2005年，中国的几个采用FF总线系统的大型石化工程都将投产。届时，中国国内安装的FF仪表将达到数万台。人们对如何进行FF总线系统的设计、调试、组态、维护以及现场总线为用户带来的实际利益都会更加明朗。因此，随时掌握各种总线的发展状况是十分重要的。
 
目前，关于现场总线现场网络的讨论已基本平息，讨论热点转移到基于以太网的现场总线上层网络。目前FF-HSE、Profinet、EtherNet/IP、ModbusTCP等几种主要的代表正在紧锣密鼓地进行技术完善和市场开拓，预计将和它们相应的现场网络相配套，在各自强项的领域内取得一定的成绩。另外也有以太网一网到底的观点提出，并有相关的开发工作在进行中。当然这需要较长的时间，并需要争取到一定规模的供应商群体。目前中国也提出具有自我知识产权的基于以太网的现场总线国家标准EPA并已上报争取成为IEC国际标准。

当然现场总线也存在一些技术上需要解决的问题和争议，主要表现在：
（1）现场总线的通讯标准还未完全统一，使得各厂商仪表在不同的FCS系统中兼容还有困难。
（2）FCS的传输速率在有些场合仍然无法满足实时控制的需求，如FF H1传输速率为31.25KBPS，H2为1MBPS或2.5MBPS。

CFFC是中国仪器仪表行业协会下设的二级专业委员会，旨在推进基金会现场总线(FF)技术在中国的发展，引导国内企业开发和形成使用FF产品的条件，培训用户，开拓中国FF应用市场。CFFC的成员由国内知名的自动化仪表企业、系统成套厂、研究所、著名大学等组成, 并吸收对基金会现场总线产品感兴趣的工矿企业、公司、设计院所及系统集成商参加。目前已有常务理事单位42家，它们是推动中国工业自动化的骨干力量之一。
 
目前，中国积极支持各种总线的应用及竞争(如CFFC和CPO均积极开展工作)，以降低产品价格，同时积极组织力量对FF、HART等总线进行开发，如华控公司是FF成员具有投票权，清华大学也具有完整现场总线研究系统。同时一大批企业和科研单位也掌握了先进的技术如：清华大学自动化系、浙大中控自动化有限公司、中国四联仪器仪表集团公司、中科院自动化研究所、中国自动化控制系统总公司ABB(China)公司、北京华控等公司等。

FFCMC是在华的自动化系统及仪表生产商家组成的联谊组织，由ABB、E+H、Emerson、 Honeywell、Foxboro、MTL、National Instruments、P＋F、Relcom、Rockwell Automation、Smar、Turck、Yamatake、Yokogawa等12个国际知名公司组成。旨在从制造商的角度向用户提供产品应用交流环境，帮助用户使用基金会技术和产品，并在中立的基础上，促进基金会技术和产品的发展。 FFCMC成立以来,与中国仪器仪表行业协会现场总线专业委员会密切合作积极致力于推进FF总线协议规范变成中国工业标准。

现场总线技术已为全世界各地区、绝大部分工业领域所接受，展现出良好的发展前景。FF基金会成员的扩大及认证产品的增加，说明仪表行业对现场总线控制系统的充分重视。
可以看到：蓬勃发展的现场总线控制系统正在成为自动控制技术新的巨大动力。