工业过程自动控制中，有三大控制系统，即PLC(可编程控制器)、DCS(分散控制系统)和FCS(现场总线控制系统)。FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。DCS系统的关键是通信，FCS系统的核心是总线协议。现场总线技术组成一个通信网络连接智能现场设备和自动化控制系统，这种网络是全数字式、双向串行、多点多分支结构的，其基础是智能仪表的网络互联。分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连接起来，并与控制室中的控制器和监视器一起共同构成现场总线控制系统(Fieldbus Control System，FCS)。按照一定的国际标准和协议，可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一套FCS中，具有互换性和互操作性。现场总线控制系统较之目前在工控界仍占主导地位的集散控制系统(DCS)有许多优势，大有长江后浪推前浪的蓬勃发展之势。

控制系统的发展

由于用户需求和市场竞争两大因素的推动下，控制系统不断发展和更新，经历了如下阶段：气动式仪表、模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)。
气动式仪表只有简单测控功能，还必须人工巡视生产现场。

电气模拟仪表控制系统可以将生产现场的设备参数转换成0-10MA，4-20MA电流信号或者0-5V的电压信号通过电缆传送到中央控制室，但是信号精度低，易受干扰。

集中式数字控制系统于采用单片机、PLC、SLC或微机作为控制器，就是我们所说的计算机系统，传输的是数字信号，提高了系统的抗干扰能力。集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，缺点是当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。

集散控制系统(DCS)于上世纪八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散控制系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统且DCS造价昂贵。在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放化和降低成本的迫切要求。在计算机控制系统出现以后，工程实践中广泛使用模拟仪表系统中的传感器、变送器和执行机构。其信号传送一般采用4-20mA的电流信号形式，一个变送器或执行机构需要一对传输线来单向传送一个模拟信号。这种传输方法使用的导线多，现场安装及调试的工作量大，投资高，传输精度和抗干扰能力较低，不便维护。主控室的工作人员无法了解现场仪表的实际情况，不能对其进行参数调整和故障诊断，所以处于最底层的模拟变送器和执行机构成了计算机控制系统中最薄弱的环节，即所谓DCS系统的发展瓶颈。基于现场总线的控制系统(FCS)正是在这种情况下应运而生。 

现场总线技术的特征和优点

工业自动化控制技术在计算机控制系统出现以后得到了突飞猛进的发展。现场总线的概念是随着微电子技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能后，于1984年左右提出的。现场总线一般定义为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式，数字化，双向串行，多节点的通信总线，作为一种先进的现场工业控制技术，它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，现场总线的主要特征：
（1）数字式通信方式取代设备级的模拟量(如4-20mA,0-5V等信号)和开关量信号。
（2）在车间级与设备级通信的数字化网络。
（3）现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命。
（4）现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层。使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
（5）在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。CIMS系统是利用计算机通过信息集成形成管理和控制系统，把企业的生产经营活动管理和控制起来，以提高企业对激烈多变的竞争环境的适应能力，求得企业的总体效益，使企业能够持续稳定的发展。
 
现场总线是工业控制系统的新型通讯标准，是基于现场总线的低成本自动化系统技术，现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。采用现场总线技术可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。

作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通讯网络，现场总线作为新一代全分布式控制系统的核心技术，必将成为工业自动化的主流。它的主要优点如下：

（1）全数字化
将企业管理与生产自动化有机结合一直是工业界梦寐以求的理想，但只有在FCS出现以后这种理想才有可能高效、低成本地实现。在采用FCS的企业中，用于生产管理的局域网能够与用于自动控制的现场总线网络紧密衔接。此外，数字化信号固有的高精度、抗干扰特性也能提高控制系统的可靠性。

（2）全分布
在FCS中各现场设备有足够的自主性，它们彼此之间相互通信，完全可以把各种控制功能分散到各种设备中，而不再需要一个中央控制计算机，实现真正的分布式控制。

（3）双向传输
传统的4~20mA电流信号，一条线只能传递一路信号。现场总线设备则在一条线上即可以向上传递传感器信号，也可以向下传递控制信息。

（4）自诊断
现场总线仪表本身具有自诊断功能，而且这种诊断信息可以送到中央控制室，以便于维护，而这在只能传递一路信号的传统仪表中是做不到的。

（5）节省布线及控制室空间
传统的控制系统每个仪表都需要一条线连到中央控制室，在中央控制室装备一个大配线架。而在FCS系统中多台现场设备可串行连接在一条总线上，这样只需极少的线进入中央控制室，大量节省了布线费用，同时也降低了中央控制室的造价。

（6）多功能仪表
数字、双向传输方式使得现场总线仪表可以摆脱传统仪表功能单一的制约，可以在一个仪表中集成多种功能，做成多变量变送器，甚至集检测、运算、控制与一体的变送控制器。

（7）开放性
1999年底现场总线协议已被IEC 批准正式成为国际标准，从而使现场总线成为一种开放的技术。

（8）互操作性
现场总线标准保证不同厂家的产品可以互操作，这样就可以在一个企业中由用户根据产品的性能、价格选用不同厂商的产品，集成在一起，避免了传统控制系统中必须选用同一厂家的产品限制，促进了有效的竞争，降低了控制系统的成本。

（9）智能化与自治性
现场总线设备能处理各种参数、运行状态信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、甚至网络故障的情况下独立工作，大大提高了整个控制系统的可靠性和容错能力。

（10）对环境的高度适应性
现场总线是专为工业现场设计的，它可以使用双绞线、同轴电缆、光缆、电力线和无线的方式来传送数据，具有很强的抗干扰能力。常用的数据传输线是廉价的双绞线，并允许现场设各利用数据通信线进行供电，还能满足本质安全防爆要求。