近几年，工业以太网技术的研究与应用得到了迅速的发展，以其应用广泛、通信速率高、成本低廉等优势进入工业控制领域，成为新的热点。

现场总线 (Fieldbus) 自产生以来，一直是自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，各自动化厂商纷纷推出自己的现场总线产品，并在不同的领域和行业得到了越来越广泛的应用，现在已处于稳定发展期。近几年，无线传感网络与物联网 (IoT)技术也融人工业测控系统中。

按照IEC对现场总线一词的定义，现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。这是由IEC/TC65 负责测量和控制系统数据通信部分guojibiaozhun化工作的SC65/WG6定义的。它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。它不仅是一个基层网络，还是一种开放式、新型全分布式控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数据通信为主要内容的综合技术，已受到世界范围的关注而成为自动化技术发展的热点，并将引发自动化系统结构与设备的深刻变革。

目前国际上存在着几十种现场总线标准，比较流行的主要有FF、CAN、DeviceNet、LonWorks、PROFIBUS、HART、INTERBUS、CC-Link、 ControlNet、 WorldFIP、P-Net、SwiftNet 等现场总线。本文节选自《现场总线及其应用技术》，对其中六大现场总线技术进行解析。

01FF

基金会现场总线(Foundation Fieldbus，FF)是在过自动化领域得到广泛支持和具有好发展前景的技术。以美国Fisher-Rousemount 公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定了ISP 协议；以 Honeywell 公司为首、联合欧洲等地的150家公司制定了WorldFIP。1994 年9月，制定上述两种协议的多家公司成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据销链路层、应用层为 FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25 kbit/s，通信距离可达1900m(可加中继器延长)，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为1Mbit/s和2.5Mbit/s两种，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。

02CAN和CAN FD

控制器局域网(Controller Area Network，CAN)最早由德国Bosch公司提出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISOguojibiaozhun组织制定为guojibiaozhun，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。CAN协议也是建立在guojibiaozhun组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI的物理层、数据链路层和应用层。其信号传输介质为双绞线，在40m的距离时，通信速率最高可达1Mbit/s；在通信速率为5kbit/s时，直接传输距离最远可达10km，最多可挂接设备110个。已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信控制器，如NXP公司的SJA1000、Mirochip公司的MCP2515、内嵌CAN通信控制器的ARM和DSP等。还有插在 PC上的CAN总线适配器，具有接口简单，编程方便、开发系统价格便宜等优点。此外，为了缩小CAN网络(最大1Mbit/s)与FlexRay(最大10Mbit/s)网络的带宽差距，Bosch公司于2011年推出了CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)方案。

03
DeviceNet

DeviceNet是一种低成本的通信连接，它将工业设备连接到网络，从而免去了昂贵的硬按线。DeviceNet又是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信，而且提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线 I/O接口很难实现的。DeviceNet是一个开放式网络标准。规范和协议都是开放的，厂商将设备连接到系统时，无须购买硬件、软件或许可权。任何人都能以少量的复制成本从开放式 DeviceNet 供货商协会(Open DeviceNet Vendor Association，ODVA)获得 DeviceNet 规范。任何制造 DeviceNet产品的公司都可以加人ODVA，并参加对 DeviceNet规范进行增补的技术工作组。DeviceNet规范的购买者将得到一份不受限制的，真正免费的开发 DeviceNet 产品的许可。寻求开发帮助的公司可以通过任何渠道购买使其工作简易化的样本源代码、开发工具包和各种开发服务。关键的硬件可以从世界上最大的半导体供货商那里获得。