当前工业现场总线逐渐在工业领域推广应用，这使得设备不但具有控制和测量功能，而且还具备通信和管理功能。

现场总线是指安装在生产制造过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数据总线，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备之间的数字通信以及这些现场控制设备和上层控制系统之间的信息传递问题。

现场总线的主要技术特点包括：①实现全数字化通信；②采用开放型的互连网络；③设备间相互操作性强；④现场设备的智能化控制程度高；⑤系统结构高度分散；⑥对现场环境的适应性强。

1）FF现场总线

FF现场总线（foundation field bus，基金会现场总线）分为H1和H2两级总线，其网络结构如图9-27所示。H1现场总线主要用于现场设备控制，其传输速率为31.25 kbit／s，可以利用两线制向现场仪器仪表供电，并能维护总线供电设备的安全；H2现场总线主要面向过程控制级、监控管理级和高速工厂自动化的应用，其传输速率为1 Mbit／s、2.5 Mbit／s和100 Mbit／s。

图9-27　FF现场总线网络结构

FF总线主要用于生产过程自动化，包括化工、石油、电力等行业。

2）LonWorks现场总线

LonWorks现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通信速率为300 kbit／s～1.5 Mbit／s，直接通信距离可达2 700 m（78 kbit／s）。Lonworks技术采用Lon Talk协议，并被封装到Neuron（神经元）的芯片中。Lonworks现场总线的网络结构如图9-28所示。

图9-28　LonWorks现场总线网络结构

LonWorks总线主要应用于楼宇自动化、保安系统、办公设备、交通运输和工业过程控制等行业。

3）Profibus现场总线

Profibus由Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA三条总线构成，该现场总线的网络结构如图9-29所示。

图9-29　Profibus现场总线网络结构

Profibus支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。对于多主站系统，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权后，可以按主-从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。Profibus的传输速率为96～12 kbit／s；在12 kbit／s时最大传输距离可达1 000 m，15 Mbit／s时为400 m，可用中继器延长至10 km。Profibus传输介质可以采用双绞线，也可以采用光缆，最多可挂接127个站点。

Profibus总线主要应用于机器人控制、汽车装配线、零件冲压线、食品、造纸、纺织、石油化工、制药和电力系统等行业。

4）CAN现场总线

CAN（control area network）总线的模型结构只有三层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和应用层，其网络结构如图9-30所示。CAN总线的信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1（Mbit／s）／40 m，直接传输距离最远可达10 km／（＜5 kbit／s），最多可挂接110个设备。

CAN总线主要应用于汽车制造、公共交通车辆、机器人、楼宇自动化、数控机床和医疗器械等领域。

5）DeviceNet现场总线

图9-30　CAN现场总线网络结构

DeviceNet现场总线网络结构如图9-31所示。DeviceNet基于CAN技术，传输速率为125～500 kbit／s，每个网络的最大节点数为64个。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备连接到网络。DeviceNet主要用于实时传输数据，其主要特点是：短帧传输，每帧的最大数据为8个字节；无破坏性的逐位仲裁技术；网络最多可连接64个节点；数据传输速率为125 kbit／s、250 kbit／s和500 kbit／s；DeviceNet总线采用点对点、多主或主／从通信方式，采用CAN总线的物理和数据链路层协议。

图9-31　DeviceNet现场总线网络结构(www.daowen.com)

DeviceNet总线主要应用于工业控制系统、智能建筑、智能仪表和车用通信等领域。

6）HART现场总线

HART（highway addressable remote transducer）总线网络结构如图9-32所示，其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层。物理层采用FSK（frequency shift keying）技术在4～20 m A模拟信号上叠加一个频率信号，频率信号采用Bell202国际标准；数据传输速率为1 200 bit／s。数据链路层用于按HART通信协议规则建立HART信息格式，其信息构成包括开头码、显示终端与现场设备地址、字节数、现场设备状态与通信状态、数据、奇偶校验等。HART总线支持点对点、主从应答和多点广播方式。HART能利用总线供电，可满足安全防爆要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。

图9-32　HART现场总线网络结构

HART总线主要用于智能仪器仪表的控制。

7）CC-Link现场总线

CC-Link（control ＆ communication link）总线的网络结构如图9-33所示，它可以将控制和信息数据同时以10 Mbit／s高速传送至现场网络，它不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有较高的抗干扰性和较好的兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。

CC-Link总线主要应用于半导体、电子、汽车、医药、立体仓库、机械设备制造、食品、搬运、印刷等行业。

8）WorldFIP现场总线

WorldFIP总线的网络结构如图9-34所示。

图9-33　CC-Link现场总线网络结构

图9-34　WorldFIP现场总线网络结构

WorldFIP在一条总线和单一协议的框架内，在有调度的访问控制下，既能传输实时数据，又能传输随机信息，两者互不影响；该现场总线采用曼彻斯特编码方式，并利用磁性变压器隔离，具有良好的抗电磁干扰能力，因此非常适用于电磁干扰比较强的场合。

WorldFIP总线广泛应用于电力系统、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化领域。

9）Interbus现场总线

Interbus总线的网络结构如图9-35所示。Interbus采用国际标准化组织ISO的开放化系统互连OSI的简化模型（1、2、7层），即物理层、数据链路层和应用层，具有较强的可靠性、可诊断性和易维护性。Interbus采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性。

图9-35　Interbus现场总线网络结构

Interbus广泛应用于汽车、仓储、造纸、包装、烟草、食品等行业。

10）P-NET现场总线

P-NET为带多网络和多端口功能的多主总线，允许在几个总线区直接寻址，无须递阶网络结构，其网络结构如图9-36所示。通信采用虚拟令牌（virtual-token）传递方式，该总线物理层基于RS-485标准，使用屏蔽双绞线电缆，传输距离可达1.2 km。

图9-36　P-NET现场总线网络结构

注：MP主站指多通信口主站。

P-NET总线主要应用于石油化工、能源、交通、建材、环保和制造业等领域。