現(xiàn)代的生產(chǎn)制造控制系統(tǒng)具有兩個最顯著的趨勢，一個是越來越走向智能化，另一個是在結構上越來越走向小型化、分散化。造成前一個趨勢的原因是產(chǎn)品市場的多樣化需求，迫使傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式走向個性化的生產(chǎn)制造模式；后一個趨勢則源于微電子技術與信息技術的進步。在這個發(fā)展變革當中，一個非常重要的技術就是現(xiàn)場總線技術，如果說現(xiàn)代生產(chǎn)制造控制系統(tǒng)將越來越依賴于現(xiàn)場總線技術的發(fā)展當不為過。

現(xiàn)場總線技術的基礎是串行通信技術和網(wǎng)絡技術。自從20世紀80年代Intel公司推出其針對低速I/O的串行總線BitBus以來，這種低成本、靈活方便的通信手段得到了越來越廣泛的應用，特別是在工業(yè)生產(chǎn)的控制與自動化方面。經(jīng)過了多年的演變發(fā)展，逐步形成了針對不同應用領域的多種現(xiàn)場總線。

現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，極大地改變了工業(yè)控制系統(tǒng)的面貌，特別是與生產(chǎn)現(xiàn)場直接相關的控制設備方面。以往的控制系統(tǒng)，其現(xiàn)場端都是各種類型的儀表，包括傳感器、執(zhí)行器等。這些設備在早期大多是就地顯示、就地操作的。這使整個生產(chǎn)裝置的控制與管理相當困難和復雜。這種狀況在電動單元組合儀表出現(xiàn)以后得到了很大的改觀。由于現(xiàn)場儀表可以通過電氣信號的傳遞，將現(xiàn)場狀態(tài)傳輸?shù)郊锌刂剖?，使得操作人員可以對生產(chǎn)裝置實現(xiàn)集中控制與管理。而電動單元組合儀表的進一步發(fā)展，則是智能化、數(shù)字化的新一代智能儀表。智能儀表的最大特點是其內(nèi)部處理實現(xiàn)了數(shù)字化，其對外通信也是通過數(shù)字通信而非電氣信號。其優(yōu)越性表現(xiàn)在功能方面，現(xiàn)場儀表可以完成比傳統(tǒng)儀表復雜得多的運算和處理，可以實現(xiàn)更加精確的控制。更為重要的是，除了控制，現(xiàn)場儀表還具備了一定程度的管理功能，這使對生產(chǎn)裝置的控制管理一體化的要求從現(xiàn)場端就得到了實現(xiàn)的保證?，F(xiàn)場總線承擔了智能儀表與集中控制與管理中心之間以及智能儀表之間的通信連接任務，正是現(xiàn)場總線，構成了完整的生產(chǎn)控制管理系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線今后應該如何發(fā)展，這是大家普遍關心的問題。從目前的情況看，現(xiàn)場總線在技術上還有相當大的發(fā)展空間，其應用也還處于開始階段，遠未達到普及階段。為了促進現(xiàn)場總線的廣泛應用，有哪些問題是我們必須關注的呢？可以歸結為以下五個方面。

一、成本

作為現(xiàn)場級的網(wǎng)絡設備，其使用量是非常巨大的，因此現(xiàn)場總線是一種價格敏感型產(chǎn)品。與傳統(tǒng)儀表的單純傳輸模擬信號的介質(zhì)不同，現(xiàn)場總線要傳輸?shù)氖?a target="_blank">數(shù)字信號，與現(xiàn)場總線相關的設備除線材外，還包括集線器（Hub）、中繼器（Repeater）、交換器（Switch）、網(wǎng)關（Gateway）、網(wǎng)橋（Bridge）和路由器（Router）等網(wǎng)絡設備。這些設備的單價及使用量將直接影響到最終現(xiàn)場總線系統(tǒng)的成本。

二、可靠性

由于現(xiàn)場總線設備的安裝地點一般環(huán)境條件不是很好，這對現(xiàn)場總線設備的運行提出了較高的要求，例如抗惡劣環(huán)境能力、抗電磁干擾能力、抗振動能力和抗電源波動、抗雷擊、抗浪涌電流能力等方面，都需要從產(chǎn)品設計、安裝、防護等各個方面都非常嚴格，才能保證設備的可靠運行。另外，由于現(xiàn)場總線設備的安裝地點非常分散，對其進行檢查維護十分不便，加之數(shù)量眾多，因此實現(xiàn)設備的少維護甚至免維護是至關重要的。如果現(xiàn)場總線設備的可靠性不能達到一個較高的水平，那么系統(tǒng)的維護費用將會很高，且在長期運行過程中會一直居高不下，這對現(xiàn)場總線的應用十分不利。

三、技術難度

對于大規(guī)模使用現(xiàn)場總線的需求，應該盡量降低其技術復雜度，對于這一點可能會有不同意見。現(xiàn)場總線是一項非常具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，隨著微電子技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)場總線的潛能將不斷發(fā)揮。自然而然，對于技術研發(fā)人員來說，都希望將越來越多的功能賦予這項新技術，使其具有更加強大的處理能力。但從應用的角度看，對于現(xiàn)場總線的首要目標是大面積的使用，而功能的復雜性會阻礙其得到迅速而廣泛的推廣。對于使用現(xiàn)場總線的工廠來說，以往的儀表車間將變身為現(xiàn)場總線的安裝、使用、運行及維護的部門。面對這樣一種從基礎技術就不同于傳統(tǒng)儀表的新設備，需要一個較長時期的培訓、學習和適應過程。特別是在現(xiàn)場總線的應用初期，工廠的儀表部門將面對兩種完全不同的技術和產(chǎn)品，能否順利地轉(zhuǎn)移到新的系統(tǒng)上，與新技術的易用性有極大的關系。如果新技術的產(chǎn)品過于復雜，那么工廠就不得不長期依賴供貨廠家，這又是一筆不小的成本。而且從一般的情況看，技術復雜的產(chǎn)品由于使用維護、診斷排錯的難度比較高，因此運行過程中出現(xiàn)停運的可能性也比較大。

四、標準化

現(xiàn)場總線產(chǎn)品的種類越少越好，因為越是規(guī)范劃一的產(chǎn)品，就越能夠大面積應用，也便于大規(guī)模生產(chǎn)，更能做好品質(zhì)保證并降低成本。但是目前的情況是，現(xiàn)場總線的產(chǎn)品種類相當多，這給這項新技術的廣泛采用造成了不小的困難。造成這種情況的原因雖然多，但歸其根本，恰恰是這項技術自身?，F(xiàn)場總線技術基于網(wǎng)絡和軟件，這使得其功能空前強大，自然其應用的覆蓋面也是空前的。這與傳統(tǒng)儀表的情況截然不同，如果說傳統(tǒng)儀表所覆蓋的范圍被限制在現(xiàn)場的測量和控制，那么現(xiàn)場總線的覆蓋范圍擴展到了完整的控制系統(tǒng)。而在工業(yè)生產(chǎn)領域，由于生產(chǎn)的目標、方式、過程及控制方法五花八門，不可能統(tǒng)一，因此面向完整控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線也產(chǎn)生了各種各樣的產(chǎn)品。這是自然形成的，誰也改變不了。這就成為了一個悖論：功能強大的現(xiàn)場總線理應具有廣泛的應用市場，但是為了廣泛的市場應用，又必須形成多樣性和復雜性的產(chǎn)品，這就對其廣泛應用造成了障礙。如何破解這個悖論，是當前現(xiàn)場總線面臨的大問題。因為目前對生產(chǎn)制造業(yè)的智能化需求越來越高，沒有智能儀表及現(xiàn)場總線是無法實現(xiàn)智能制造的。不僅大型企業(yè)需要實現(xiàn)智能制造，中小企業(yè)也同樣甚至更加需要走向智能制造。這些都在呼喚著標準化的、高可靠性的、低成本的、簡單易行的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。近年來迅速崛起的工業(yè)以太網(wǎng)技術正在逐步逼近這樣的一個目標。作為一種高性能的數(shù)字化網(wǎng)絡，工業(yè)以太網(wǎng)提供了標準的網(wǎng)絡設備，以及各種傳輸介質(zhì)，其底層規(guī)約簡單易行，適應性強，足以滿足各行各業(yè)的需求。而在其基礎上形成的多種行規(guī)為不同行業(yè)應用提供了豐富的功能，從而滿足了不同行業(yè)對控制功能的不同需求。

五、安全性

安全問題是近年來才開始引起人們重視的，這里所說的安全性主要是指信息安全。由于控制系統(tǒng)今后的大趨勢是走向網(wǎng)絡化，因此信息安全的問題日益嚴重，必須予以高度的重視。雖然我們無法單獨依靠技術手段來保證信息安全，但完善的保護措施對于網(wǎng)絡化的系統(tǒng)是非常必要而不可或缺的。