現場總線基金會于1998 年， 開始起草HSE， 2003 年3 月， 完成了HSE 的第一版標準。HSE 主要利用現有商用的以太網技術和TCP/ IP 協議族， 通過錯時調度以太網數據， 達到工業現場監控任務的要求。 

HSE 的協議體系結構如圖1所示。

圖1　HSE 協議的體系結構

HSE 的物理層、數據鏈路層采用了100Mbit/ s 標準。網絡層和傳輸層則充分利用現有的IP 協議和TCP、UDP 協議。當對實時要求非常高時， 通常采用UDP 來承載測量數據；對非實時的數據， 則可以采用TCP 協議。在應用層， HSE 也引入了目前現有的DHCP （地址分配協議）、SNTP （系統時鐘同步協議） 和SNMP， 但為了和FMS 兼容， 還特意設計現場設備訪問（Field Device Access， FDA） 層， 負責如何使用UDP 或TCP 協議傳輸系統（SM） 和FMS 服務。DHCP 的目的就是在一個HSE 系統里為現場設備動態地分配IP 地址。顯然，HSE 系統設備要想協調一起工作， 那么各網絡設備保持一個時間基準的同步是十分重要的，這個工作就由SNTP 來完成。SNTP 主要用來監控HSE 現場設備的物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層的運行情況。位于FDA 和用戶層之間的是FMS， 它主要是定義通信的服務和信息格式。功能塊應用進程主要是通過FMS 服務來實現對網絡設備的訪問。

用戶層主要包含系統管理、網絡管理、功能塊應用進程， 以及與H1 網絡的橋接接口。系統管理功能主要通過系統管理內核（SMK） 和它的服務來完成設備， SM 用到的數據組被稱為系統管理信息庫（SMIB）。網絡上可見的SMK 管理的數據被整理到設備NMA VFD 的對象字典中。網絡管理也共享這個對象字典。網絡管理允許網絡管理者（HSE NMgr） 通過使用與他們相關的網絡管理代理（HSE NMA） 在HSE 網絡上執行管理操作。HSE NMA 負責管理HSE 設備中的通信棧。HSE NMA 充當了FMS VFD 的角色， HSE NMgr 使用FMS 服務訪問HSE NMA 內部的對象。

FF 支持以下拓撲結構：

每個物理設備通過提供一個或多個應用進程， 執行整個系統的一部分工作， 應用進程之間的通信通過應用層協議實現。

EPA

由浙江大學牽頭， 重慶郵電大學作為第四核心成員制定的新一代現場總線標準———《用于工業測量與控制系統的EPA 通信標準》（簡稱EPA 標準） 成為我國第一個擁有自主知識產權并被IEC 認可的工業自動化領域guojibiaozhun（IEC/ PAS 62409—2005）。

EPA 系統是一種分布式系統， 它是利用ISO/ IEC 8802 -3、IEEE 802. 11、IEEE 802. 15等協議定義的網絡， 將分布在現場的若干設備、小系統以及控制、監視設備連接起來， 使所有設備一起運作， 共同完成工業生產過程和操作過程中的測量和控制。EPA 系統可以用于工業自動化控制環境。

EPA 標準定義了基于ISO/ IEC 8802 - 3、IEEE 802. 11、IEEE 802. 15、RFC 791、RFC768 和RFC 793 等協議的EPA 系統結構、數據鏈路層協議、應用層服務定義與協議規范， 以及基于XML 的設備描述規范。

EPA 采用邏輯隔離式微網段化技術， 形成了“總體分散、局部集中” 的控制系統結構，如圖2所示。

圖6　EPA 系統的網絡拓撲結構

L1 網段和L2 網段是按照它們在控制系統中所處的網絡層次關系的不同而劃分的， 它們本質上都遵循同樣的EPA 通信協議。現場設備層L1 網段在物理接口和線纜特性上必須滿足工業現場應用的要求。

無論是監控層L2 網段， 還是現場設備級L1 網段， 均可分為一個或幾個微網段。一個微網段即為一個控制區域， 用于連接幾個EPA 現場設備。在一個控制區域內，EPA 設備之間互相通信， 實現特定的測量和控制功能。一個微網段通過一個EPA 網橋與其他微網段相連。

一個微網段可以由以太網、無線局域網或藍牙3 種網絡類型中的一種構成， 也可以由其中的兩種或3 種組合而成， 但不同類型的網絡之間需要通過相應的網關或無線接入設備連接。

EPA 控制系統中的設備有EPA 主設備、EPA 現場設備、EPA 網橋、EPA 代理和無線接入設備等幾類。

EPA 網橋是可以組態的設備， 具有以下功能：

（1） EPA 通信協議模型

EPA 通信系統的分層結構與OSI 基本通信模型相比較， 主要在應用層之上添加了用戶層；在應用層除了使用HTTP、FTP 等常用通信協議之外， 還加入了EPA 應用層協議；同時在數據鏈路層采用了EPA 通信調度管理實體， 見表1。

表1　EPA 對OSI 模型的映射

EPA 通信協議模型如圖2 所示。除了ISO/ IEC 8802 -3、IEEE 802.11、IEEE 802.15、TCP/ IP、UDP/ IP、SNMP、SNTP、DHCP、HTTP、FTP 等協議組件外， 還包括以下幾個部分：

圖2　EPA 通信協議模型

（2） EPA 應用進程

在EPA 系統中， 所有的應用進程分為兩類， 即EPA 功能塊應用進程和非實時應用進程， 它們可以在一個EPA 系統中并行運行。非實時應用進程是指基于HTTP、FTP 以及其他IT 應用協議的應用進程， 如HTTP 服務應用進程、電子郵件應用進程、FTP 應用進程等。也就是通用的以太網通信應用進程。

EPA 功能塊應用進程是指根據IEC 61499 協議定義的“工業過程測量和控制系統用功能模塊” 和IEC 61804 協議定義的“過程控制用功能塊” 所構成的應用進程。在功能塊之間的互操作被模型化為將一個功能模塊的輸入鏈接到另一個功能模塊的輸出。功能模塊間的鏈接存在于功能塊應用進程之內和之間。位于同一個設備中的功能模塊之間的接口由本地定義。不同設備之間的功能塊使用EPA 應用層服務。