現場總線的基礎是數字通信， 通信就必須有協議。從這個意義上講， 現場總線就是一個定義了硬件接口和通信協議的標準。guojibiaozhun化組織（ISO） 的開放系統互聯（OSI） 協議，是為計算機互聯網而制定的七層參考模型， 它對任何網絡都是適用的， 只要網絡中所要處理的要素是通過共同的路徑進行通信的。目前， 各個公司生產的現場總線產品沒有一個統一的協議標準， 但是各公司在制定自己的通信協議時， 都參考OSI 七層協議標準， 且大多采用了其中的第1 層、第2 層和第7 層， 即物理層、數據鏈路層和應用層， 并增設了第8 層， 即用戶層。

1. 物理層

物理層定義了信號的編碼與傳送方式、傳送介質、接口的電氣及機械特性、信號傳輸速率等。現場總線有兩種編碼方式：Manchester 和NRZ。前者同步性好， 但頻帶利用率低， 后者剛好相反。Manchester 編碼采用基帶傳輸， 而NRZ 編碼采用頻帶傳輸。調制方式主要有CPFSK 和COFSK。現場總線傳輸介質主要有有線電纜、光纖和無線介質。

2. 數據鏈路層

數據鏈路層又分為兩個子層， 即介質訪問控制（MAC） 層和邏輯鏈路控制（LLC） 層。MAC 層功能是對傳輸介質傳送的信號進行發送和接收控制；而LLC 層則是對數據鏈進行控制， 保證數據傳送到指定的設備上。現場總線網絡中的設備可以是主站， 也可以是從站。主站有控制收發數據的權力， 而從站則只有響應主站訪問的權力。

關于MAC 層， 目前有3 種協議：

（1） 集中式輪詢協議

集中式輪詢協議基本原理是網絡中有主站， 主站周期性地輪詢各節點， 被輪詢的節點允許與其他節點通信。

（2） 令牌總線協議

這是一種多主站協議， 主站之間以令牌傳送協議進行工作， 持有令牌的站可以輪詢其他站。

（3） 總線仲裁協議

總線仲裁協議機理類似于多機系統中并行總線的管理機制。

3. 應用層

應用層可以分為兩個子層， 上面子層是現場總線信息規范子層（FMS）， 它為用戶提供服務； 下面子層是現場總線訪問子層（FAS）， 它實現數據鏈路層的連接。

應用層的功能是進行現場設備數據的傳送及現場總線變量的訪問。它為用戶應用提供接口， 定義了如何應用讀、寫、中斷和操作信息及命令， 同時定義了信息、句法（包括請求、執行及響應信息） 的格式和內容。應用層的管理功能在初始化期間初始化網絡， 指定標記和地址。同時按計劃配置應用層， 也對網絡進行控制， 統計失敗和檢測新加入或退出網絡的裝置。

4. 用戶層

用戶層是現場總線標準在OSI 模型之外新增加的一層， 是使現場總線控制系統開放與可互操作性的關鍵。

用戶層定義了從現場裝置中讀、寫信息和向網絡中其他裝置分派信息的方法， 即規定了供用戶組態的標準“功能模塊”。事實上， 各廠家生產的產品實現功能塊的程序可能完全不同， 但對功能塊特性描述、參數設定及相互連接的方法是公開統一的。信息在功能塊內經過處理后輸出， 用戶對功能塊的工作就是選擇“設定特征” 及“設定參數”， 并將其連接起來。功能塊除了輸入、輸出信號外， 還輸出表征該信號狀態的信號。

現場總線技術的發展趨勢

現場總線技術已成為工業自動化領域廣為關注的焦點。國際上現場總線的研究、開發，使測控系統沖破了長期封閉系統的禁錮， 走上開放發展的征程， 這對我國現場總線控制系統的發展是個極好的機會， 也是一次嚴峻的挑戰。現場總線技術是控制、計算機、通信技術的交叉與集成， 涉及的內容十分廣泛， 應不失時機地抓好我國現場總線技術與產品的研究與開發。

自動化系統的網絡化是發展的大趨勢， 現場總線技術受計算機網絡技術的影響是十分深刻的。現在網絡技術日新月異， 發展十分迅猛， 一些具有重大影響的網絡新技術必將進一步融合到現場總線技術之中， 這些具有發展前景的現場總線技術有：

現場總線屬于尚在發展的技術， 我國在這一技術領域還剛剛起步。了解國際上該項技術的現狀與發展動向， 對我國相關行業的發展， 對自動化技術、設備的更新， 無疑具有重要的作用。總體來說， 自動化系統與設備將朝著現場總線體系結構的方向前進， 這一發展趨勢是肯定的。既然是總線， 就要向著趨于開放統一的方向發展， 成為大家都遵守的標準規范。但由于這一技術所涉及的應用領域十分廣泛， 幾乎覆蓋了所有連續、離散工業領域， 如過程自動化、制造加工自動化、樓宇自動化、家庭自動化等， 眾多領域， 需求各異， 一個現場總線體系下可能不止容納單一的標準。另外， 從以上介紹也可以看出， 幾大技術均具有自己的特點， 已在不同應用領域形成了自己的優勢。加上商業利益的驅使， 它們都正在十分激烈的市場競爭中求得發展。

有理由認為：在從現在起的未來10 年內， 可能出現幾大總線標準共存， 甚至在一個現場總線系統內， 幾種總線標準的設備通過路由網關互連實現信息共享。