工业网络可能非常复杂。早在 20 世纪 80 年代，人们就清楚地认识到，系统的数字控制需要系统参与者之间尽可能无差错的通信。因此，为逐步实现系统自动化，应将尽可能多的设备连接到系统控制装置上。然而，尽可能多的设备通常意味着大量的布线工作，因为布线总是并行进行的，所有参与者都被单独连接到控制装置上。
人们对串行电缆的需求不断增长。因此，当时推出的现场总线技术只通过一根电缆进行通信，以比特的形式一个接一个地传输信息，而不是并行传输。
现场总线 是总线系统 ，用于连接传感器和执行器，与控制计算机(PLC)交换信息。 这意味着，，从 PLC 到不同设备参与者之间的数据连接是通过总线电缆 建立的。
大多数现场总线都基于主从流程。主站负责过程控制，而从站则执行分配给它们的通信任务。
在第 1 部分中，国际标准 IEC 61158（工业通信网络 - 现场总线规范）定义了现场总线的概念，并在其他部分中对使用现场总线建立的各种系统进行了标准化。
现场总线仅通过一根电缆进行通信。这样做有以下优势：
| 优势 | 说明 |
|---|---|
| 简单 | 通信是通过一根电缆进行的，这使得现场总线系统的安装规划项目变得简单快捷。单根电缆意味着更少的安装工作和更简化的控制柜。 |
| 可靠性 | 现场总线系统内的短信号路径提高了通信的可靠性。主站到从站的通信路径几乎会自动创建冲突保护。 |
| 故障保护 | 现场总线系统可提供更强的抗干扰保护，尤其是在使用模拟值时。 此外，由于系统简单，在出现故障时可以很容易地排除故障。 |
| 标准化 | 现场总线系统的协议是标准化的，可与不同制造商生产的不同设备配合使用。作为客户，您无需对单一制造商作出承诺。 |
| 灵活性 | 该系统可轻松扩展，并可灵活添加传感器和执行器。 |
| 改造 | 现场总线技术通常可以很好地集成到以太网系统中，从而可以方便地更换技术。 |
现场总线系统很少根据技术标准来选择，而是根据所使用的可编程逻辑控制器 (PLC) 的类型来选择。因此，每家 PLC 制造商都倾向于采用现场总线技术并对其应用进行优化，这样传感器和执行器就能在不受干扰或无延迟的情况下交换信息。
所有现场总线都具有相同的基本功能，即循环传输输入和输出数据。各种现场总线系统之间的技术差异在于：
根据网络在应用环境中必须满足的技术要求，可以使用不同的总线系统。
以下将讨论简单的 S/A 接线（将传感器和执行器相互连接起来）以及更复杂的现场总线（在分散的外围设备和控制器设备之间建立网络）。
了解有关现场总线技术主要协议标准的更多信息：
如果需要将传统传感器和执行器连接到上级网络层，一般可以使用铜质 S/A 电缆以及各种不同的总线组件。在传感器/执行器简单布线的情况下，只传输简单的电压或电流。没有通过协议进行面向软件包的通信。
AS-i（执行器传感器接口）是世界上用于较低工艺水平的标准化现场总线系统。这种简单的连接系统只需使用一个端口和一条带有两个缓冲光纤的电缆，就能将多达 31 个传感器和执行器/AS-i 模块与控制层连接起来。在这种情况下，AS-i 电缆不仅负责交换数据，还负责为从属设备供电。长度 100 米的电缆，循环传输速率可达到 ≤ 5 毫秒。因此，这一开放式行业标准（不与特定制造商绑定）能够在工业自动化领域实现快速、高效的布线，从而最终降低成本。
AS International Association e.V. 致力于 AS-i 协议标准的扩展和标准化。LAPP 是该协会的成员，在进一步制定标准方面发挥着积极作用。
PROFIBUS（过程现场总线）是一种现场总线通信标准，也是目前世界上领先的现场总线之一。它使低层现场设备（分散式外围设备，从属设备）和高层控制单元（中央主控设备）之间能够循环交换数据。现在，它已成为制造技术、工艺技术和工程中使用的重要通信协议。主从系统可使用双绞线和光纤电缆。
如果需要更高的速度，可以使用具有以太网功能的 PROFINET。
LAPP 是用户组织 PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. 的成员。(PNO) 并在进一步开发 PROFIBUS 方面发挥着积极作用。
主要使用以下两种 PROFIBUS 形式。
Profibus DP
制造技术中的现场总线通信可采用单主站设置或多主站系统（即一个总线上连接多个主站）来处理。主服务器以循环间隔查询来自从服务器的输入信息并返回输出信息。PROFIBUS DP 系统有不同的版本可供选择：
PROFIBUS DP 的传输速率为 12 Mbit/s，在一个网络中最多可连接 126 台设备（主站和从站）。
PROFIBUS PA
PROFIBUS PA 用于过程自动化应用中的通信。由于功率有限，PROFIBUS PA 非常适合在潜在爆炸性环境中使用。31.25 kbit/s 的传输速率允许较长的电缆路径和较高的抗电磁干扰能力。
LAPP 的 UNITRONIC® 系列（电缆）和 EPIC Data 系列（连接器）中符合 PROFIBUS 标准的产品名称中，"BUS DP "表示 PROFIBUS DP，"PA "表示 PROFIBUS PA。
CANopen 标准采用了最初为汽车行业开发的 CAN（控制器局域网）现场总线系统，并将其扩展为一个通信配置文件。这使得 CANopen 成为一种开放式协议标准，不仅可用于自动化技术领域，还可用于许多其他行业，如医疗、铁路等，主要集中在欧洲。
在串行 CAN 系统中，数据以循环和事件驱动两种telegrams形式交换，交换通过 OSI 模型的前两层进行管理。在同一层级的网络参与者可在 40 米长的电缆上以高达 1 Mbit/s 的安全数据传输速率向总线独立传输信息。在这个过程中，数据是实时交换的。
在更高层次的 CANopen 系统中，集成了一个应用层来提供通信配置文件。通过标准化接口，该配置文件可单独处理网络中使用的设备类别的设备和应用配置文件。因此，通信配置文件可控制哪些报文用于交换哪些设备数据。
CANopen 由 CiA（自动化 CAN）负责维护。
在亚洲，CC-Link 是领先的开放式行业标准，具有明显的确定性特征，用于在控制层和制造层之间交换数据。它有不同的款式。在标准规格中，CC-Link 是一种现场总线系统，在总长度为 100 米的电缆上可实现高达 10 Mbit/s 的数据传输速率，并可与网络中多达 64 台设备进行实时通信。如果网络速度较低，传输距离可延长至 1,200 米。这意味着 CC-Link 也适用于大规模应用。该标准结构简单，适用于各种自动化技术任务。这种网络技术在欧洲的应用也越来越广泛，因为不同制造商的 CC-Link 兼容产品可以较容易地集成在一起。
您可以在 CC-Link IE 下找到有关基于以太网的 CC-Link 变体的更多信息。
CC-Link 由 CLPA（CC-Link 合作伙伴协会）用户组织负责标准化。
LAPP 是 CLPA 的成员，在进一步发展 CC-Link 方面发挥着积极作用。
IO-Link 是首个全球标准化 IO 技术，用于传感器和执行器之间的通信。该技术已实现国际标准化，并在IEC 61131-9 标准中进行了定义。
该技术基于点对点通信，使用 3 芯传感器-执行器连接。IO-Link 不是现场总线，而是一种连接技术 。它与现场总线无关，可集成到所有现场总线中。IO-Link 系统由一个主站和一个或多个设备（传感器和执行器）组成。主站充当中央 PLC 的接口，控制连接的设备。通过双向通信，IO-Link 可对传感器和执行器进行高级诊断。例如，这使得远程维护设备成为可能。
IO-Link 的特点是传输速度高，可达 4.8 kBaud、38.4 kBaud 和 230.4 kBaud。通过 IO-Link 协议，数据会接连快速发送。这种连接技术只需很小的空间，从而实现了传感器和执行器之间智能通信的微型化。
