شبکه های صنعتی

یکی از مهمترین بخش های سیستم اسکادا که تا حدود بسیار زیادی برروی کارآیی سیستم تاثیر گذار می باشد، پروتکل های ارتباطی مورد استفاده جهت تبادل اطلاعات می باشد. این مبحث را با ذکر یک مثال آغاز می نماییم، یک شبکه توزیع انرژی الکتریکی را در نظر بگیرید که توسط یک "مرکز عملیات"  اداره می شود.

ایستگاه های فرعی این شبکه، دارای تجهیزات زیادی مانند مدارشکن ها، حسگرهای جریان و مبدل های ولتاژ می باشند که مانیتور کردن آنها ضروری است. بدین منظور، معمولا یک و یا چند کامپیوتر در ایستگاه فرعی قرار داده می شوند تا داده ها را جمع آوری و برای ایستگاه مرکزی ارسال نمایند. در مرکز عملیات، داده های ارسال شده از ایستگاه های فرعی توسط یک کامپیوتر ( یا مجموعه ای از کامپیوترها ) ذخیره گردیده و در هر لحظه، وضعیت کل شبکه برای اپراتورها نمایش داده می شود.

چنین سازمانی به دو دلیل نیازمند به تدوین و استاندارد سازی پروتکل های ارتباطی می باشد. نخستین دلیل، ایجاد هماهنگی بین ایستگاه های فرعی و مرکز عملیات برای تبادل داده ها و دستورات کنترلی و دلیل دوم، امکان استفاده از تجهیزات عرضه شده توسط سازندگان مختلف در صورت وجود استانداردی مشترک بین آنها، می باشد.

در صورت تحقق این امر و استاندارد شدن پروتکل های ارتباطی، فروشندگان سیستم ها تنها در زمینه تقویت امکانات کامپیوتری، کاهش قیمت و افزایش کیفیت به رقابت پرداخته و در زمینه توسعه پروتکل ها با یکدیگر همکاری خواهند نمود. در چنین شرایطی، یک سازمان   می تواند تجهیزات مورد نیاز خود را از فروشندگان مختلف تهیه نموده و اطمینان داشته باشد که این تجهیزات با هم سازگار خواهند بود.

در یک سیستم سرپرستی کنترل و جمع آوری داده ( SCADA )، واحدهای کنترل از راه دور ( RTU ها ) هیچگونه اطلاعاتی درباره مشخصات حقیقی سیستم مانیتور شده نداشته و تنها به مانیتور و ذخیره نمودن برخی از مقادیر و دریافت و اجرای دستورات کنترلی می پردازند. برخی از این دستورات مربوط به تنظیم سطوح خروجی ها و بخشی دیگر شامل درخواست هایی برای جمع آوری و ارسال اطلاعات به پایگاه مرکزی می باشند. 
ایستگاه مرکزی سیستم SCADA بخشی از سیستم است که باید نسبت به پارامترهای اندازه گیری شده، درک فیزیکی داشته باشد تا قادر به صدور دستورات کنترلی باشد. ایجاد هماهنگی بین RTU ها و ایستگاه مرکزی، منوط به استاندارد نمودن فرمت داده ها و نحوه آدرس دهی آنها یعنی تدوین پروتکل های ارتباطی می باشد. 

هر پروتکل در سیستم SCADA از دو مجموعه پیام تشکیل شده است:

 پروتکل ارباب : شامل عباراتی معتبر برای آغاز کار و یا ارسال پاسخ توسط ایستگاه مرکزی

پروتکل RTU: شامل عباراتی معتبر برای آغاز کار و یا ارسال پاسخ به MTU توسط یک RTU .

در ادامه و قبل از وارد شدن به بحث پروتکل های ارتباطی و یا به بیان بهتر شبکه های صنعتی، جهت آشنایی بیشتر با مفاهیم مطرح در این حوزه، به بررسی شبکه های کامپیوتری می پردازیم.

شبکه های صنعتی

در این بخش به معرفی اصول اولیه شبكه های صنعتی و بررسی چندین شبكه صنعتی معروف می پردازیم.

لایه های شبکه

موسسه ISO استاندارد OSI را جهت برقراری امكانات ارتباطی به هم پیوسته باز توسعه داده است. زمانی كه مدل مرجع OSI تقریبا 20 سال پیش توسعه داده شده بود، از آن به عنوان یك روش بنیادی برداشت می شد. سازندگان كامپیوتر در آن زمان مشتریان را در یك وضعیت استفاده از وسایل اختصاصی خود قفل كرده بودند. مدل OSI فرآیندهای متفاوت مورد نیاز در ارتباطات را به هفت لایه مجزای عملیاتی دسته بندی می كند.

لایه ها بر اساس ترتیب طبیعی وقایعی كه در خلال نوبت كاری ارتباط رخ می دهند، سازماندهی شده اند. 

این هفت لایه عبارتند از:

1.    لایه كاربردی
2.    لایه نمایش    
3.    لایه جلسه
4.    لایه حمل
5.    لایه شبكه
6.    لایه پیوند داده ها
7.    لایه فیزیكی
لایه های 1 تا 3 دسترسی به شبكه را فراهم می سازند در حالی كه لایه های 4 تا 7 تامین امكانات و پشتیبانی از ارتباطات را در بر می گیرند. 

در ادامه به طور مختصر به بررسی هر کدام از این لایه ها می پردازیم.:

لایه 1- لایه فیزیكی: 

آخرین لایه را، لایه فیزیكی می نامیم. این لایه مسئولیت انتقال بیت ها را به عهده دارد. بسته های داده را از لایه 2 می پذیرد و ساختار و محتویات سریالی آنها را به صورت یك بیت در هر مقطع زمانی انتقال می دهد. همچنین مسئولیت پذیرش داده های دریافتی را یك بیت در هر مقطع زمانی بر عهده دارد. این جریانات داده ای سپس به لایه پیوند داده ها جهت بسته بندی مجدد ارسال می شوند. 

لایه 2- لایه پیوند داده ها: 

این لایه دارای دو مسئولیت ‌ارسال و دریافت می باشد. این لایه همچنین مسئولیت فراهم نمودن اعتبار داده های در حال انتقال را نیز بر عهده دارد. در قسمت ارسال،‌ لایه پیوند    داده ها مسئول دستورات بسته بندی، داده ها و چارچوب ها می باشد. ی ك چارچوب یك ساختار بومی برای لایه پیوند داده ه می باشد كه شامل اطلاعات كافی جهت تضمین موفقیت آمیز انتقال داده ها در یك شبكه محلی به سمت مقصد می باشد. 

لایه 3- لایه شبكه: 

: لایه شبكه مسئولیت برقراری مسیر جهت استفاده بین كامپیوترهای مبدا و مقصد را بر عهد دارد. این لایه فاقد هرگونه مكانیزم های شناسایی و تصحیح خطا می باشد و بنابراین وابسته به سرویس انتقال صحیح از طرف لایه پیوند داده ها می باشد. لایه شبكه جهت برقراری ارتباط با سیستم های كامپیوتری كه فراتر از LAN‌ قرار می گیرند، مورد استفاده قرار می گیرد. این كار را به این دلیل که دارای معماری آدرس گذاری مسیریاب است، می تواند انجام دهد و این نوع آدرس گذاری مجزا و متفاوت با آدرس گذاری لایه 2 می باشد. 

لایه 4- لایه حمل: 

لایه حمل مانند لایه پیوند داده ها سرویس مشابهی كه به عهده گرفتن مسئولیت سلامت انتقال را در بر دارد، ارائه می كند. بر خلاف لایه پیوند داده ها، لایه حمل می تواند این عملیات را فراتر ار محدوده LAN فراهم سازد. همچنین می تواند بسته هایی را که به وسیله مسیریاب ها رد شده اند شناسایی نموده و به صورت خودكار، تقاضای انتقال مجدد را تولید نماید. عملیات مهم دیگر لایه حمل، مرتب سازی بسته هایی می باشد كه به صورت نامرتب دریافت شده اند. 

لایه 5- لایه جلسه: 

پنجمین لایه مدل OSI‌را لایه جلسه می نامند. این لایه به عنوان یك لایه مجزا به كار گرفته نمی شود و تعداد زیادی از پروتكل ها عملیات این لایه را در لایه های حمل قرار می دهند. تابع عملیاتی لایه جلسه OSI، مدیریت جریان ارتباطات در خلال یك ارتباط بین دو سیستم كامپیوتری می باشد. این جریان ارتباطاتی به عنوان یک جلسه شناخته شده است. 

لایه 6- لایه نمایش: 

لایه نمایش مسئولیت مدیریت چگونگی كدگذاری داده ها را بر عهده دارد. كامپیوترها از یك روش كدگذاری مشابه استفاده نمی كنند و لایه نمایش مسئول فراهم نمودن ترجمه بین روش های كدگذاری نا سازگار داده ها مانند اسكی می باشد. 

لایه 7- لایه كاربردی: 

بالاترین لایه در مدل OSI‌ را لایه كاربردی می نامیم. این لایه شامل برنامه های كاربردی كاربر نمی باشد. در عوض رابط مورد نیاز بین برنامه های كاربردی و سرویس های شبكه را فراهم می سازد. 

انواع توپولوژی شبكه

شبکه های کامپیوتری را از جهت وسعت ناحیه تحت پوشش می توان به سه قسمت LAN ، MAN و WAN تقسیم بندی نمود. شبکه های محدود در حد یک ساختمان را LAN ، در حد یک شهر را MAN و بزرگتر از آن را WAN می نامند. البته استفاده از تکنولوژی فیبر های نوری اجازه داده است که شبکه ها ی LAN تا چندین کیلومتر هم گسترش پیدا کنند.
Ethernet یک تکنولوژی LAN نسبتا ارزان، دارای سرعت خوب و بسیار مقبول می باشد. طبق استاندارد IEEE 802.3 ، Ethernet LAN  نوعا از کابل هم محور یا درجات مشخصی از سیمهای جفت بهم تابیده استفاده می کند. Ethernet در LAN های بی سیم هم مورد استفاده قرار می گیرد.

در این حالت، یک فرستنده/گیرنده به نام نقطه دسترسی، با استفاده از کابل  Ethernet استاندارد در یک نقطه ثابت، به شبکه سیم کشی شده، متصل می شود. حداقل وظیفه این نقطه دسترسی، دریافت، ذخیره و ارسال داده ها بین LAN بی سیم و زیرساختار سیم کشی شده شبکه است. هر نقطه دسترسی، دارای تعداد محدودی کاربر بوده و ناحیه جغرافیایی محدودی را تحت پوشش قرار می دهد.
برای اداره چند تقاضای همزمان، Ethernet از روش دسترسی  CSMA/CD بهره می برد. در این روش، تمامی کاربران به خط انتقال داده گوش می دهند تا بازه زمانی خالی را برای ارسال پیدا کنند. پس از یافتن بازه خالی، ارسال شروع می شود. اگر برخوردی بین داده های مختلف روی دهد، هر کدام از آنها به اندازه یک زمان تصادفی صبر می کنند و در صورت مسکوت بودن کانال، ارسال را دوباره آغاز می کنند.
اکثر سیستمهای Ethernet نصب شده، 10BASE-T نام دارند که سرعتهایی تا 10 مگا بیت بر ثانیه را پشتیبانی می کنند. Ethernet سریع یا 100BASE-T ، سرعتهایی تا 100 مگا بیت بر ثانیه را پشتیبانی کرده و معمولا بعنوان سیستم پشتیبان شبکه های 10BASE-T مورد استفاده قرار می گیرد. در Ethernet گیگا بیت، این سرعت تا 1 گیگا بیت بر ثانیه نیز می رسد. استانداردی که مشخصات Ethernet را توضیح داده، IEEE 802 است. IEEE 802.1  استانداردهای مربوط به مدیریت شبکه را بیان می کند.

در IEEE 802.2 ، به لایه پیوند داده در مدل مرجع  OSI پرداخته می شود. این استاندارد لایه مربوطه را به دو زیر لایه به نام های  LLC و  MAC تقسیم می کند. لایه MAC در شبکه های گوناگون متفاوت بوده و جزئیات استاندارد آنها در IEEE 802.3 تا IEEE 802.5 آمده است. مسائل مربوط به Ethernet بی سیم نیز در استاندارد IEEE 802.11 خلاصه می شود.

توپولوژیهای مربوط به شبکه های LAN را می توان به چهار دسته تقسیم بندی کرد: توپولوژی باس، حلقوی، ستاره و درختی. در توپولوژی باس تمامی وسائل به یک کابل مرکزی به نام باس متصل می شوند. در توپولوژی حلقوی، وسائل در قالب یک حلقه طوری بهم متصل می شوند، که هر وسیله تنها با دو وسیله دیگر ارتباط مستقیم خواهد داشت. توپولوژی حلقوی نسبتا گران بوده و نصب مشکلی دارد. اما پهنای باند بیشتری عرضه کرده و می تواند ناحیه بزرگتری را تحت پوشش قرار دهد. در توپولوژی ستاره تمامی وسائل به یک هاب  مرکزی وصل می شوند.

این شبکه ها نصب و مدیریت راحتی داشته، اما هنگام عبور داده ها از هاب، تنگراه های زیادی رخ می دهد. در توپولوژی درختی با ترکیبی از توپولوژیهای  باس و ستاره روبرو هستیم. در حالت کلی، یک شبکه کامپیوتری ترکیبی از توپولوژیهای بیان شده را در بر می گیرد.

محدودیتهای عملی در استفاده از Ethernet ، به طول کابل، استفاده همزمان از شبکه و تراکم داده ها بر می گردد. بدلیل تضعیف زیاد سیگنال در کابل، نمی توان وسعت شبکه را بدون قید و شرط افزایش داد. استفاده از پروتکل دسترسی CSMA/CD باعث می شود که در هر زمان، تنها یک وسیله قادر به ارسال یا دریافت داده ها باشد.

در صورتی که هر قسمت شبکه متصل به تعداد زیادی ایستگاه کاری باشد و هر قسمت، ترافیک قابل ملاحظه ای بوجود بیاورد، آنگاه تعداد زیادی ایستگاه در هر لحظه از  زمان درخواست ارسال خواهند داشت. تحت این شرایط برخورد بین سیگنالها زیاد شده و ممکن است باعث مختل شدن کار شبکه گردد. برای غلبه بر مشکلات یاد شده از پلها استفاده می شود.

پلها به دو یا چند بخش شبکه وصل شده و قطر شبکه را مانند یک تکرارگر افزایش می دهند. اما بر خلاف آنها به تنظیم ترافیک داده نیز کمک می کنند.  قادر به ارسال و دریافت هستند و هیچ ترافیکی را شروع نمی کنند، بلکه فقط مانند یک تکرارگر، آنچه را که به آنها می رسد، منعکس می کنند.

همانطور که تکنولوژی اطلاعات پیوسته در حال رشد است، شبکه های کامپیوتری (LAN,MAN,WAN,Ethernet) نیز به همراه آن ارتقاء پیدا می کنند. اخیرا توجه زیادی به استفاده از این شبکه ها در کاربردهای اتوماسیون شده است. اما همانند بقیه سیستمهای مخابراتی، استفاده از آنها نیز مزایا و معایبی دارد. هزینه بکارگیری آنها، در درجه اول وابسته به مالکیت آنهاست. در صورتیکه رسانه انتقال داده در آنها، یکی از رسانه های موجود باشد، هزینه زیادی در بر ندارد.

در اینحالت، هزینه های تحمیل شده تنها هزینه های مربوط به اختصاص پهنای باند و تجهیزات مورد نیاز برای کاربردهای اتوماسیون است. اما در غیر اینصورت، ایجاد شبکه هایی مانند WAN که منحصرا در اختیار بهره برداران شبکه های برق باشد، هزینه زیادی در بر خواهد داشت.

با اینکه استفاده از آنها پیچیدگی زیادی دارد، قابلیتهایی از جمله نرخ ارسال بالا، قابلیت اطمینان بالا، قابلیت مخابره جفت به جفت در بین تجهیزات و سازگاری عالی با پروتکلهای پیشرفته باعث جذابیتشان می شود. استفاده از آنها در کاربردهای اتوماسیون توزیع، ممکن است به شکلهای گوناگون دیده شود، یک شبکه Ethernet در یک پست، که قابلیت مخابره بین تجهیزات و جمع آوری اطلاعات مورد نیاز از آنها را فراهم می کند، یک شبکه WAN در بین چندین پست، که ضمن ارتباط با یکدیگر، تجهیزات شبکه برق را نیز پوشش می دهند، یک پست اصلی که با چندین پست فرعی دیگر یک شبکه MAN ستاره را تشکیل می دهند و غیره. در هر یک از این حالات، مخابرات ممکن است از طریق ارسال رادیویی، سلولی، PLC ، خطوط تلفن، فیبرهای نوری، مایکروویو و یا ترکیبی از آنها صورت گیرد.

مزیت های استفاده از شبکه های صنعتی

در شبكه های كامپیوتری سرعت انتقال داده، قابل پیش بینی بودن، مدت زمان سرویس دهی ایستگاه و اعتماد پذیری، از عواملی است كه اهمیت كمتری نسبت به شبكه های صنعتی دارد. از آنجا كه شبكه های صنعتی در محیط های حساس به زمان به كار گرفته می شوند لازمست فرمان ها با دقت بسیار بالا در شبكه ارسال و قطعیت دریافت آن توسط ایستگاه مورد نظر در استاندارد، لحاظ شده باشد. 

شبكه های ارتباطی صنعتی معمولا در لایه كاربردی پیچیدگی كمتری دارند و برخی از تجهیزات شبكه های كامپیوتری نظیر دستگاه مسیریاب و یا دروازه در آن نقشی ندارند و لیكن احتیاج مبرم به قابلیت اعتماد و اجرای سریع و قابل پیش بینی دارند زیرا ارتباطات محیط های صنعتی معمولا نویز پذیرتر و خشن تر و با شانس بیشتری در تصادف داده ها انجام می شود

یكی از دلایل مهم انتخاب فیلدباس ها، كاستن از حجم زیاد و پیچیدگی سیم كشی است. علاوه بر آن این شبكه ها مزایای دیگری نظیر سادگی سیم كشی، سهولت اضافه نمودن كنترلر جدید و غیره را دارا می باشند. 

با در نظر گرفتن موارد فوق، نیازمندیهای شبكه را می توان به صورت زیر بیان نمود: 

1.    تكنیك بهینه سازی قیمت سیم كشی
2.    بالا بردن قابلیت اطمینان كل سیستم و كاستن از زمان تعمیر و نگهداری آن
3.    سرعت بالای عیب یابی سیستم
4.    انعطاف پذیری كل سیستم. اگر هر جز سیستم كنترل به جابجایی نیاز داشته باشد تنها با انتقال نقطه دسترسی به شبكه می توان به سادگی اقدام به جابجایی نمود. 
5.    سهولت تنظیم پارامترهای گره های كنترل و ‌شبكه سنسور محرك. تنظیم این پارامترها می تواند در هر نقطه ای از شبكه صورت بگیرد. 
6.    سرعت ارتباط، كه یكی از مهمترین پارامترهای شبكه می باشد.
7.    نوع خط انتقال از دیگر نیازمندیهای پروتكلهای ارتباطی می باشد. ارتباط واقعی اطلاعات به خط انتقال از طریق مدارهای واسطه ای موسوم به ‏فرستنده گیرنده Transceiver‌ میسر است. روش های مختلفی برای انتقال اطلاعات وجود دارد از قبیل ارتباط با سیم با كوپلینگ خازنی، ارتباط با سیم با كوپلینگ سلفی، ارتباط رادیویی، فیبر نوری و غیره.
8.    توپولوژی سیستم و تعداد گره های آن تاثیر به سزایی روی پیچیدگی و كیفیت كار دارد. در كاربردهای فیلدباس توپولوژی باس ترجیح داده می شود. 

انجمن VDMA آلمان طی یك برآوردی در خصوص نیاز شركت های صنعتی به نتایج زیر رسیده است:

1.    بیشتر شركت ها احتیاج به انتقال داده به طور متناوب دارند. 
2.    نرخ مورد نیاز این سیكل انتقال داده حدود 10 میلی ثانیه می باشد.
3.    ارتباط باید واقعه گرا (Event Driven)‌ باشد.
4.    توپولوژی باس بیشتر از همه مورد نیاز است. 
5.    شبكه با طول 100 متر كافیست.
6.    كابل شیلددار بهم تابیده بیشتر از دیگر كابل ها مطلوب است.
7.    گره های هوشمند كه در آنها امكاناتی نظیر حافظه و تنظیم پارامترها وجود دارد نسبت به گره های معمولی ارجحیت دارند. 

انواع پروتكل های لایه فیزیكی در شبكه های صنعتی

قبل از وارد شدن به مقوله پروتکل های ارتباطی، به بررسی مرسوم ترین پروتكلهای لایه فیزیكی درشبكه های صنعتی خواهیم پرداخت. مشخصات کلی این پروتکل ها در جدول (1) نمایش داده شده است. در ادامه به طور مختصر به بررسی هر کدام از این پروتکل ها می پردازیم. 

جدول 1: مقایسه ویژگیهای کلی پروتکل های لایه فیزیکی شبکه های صنعتی

	RS232	RS485	HART	H1	H2
سیگنال	مثبت و منفی 12	مثبت و منفی 5	5/0 ولت پیك نو پیك	9/0 ولت پیك تو پیك	7 ولت پیك تو پیك
خطوط بالانس	خیر	بله	خیر	بله	بله
سرعت	تا 115 كیلو	تا 1 مگا	تا 2/1 كیلو	تا 25/31 كیلو	1 مگا یا 5/2 مگا
فاصله	16 متر	1200 متر	2000 متر	1900 متر	750 و 500 متر
چند انشعابی	خیر	بله	بله	بله	بله
انتقال تغذیه روی گذرگاه	خیر	خیر	بله	بله	بله

 

RS-232

معمولی ترین و همگانی ترین استاندارد لایه فیزیكی می باشد كه سیر تكاملی آن از RS232-C تا RS232-F است. حداكثر سرعت انتقال داده به علت دامنه و ولتاژ زیاد نسبت به پروتكل های دیگر كمتر است. حداكثر فاصله دو ایستگاه 16 متر است و دو نوع سیم بندی 9 و 25 رشته در آن استاندارد شده است.

RS-449

این استاندارد جایگزین RS232 در سرعت های بالاتر از 20kps شده است. دو نوع اتصال 9 و 37 رشته ای برای آن معرفی شده است. 

RS-530

این استاندارد توسعه یافته RS-449 و RS-232 است و برای سرعت های بالاتر از 20kps مناسب می باشد. این استاندارد از خطوط بالانس و برای اتصال از DB-25‌ استفاده می نماید. به هر دو صورت سنكرون و آسنكرون قابل استفاده بوده و می تواند در دو حالت دو سویه كامل و یك سویه كار نماید. فاصله دو ایستگاه طبق استاندارد حداكثر 60 متر می باشد. 

RS-423

این استاندارد در حقیقت توسعه یافته استاندارد RS232 می باشد. تغییرات اساسی آن افزایش تعداد ایستگاههای گیرنده، مسافت ارسال و سرعت می باشد. این پروتكل یك فرستنده را به چند گیرنده متصل می كند و حداكثر فاصله انتقال داده برای آن 1200 متر می باشد.
یكی از عوامل محدود كننده سرعت Slew Rate می باشد. بدین معنا كه دامنه ولتاژ در Rs232‌ بالا می باشد و به همین علت دست یافتن به سرعت بالا با توجه به خازن حط و پیچیدگی مدار مشكل است. برای افزایش سرعت لازمست دامنه سطوح ولتاژ كاهش یابد. در همین راستا ولتاژ منطقی 1 در RS423 برابر 6/3- ولت تا 6- ولت می باشد و ولتاژ منطقی صفر، 6/3 ولت تا 6 ولت می باشد. به دنبال این تغییر سرعت انتقال داده در RS423 چهار برابر RS232‌ می باشد. 

RS-422

این استاندارد شباهت زیادی به RS232 دارد، ولی تا 16 گیرنده را پشتیبانی می كند. این پروتكل از خطوط بالانس برای انتقال داده استفاده می كند. این استاندارد اثر نویز پذیری را به شدت كاهش داده است. در ورودی گیرنده ها از تقویت كننده دیفرانسیل استفاده شده است. بیشترین سرعت این پروتكل در 3 متر فاصله، 10Mbps است كه حداكثر فاصله آن می تواند 1200 متر باشد كه به تناسب، سرعت كاهش می یابد. گیرنده و فرستنده در این استاندارد به صورت ولتاژی كار می كند.

RS-485

این استاندارد بیش از 32 فرستنده و گیرنده را پشتیبانی می كند. در این استاندارد می توان بیش از یك گره را به عنوان Master معرفی نمود، زیرا مدارات سه وضعیتی هستند و با كمك یك مدار جانبی حالت های مختلف یك خط را كنترل می كنند و به این روش گره ها هم قابلیت دریافت و هم ارسال خواهند داشت. 
در این پروتكل انتقال داده به صورت جریانی صورت می گیرد. اثر نویز در انتقال جریانی كمتر از ولتاژی است زیرا میزان انرژی كه بتواند جریانی تولید كند و بر سیگنال جریانی اثر بگذارد از معادل ولتاژی بیشتر است. بیشترین مسافت برای ارسال داده 1200 متر است و رعایت حداقل طول برای سیم رابط اتصال كارت شبكه به گذرگاه الزامیست. استفاده فراگیر از RS485 باعث ساخت كارتهای كامپیوتری و انواع مبدل برای این پروتكل شده است. 

گذرگاه H1

این استاندارد در IEC 1158-2 تعریف شده است و با سرعت Kbps 25/31، برای شبكه سازی سطوح بسیار پایین اتوماسیون صنعتی یعنی سنسور و عملگر استفاده می شود. 
در این استاندارد، سیم كشی به صورت زوج سیم به هم تابیده به طول 1900 متر و همچنین 32 دستگاه متصل كه از همان دو سیم تغذیه می شوند، پیاده سازی می شود. در صورتی كه حفاظت و اطمینان واقعی مورد نیاز باشد استاندارد استفاده از 4 دستگاه متصل به شبكه را مجاز می داند. 

 گذرگاه H2

گذرگاهی با سرعت بالا است كه برای ایجاد شبكه در لایه های میانی شبكه های صنعتی مناسب است. تا سرعت 5/2 مگا بیت در ثانیه می تواند اطلاعات را انتقال دهد. این گذرگاه در شبكه foundation Fieldbus مورد استفاده قرار می گیرد.

HART

یك پروتكل ارتباطی است كه به صورت چشمگیری در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. HART از یك فركانس سطح پایین سینوسی برای انتقال داده دیجیتال به مقصد استفاده می كند. این فركانسها برای صفر و یك منطقی 1200 هرتز و 2200 هرتز است كه سرعت انتقال داده در آن به 1200 بیت بر ثانیه محدود می شود كه ضعف عمده این پروتكل ارتباطی است. مزایای این پروتكل عملكرد چند انشعابی،‌ انتقال روی دو رشته سیم، كاركرد مناسب در محیط های پر نویز و قابلیت برقراری ارتباط بین تجهیزات تولید كنندگان مختلف می باشد. 

بررسی چند شبكه صنعتی معروف

در این بخش به بررسی ویژگیهای چندین شبکه صنعتی معروف خواهیم پرداخت. 

DNP3

DNP3 پروتکلی برای ارسال داده ها بین دو نقطه بصورت سریال می باشد و بصورت خاص برای برقراری ارتباط بین تجهیزات ( بین RTU ها، RTU-IED، Master-to-RTU/IED ) و بهینه سازی فرآیند تبادل داده ها و دستورات کنترلی، طراحی شده است. DNP3  یک پروتکل غیر خصوصی است که در دسترس همگان قرار دارد. این پروتکل جهت بهینه سازی ارسال اطلاعات و دستورات کنترلی از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر طراحی شده است. اما پروتکلی تمام منظوره نبوده و برای ارسال متنهای بزرگ، فایلهای عظیم و چند رسانه ای مناسب نیست. 

در ابتدا قبل از ورود به بررسی عمیق تر این پروتکل به تعریف چندین اصطلاح می پردازیم. Server وسیله و یا فرایند نرم افزاری است که داده ها یا اطلاعاتی که واحد دیگری می خواهد، دارا می باشد. کامپیوترهای پست، همان Server ها هستند. Client وسیله یا نرم افزاری است که داده ها را از Server در خواست می کند. یک ایستگاه اصلی ( Master Station ) یک Client است. 

شکل (4-1) رابطه بین Client و Server را نشان می دهد. در این شکل، ایستگاه اصلی یا Client در سمت چپ و ایستگاه فرعی (Slave Station ) یا Server در سمت راست قرار دارد. یک سری از بلاک های مربعی در بالای Server ، بانکهای اطلاعاتی یا وسائل خروجی را نشان می دهند. 

در اینجا، داده ها به صورت آرایه، سازمان دهی می شوند. یک آرایه از ورودیهای باینری، حالت فیزیکی یا منطقی تجهیزات را مشخص می کند. آرایه ورودی آنالوگ، کمیتهای ورودی را که Server  اندازه گیری یا محاسبه می کند، نشان می دهد. یک آرایه از شمارش گرها، کمیتهای عددی مانند کیلو وات ساعت را نشان می دهند که همیشه در حال افزایش هستند ( تا وقتی که به یک مقدار حداکثر رسیده و آنگاه دوباره صفر می شوند و شمارش از ابتدا شروع  می شود). 

خروجیهای کنترل، در آرایه ای که حالت فیزیکی یا منطقی روشن یا خاموش را نشان می دهد، سازمان دهی می شوند. سر انجام، آرایه خروجیهای آنالوگ، کمیتهای فیزیکی یا منطقی آنالوگ مانند نقاط تنظیم کار (SetPoint ) را نشان می دهد. 

Client باید بانک اطلاعاتی خودش را بروز  کند. این کار  با  ارسال درخواست به Server  و آنگاه  دریافت  محتوای  بانک اطلاعاتی او انجام می شود. در شکل (1) فلشها جهت در خواستها (به سمت Server ) و جهت پاسخها (به سمت Client ) را مشخص می کنند. در این شکل Client و Server هر کدام دو لایه نرم افزاری دارند.

. لایه بالایی که لایه کاربرDNP3.0 نام دارد، در Client روی بانک اطلاعاتی نظارت داشته و برای دریافت داده های مورد نیاز، درخواستها را به Server آغاز می کند. در Server ، این نرم افزار وظیفه استخراج داده های درخواست شده (از بانک اطلاعاتی خودش) و ارسال آنها به Client را به عهده دارد.

پروتکل DNP3 نیز همانند پروتکل های خانواده IEC 60870-5، دارای سه لایه و مبتنی بر مدل معماری واسط پیشرفته ( EPA ) می باشد ولی برای سازگاری بیشتر با نیاز گروهی از کاربران ( بویژه صنعت برق )، پاره ای تغییرات در آن انجام شده است. 

داده های ارسال شده از ایستگاه های فرعی به مرکز عملیات عبارتند از:

1.    داده های باینری ورودی برای مانیتور کردن ادوات دو وضعیتی مانند کلید ها 
2.    داده های آنالوگ برای ترسیم شکل موج ولتاژ ها، جریان ها، توان، دما و غیره 
3.    داده هایی که میزان مصرف انرژی را گزارش می دهند 
4.    فایل های شامل اطلاعات پیکر بندی
5.    ایستگاه مرکزی نیز دستورات کنترلی خود را بصورت های زیر صادر می نماید:
6.    دستورات باینری برای ادوات دو وضعیتی 
7.    خروجی های آنالوگ برای تنظیم یک سطح فشار، دما و غیره

شکل (2) معماری های معمول این پروتکل رانشان می دهد. در قسمت بالا، یک سیستم یک به یک ساده با یک Client و یک Server قرار دارد. ارتباط فیزیکی بین این دو، معمولا خط خصوصی یا تلفن است. در نوع دوم که Multidrop نام دارد، Client ، به ترتیب زمانی،  به تک تک Server ها درخواست می فرستد. 

در بعضی از فرمتهای Multidrop ، مخابرات به صورت جفت به جفت صورت  می گیرد. در این نوع، یک ایستگاه در یک حالت نقش Client را داشته ودر حالت دیگر، نقش  ایستگاه Server را بازی می کند. ردیف وسط یک سیستم سلسله مراتبی را نشان می دهد. 

در این طرح، یک ایستگاه در یک لحظه هم نقش Client و هم نقش Server را بازی می کند. هر دو ردیف پایینی، کاربرد متمرکزکننده های داده و مبدلهای پروتکل را نشان می دهند. در این ساختار، یک وسیله، داده ها را از چندین Server در سمت راست شکل جمع آوری کرده و در بانک اطلاعاتی خودش ذخیره می کند. این بانک اطلاعاتی توسطClient  در سمت چپ قابل بازیافت است. این معماری در پستها کاربرد فراوان دارد، زیرا در آنها یک وسیله اطلاعات را از تجهیزات هوشمند محل جمع آوری می کند تا به ایستگاه محلی ارسال کند. برای ارسال مطمئن داده ها و دستورات، نرم افزارDNP3.0 لایه بندی می شود. 

شکل (3) این لایه بندی را نشان می دهد. لایه پیوند، وظیفه ایجاد یک پیوند فیزیکی مطمئن را به عهده دارد. این کار با آشکارسازی خطا انجام می شود. لایه پیوند، بسته ها را که  در اصطلاح  DNP3.0  قاب نام  دارند،  ارسال و دریافت می کند.

یک قاب DNP3.0 شامل بخش سر آیند و بخش داده های اصلی می باشد. شکل (4) قاب ارسالی DNP3.0 را نشان می دهد.  هر قاب با دو بایت سنکرونیزاسیون شروع می شود که کمک می کند تا محل شروع قاب مشخص گردد. Length ، تعداد بایتهای باقیمانده ( که کدهای CRC را شامل نمی شود) مشخص می کند. 

. Link Control بین لایه های پیوند فرستنده و گیرنده قرار داشته و فعالیتهای آنها را هماهنگ می کند. بخش آدرس به ترتیب شامل آدرس مقصد و مبدا می شود و مشخص می کند که کدام واحد باید داده ها را پردازش کند و کدام واحد داده ها را فرستاده است. در پروتکل DNP3.0 ، سه آدرس برای پیامهای همگانی وجود دارد که در این حالت قاب مربوطه باید توسط تمام واحد های DNP3.0 پردازش شود. 

30 آدرس هم برای نیازهای آینده در نظر گرفته می شود. به ازای هر 16 بایت داده، 2 بایت CRC وجود دارد تا درجه بالایی از آشکارسازی را تضمین نماید. حد اکثر تعداد بایتهای داده (بدون احتساب CRC ها) 250 بایت است. با احتساب سرآیند و کد CRC ، این تعداد به 292 بایت می رسد.

شکل 1: پروتکل ارتباطی بین Client و Server

لایه انتقال وظیفه شکستن پیامهای طولانی به قابهای کوچکتر را برای ارسال توسط لایه پیوند به عهده دارد. هنگام دریافت پیامهای کوچکتر، وظیفه مونتاژ آنها نیز به عهده این لایه است. در پروتکل DNP3.0 ، لایه انتقال در داخل لایه کاربرد قرار دارد. این لایه یک بایت لازم دارد تا وظیفه اش را انجام دهد. بنابراین از هر250 بایت داده، یکی برای لایه انتقال در نظر گرفته می شود.

بنابراین هر قاب لایه پیوند 249 بایت برای  لایه کاربرد دارد. لایه کاربرد وظیفه شکستن پیامها به fragment ها را به عهده دارد. اندازه fragment وابسته به اندازه بافر وسیله گیرنده است. این اندازه معمولا 2048 یا 4096 بایت است. پیامهای بزرگتر از یک fragment باید شکسته شوند. بدین ترتیب fragment های لایه کاربرد به 9 یا 17 قاب، برای اندازه های 2048 و 4096 شکسته خواهند شد.

شکل 2: معماری های معمول در پروتکل DNP3.0

به دلیل اهمیت این پروتکل، در ادامه به ذکر برخی از خصوصیات مهم آن می پردازیم.

بی نقصی داده ها : قالب  های لایه پیوند داده و پیام های لایه کاربرد، برای تبادل داده ها از سرویس های تایید شده استفاده می نمایند.
ساختار انعطاف پذیر: لایه کاربرد در پروتکل DNP3، شیء گرا بوده و ساختار ویژه آن امکان میدهد تا با حفظ سازگاری، پیاده سازی آن به صورت های گوناگونی انجام شود.
کاربردهای چندگانه: از پروتکل DNP3 می توان در حالت های مختلفی استفاده نمود.

از جمله:

•    نمونه برداری
•    ارسال منظم گزارش های نمونه برداری
•    ارسال گزارش های درخواست نشده
•    ترکیبی از حالات فوق

تحمیل حداقل سربار: پروتکل DNP3 برای زوج سیم های موجود با نرخ تبادل داده 1200 بیت بر ثانیه، طراحی شده و تلاش نموده است تا با حفظ انعطاف پذیری، حداقل سربار را به رسانه انتقال تحمیل نماید.
استاندارد باز: پروتکل DNP3 غیر اختصاصی بوده و دارای استاندارد باز می باشد. این استاندارد توسط گروهی از نمایندگان صنعت برق و فروشندگان RTU، IED و ایستگاه های مرکزی، کنترل می شود.

شکل3:  نمایی از لایه های مختلف مورد استفاده در پروتکل DNP3.0

 

شکل4:  قاب مورد استفاده در پروتکل DNP3.0

پروتکل های خانواده IEC 60870-5

به منظور افزایش کارایی RTU ها، رله ها و سایر "ادوات الکترونیکی هوشمند" ( IED )،      پروتکل های خانواده IEC 60870-5 دارای سه لایه و مبتنی بر مدل مرجع معماری واسط پیشرفته ( EPA ) طراحی شده اند. در ادامه این بخش به ¬معرفی بیشتر استاندارد IEC 60870-5-101 که پرطرفدارترین پروتکل این خانواده می-باشد، خواهیم پرداخت. در شکل (5) مقایسه ای بین پروتکل EPA و OSI صورت گرفته است. 

شکل 5:  مقایسه مدل EPA با مدل مرجع OSI 

ساختار های بوجود آمده توسط الگوی  استاندارد IEC 60870-5-101، بصورت مستقیم قابل استفاده در رابط های RTU و IED می باشند. وجود چنین قابلیتی، فروشندگان سیستم های SCADA را قادر می سازد تا محصولاتی کاملا سازگار  با یکدیگر تولید نمایند.
همچنین الگوی استاندارد IEC 60870-5-101، در "لایه فیزیکی"  با استانداردهای ITU-T سازگار بوده و علاوه بر این، قابلیت پشتیبانی از رابط های فیبر نوری را نیز دارا می باشد. این الگو در "لایه پیوند داده" ،  امکان استفاده همزمان از حالت های انتقال داده متوازن  ( یک به یک  ) و نامتوازن ( پخش فراگیر  ) را فراهم ساخته و قوانین مورد نیاز برای فعالیت این تجهیزات را تعیین می نماید.

استاندارد IEC 60870-5-101، در لایه کاربر از توابع کاربردی مقدماتی زیر استفاده می نماید:

1.    مقداردهی اولیه به پارامترهای ایستگاه
2.    مخابره دوره ای داده ها 
3.    مخابره فرمان ها
4.    نمونه برداری و جمع آوری داده
5.    جمع آوری اطلاعات مربوط به رویدادها
6.    بارگزاری پارامترها
7.    انتقال فایل ها
8.    همزمان سازی ساعت درونی سیستم ها
9.    روال های آزمون

همچنین الگوی استانداردIEC 60870-5-101، فهرستی از مشخصات و خصوصیات پروتکل های تعریف شده استاندارد را ارائه می نماید که فروشندگان سیستم ها با استفاده از این فهرست می توانند مشخصات ادوات خود را از منظر پروتکل ( شامل "نرخ مخابره باود" ، توابع کاربردی مقدماتی و... ) به آسانی توصیف نمایند. هدف از تهیه این فهرست، بوجود آوردن امکان مقایسه سیستم های مختلف و کمک به پیکربندی سیستم های خاص SCADA می باشد.

Profibus (Process FieldBus)

طراحی این استاندارد در سالهای 1987 تا 1990 میلادی توسط كار گروهی مراكز تجاری خصوصی و دانشگاههای آلمانی انجام شد. Profibus طبق استاندارد آلمانی DINE 19245 و استاندارد اروپایی EN50170‌ پیاده سازی گردیده است. 
تاکنون استانداردهای مختلفی از این پروتکل معرفی گردیده است که به مواردی مانند   Profibus FMS, Profibus DP, Profibus PA می توان اشاره نمود. 
Profibus FMS به عنوان یك راه حل جامع برای مقاصد عمومی كاربردها و دستگاههای لایه میدان ارائه شده و استاندارد DINE 19245 T1+T2 برای آن در نظر گرفته شده است. نرم افزارها و سخت افزارهای گوناگونی برای استاندارد Profibus FMS‌ موجود است. در این پروتكل سه لایه OSI به كار گرفته می شود که عبارتند از لایه های 1و2و7. قسمت اول استاندارد DIN 19245‌ به لایه 1و2   می پردازد و در قسمت دوم آن به استانداردهای لایه 7 اشاره می كند. لایه 7 در این جا به FMS‌ موسوم است. توپولوژی Profibus FMS خطی است و 32 ایستگاه در هر سیستم پیاده سازی می شود. سیستم می تواند به وسیله تكرار كننده توسعه یابد و هر مجموعه 32 ایستگاهی، به دیگری متصل شود. حداكثر طول خط با توجه به نرح انتقال داده تعیین می شود. در سرعت 93.75Kbps‌ مسافت 1200 متر، در 187.5Kbps حدود 600 متر و در سرعت 500Kbps می تواند برابر 200 متر باشد. واسط فیزیكی ارتباط زوج سیم به هم تابیده با ارسال كننده RS485 است. پیغام ها بر اساس سیگنال های رمزگذاری شده UART‌ بنا شده است. 
Profibus DP با استاندارد Din E19245 T3 پیاده سازی شده است و برای شبكه های ارزان قیمت سنسور و عملگر به كار می رود. این پروتكل یكی از نسخه های پروتكل Profibus است كه تمركز آن روی كاربردهای ارتباطی محرك/سنسور می باشد. این پروتكل برای پیام های كوتاه با سرعت بالا با مشخصات 32 گره در 200 متر در 5/1 مگا بیت بر ثانیه طراحی شده است. با این امكانات امكان تبادل اطلاعات 1000 بیت در زمانی كمتر از 10 میلی ثانیه وجود دارد. Profibus DP یك نسخه خالص از پروتكل Profibus است كه برای كاربردهای ارتباطی سنسور و عملگر ایجاد شده است. Profibus DP برای انتقال پیغامهای كوتاه در سرعت های بالا بهینه شده است. برای مثال در شبكه 32 ایستگاهی و فاصله 200 متری باید با سرعت 1.5Mbps‌ برای 100 سنسور و یا عملگر در کمتر از 10ms‌ تبادل داده نماید. 
Profibus PA تحت استاندارد DIN E 19245 T4‌ برای كاربردهایی نظیر پردازش كنترلی شیمیایی كه در آن احتیاط كاری مشخصی جهت پیشگیری از احتراق هایی كه با جرقه واسط ارتباطی ممكن است رخ دهد، توسعه یافته است. 
سیستم Profibus‌ یك سیستم غیر متجانس است كه در آن گره ها با هوشمندی مختلف در هم آمیخته شده اند. بنابراین قبل از هر ارتباطی تمامی گره ها باید قابلیت های خود را معرفی كنند. این وظایف بر دوش لایه هفتم مدل OSI‌ می باشد. به علاوه، این لایه موظف است تمامی عملكردها و سرویس های مورد نیاز برای كنترل پروسه را فراهم كند. این سرویس ها به عنوان مثال شامل نصب و مدیریت لینك های ارتباطی بین عناصر، دسترسی به لینك های نصب شده و متغییرهای منطقی،‌ خواندن و نوشتن دوره ای و غیره می باشد. 
لایه دوم مشخص كننده نحوه دسترسی به خط است. در این پروتكل وجود چند Master‌ مجاز    می باشد. در این حالت Master‌ها با واگذار نمودن نشانه، امكان دسترسی را به یكدیگر می دهند و Slave‌ ها تنها می توانند پاسخ دهند و یا تصدیق نمایند. 
تمامی خدمات ارتباطی توسط سرویسی موسوم به سرویس دست یابی كنترل می شود. این سرویس شامل توافق شبكه كه با شروع شبكه تعریف می شود،‌ آدرس مقصد، سرویس های قابل اجرا و طول داده می باشد.
لایه 1 ساختمان باس با 32 گره در هر سیستم را مشخص می كند. در این سیستم امكان توسعه از طریق تكرار كننده فراهم است. مكانیزم طول خط در برابر نرخ بیت ارسالی از رابطه زیر تبعیت می كند. 75/93 كیلو بیت در ثانیه در 1200 متر. 5/187 كیلو بیت در ثانیه در 600 متر و 500 كیلو بیت بر ثانیه در 200 متر.
Profibus PA از استاندارد IEC 1158-2 برای لایه فیزیكی خود استفاده می كند ولی Profibus‌ نوع FMS‌ و DP از RS485‌ استفاده می كند. 
از میان انواع PA,DP,FMS پركاربردترین نوع، Profibus DP است. این استاندارد جایگزین مناسبی برای انتقال سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر و HART‌ در اتوماسیون پروسه و یا انتقال سیگنال موازی مرسوم 24 ولت در اتوماسیون كارخانه است. 
استفاده از لایه فیزیكی RS485 برای كاربرد معمولی اتوماسیون و IEC 1158-2 برای استفاده در اتوماسیون و فیبر نوری برای شبكه های فواصل طولانی و امنیت انتقال داده ها به كار می رود. Profibus FMS از نظر مشخصات فنی نظیر نوع DP‌ است و تفاوت اساسی آن در زمان چرخش است كه حدود 60 میلی ثانیه است. عموما از این استاندارد برای شبكه سازی اتاق تولید میان دستگاههای NC، كامپیوترهای شخصی و كنترل كننده های قابل برنامه ریزی استفاده می شود. 
از میان استانداردهای مختلف فیلدباس، Profibus توانسته است با پشتیبانی قوی و مطمئن جایگاه مطلوبی را در صنایع جهان و به ویژه اروپا باز كند و توسط 43 درصد از سازندگان تراشه های كنترلی مورد پشتیبانی قرار گیرد. این استاندارد در فرآینده های به شدت حساس به زمان به گونه ای كارا عمل می كند و توسط شركتهای سازنده كنترل كننده های قابل برنامه ریزی به طور كامل حمایت می شود. آخرین فعالیت های تولیدی برروی Profibus‌، كنترل كننده های موتور است كه ویژه كاربردهای كنترل دور موتور و مبدلهای فركانسی است.
Profibus‌ یك شبكه ارتباطی انتقال اطلاعات است و به عنوان رابطی بین شبكه ارتباطی كل و سیستم اتوماسین صنعتی و تجهیزات در برگیرنده آن عمل می كند. معمولا استفاده از این BUS در محیط های پر نویز و خشن صورت می گیرد. پروتكل غیر متمركز DP كه مجموعه ای از قسمتهای مختلف ورودی و خروجی است در فاصله مشخصی از كنترلر مركزی قرار گرفته اند. ارتباط بین PLC یا IPC و تجهیزات شبكه توسط Profibus‌ برقرار می شود[3].

Modbus

پروتكل Modbus به شكل فراگیری در كاربردهای خاص و به نسبت، غیر حساس به زمان در لایه میدان به كار گرفته می شود. دلایل گستردگی كاربرد، سادگی و عدم نیاز به سخت افزار جهت پیاده سازی لایه پیوند داده می باشد. همان طور كه می دانید برخی از استانداردهای فیلدباس نظیر CAN‌ در لایه پیوند داده جهت كشف خطا و رفع آن تعاریف نسباتا پیچیده ای دارند و پیاده سازی لایه پیوند داده در نرم افزار كاری دشوار و گاه غیر اقتصادی است و استفاده از سخت افزار برای آن توصیه می شود. تراشه های شركت Modicon نیز پروتكل ارتباطی Modbus را پیاده سازی می كند و در صورت لزوم طراح سیستم از آن استفاده خواهد كرد. لیكن امكان اجرای این استاندارد در لایه پیوند داده به صورت نرم افزاری نیز وجود دارد. پیاده سازی استاندارد Modbus و انتقال داده می تواند توسط مودم نیز صورت گیرد. این امكان جهت پروژه های اسكادا بسیار مناسب است. در صورت استفاده از لایه فیزیكی RS485، تعداد 256 ایستگاه كاری در یك شبكه با هم مرتبط می گردند و این ارتباط به صورت چند انشعابی می باشد. چنانچه واسط انتقال سریال، RS232 باشد تا 15 متر و فقط برای دو ایستگاه و در صورتی كه RS485 استفاده شود تا 1200 متر فاصله نیز می تواند میان ایستگاههای مختلف باشد. 
نوع ارتباطی به شیوه master-Slave است، حتی اگر تعداد ایستگاههای شبكه فقط 2 عدد باشد. Modbus دارای دو قالب مختلف ASCII, RTU در لایه پیوند داده است. در نوع ASCII هفت بیت داده برای هر بایت تعریف می گردد و در ساختار قاب قرار می گیرد. این عدد در نوع RTU هشت بیت است و به همین دلیل دامنه مجموعه كاراكترها از 128 به 256 افزایش می یابد و گاه باعث می شود كه انتقال داده بیشتری در نرخ انتقال داده یكسان در RTU انجام گیرد. 
یكی از محاسن روش ASCII فاصله زمانی میان دو قاب در شبكه است كه می تواند تا 1 ثانیه باشد و این امر باعث می شود تا نیازی به عملیات همزمان سازی ایستگاههای كاری وجود نداشته باشد. 
نكته ای دیگر در تفاوت های RTU و ASCII نوع رمزنگاری داده های انتقالی است. در نوع ASCII از روش بررسی زیادی طول و در حالت RTU‌ از روش بررسی ازدیاد طول به روش چرخشی CRC استفاده می گردد. در لایه فیزیكی Modbus از پروتكلهای RS232, RS485 استفاده می شود كه جز مرسوم ترین و شناخته ترین پروتكل های لایه فیزیكی هستند. 
نقص اساسی این استاندارد سرعت كم آن است كه معمولا در حوزه 1200 تا 19200 بیت بر ثانیه كار می كند. این اشكال توسط پروتكل Modbus  Plus رفع گردیده است. 
Modbus Plus یك پروتكل ارتباط سریال است كه توسط شركت Modicon طراحی شده است و می تواند با سرعتی معادل 1Mbps كار كند. با وجود این كه این پروتكل بر اساس Modbus طراحی شده است و پایه های یكسانی با آن دارد بسیار قوی تر و كاراتر است. 
بر خلاف استاندارد Modbus این پروتكل برای استفاده نیاز به اخذ مجوز از گروه Schneider‌ و پس از آن دریافت تراشه های خاص از شركت Modicon دارد، كه این موضوع ممكن است از نظر طراحان چندان خوشایند نباشد[4].

Foundation FieldBus

این استاندارد، یك سیستم ارتباطی دو طرفه دیجیتال سریال است كه برای اتصال سنسور، محرك و كنترل كننده ها استفاده می شود. همچنین یك شبكه محلی برای تجهیزاتی است كه توانایی توزیع كاربردهای كنترلی در گستره شبكه را دارند. این استاندارد در سال 1994 توسط شركت های عضو ISP  و WorldFIP تنظیم گردیده است. 
از آنجا كه H1‌ پروتكل كم سرعتی می باشد، انجمن Fieldbus Foundation تصمیم به طراحی و تولید گذرگاه پر سرعتی گرفته است كه H2 نام دارد. این راه حل بر اساس استفاده از اترنت سرعت بالا طراحی می گردد و توانایی های زیر را دارد:
1.    قابلیت پل كردن قطعه فیلدباس H1 به قطعه سرعت بالای H2.
2.    امكان واسطه سازی سیستم های میزبان به یك شبكه فیلدباس با استفاده از یك اتصال اترنت سرعت بالا به جای چندین واسط H1.
3.    توانایی اتصال دستگاههای سرعت بالا به طور مستقیم به قطعه فیلدباس سرعت بالای شبكه[5].

InterBus

این استاندارد در سال 1987 برای اولین بار توسط شركت فونیكس تعریف گردیده و مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1993 استاندارد DIN-19258 آن را مدون ساخت و پس از آن استاندارد EN-50524 نیز به معرفی این پروتكل ارتباط صنعتی پرداخت.
Interbus كاربردهای متنوعی دارد. برای مثال كاركرد بهینه چراغهای داخل ساختمان، سیستم های تهویه مطبوع و گرمایی كه اتوماسیون الكتریكی ساختمان نامیده می شود یكی از كاربردهای غیر صنعتی این استاندارد است.

معماری این پروتكل به صورت یك Master و چند Slave می باشد كه همه این اجزا در یك توپولوژی حلقوی به هم متصل هستند. در این پروتکل تنظیم آدرس برای ایستگاههای كاری به صورت خودكار صورت می گیرد و نیازی به تنظیم دستی ندارد. 
 ارتباط بین دستگاهها بر اساس یك شیفت رجیستر كاملا حلقوی سازماندهی می شود. هر یك از گره ها نماینده یك قسمت از كل این شیفت رجیستر می باشد. از این رو تكنیك ارتباطی به طور ذاتی دوره ای است. اطلاعات در شیفت رجیستر حلقوی با یك نرخ ثابت، داده شده و توسط Master كنترل می شوند. هرگاه شیفت رجیستر كد مربوط به یك گره را آشكار كند، آن گره می تواند با Master تبادل اطلاعات كند. داده های مبادله شده با هر Slave محدود به 16 بیت می باشد. 
با توجه به این معماری ارتباطی ثابت، برای اجرای پروتكل برنامه ریزی زیادی لازم نیست. برای مثال هیچ كنترل آدرس گره ای مورد نیاز نمی باشد. همچنین گره ها به طور ضمنی از طریق موقعیت فیزیكی شان در داخل شیفت رجیستر حلقوی آدرس دهی می شوند. همه این مسائل باعث به وجود آمدن یك سیستم تبادل اطلاعات با سرعت بالا شده است. زمان هر دوره بستگی به نرخ بیت و تعداد گره های دریافتی دارد. با توجه به این كه هر گره بیانگر 16 بیت است در سرعت 500 كیلو بیت بر ثانیه و 1000 داده در زمان كمتر از 5/3 میلی ثانیه مبادله می گردند. 

مشخصات فیزیكی این پروتكل عبارتند از: 64 گره با حداكثر فاصله 400 متر بین دو گره مجاور، یك كابل 5 سیمه برای ارتباط گره به ترتیب زیر:

 2 خط برای انتقال اطلاعات.
2 خط برای منبع تغذیه.
1 خط برای شیلد

معماری این پروتكل برای ارتباط های دوره ای با سرعت بالا مناسب می باشد. به دلیل معماری ارتباط حلقوی بایستی همه گره های شركت كننده دارای نرخ نمونه برداری یكسان باشند. 
بررسی خطا به روش CRC پیاده سازی می شود و باعث انتقال مطمئن داده ها در شبكه می گردد. نحوه انتقال داده ها به صورت دو سویه همزمان است كه باعث به روز در آمدن تمامی ورودی- خروجی ها به طور هم زمان می شود. به دلیل این كه همه داده ها به طور پیوسته بدون هیچ وقفه ای صادر می گردد، نیاز به روش های حكمیت گذرگاه نمی باشد. 
این استاندارد همچنین محل خطا و ایجاد مشكل در شبكه را حدس می زند كه باعث كم شدن زمان توقف خط تولید و در نتیجه كاهش هزینه ها می شود. از آنجا كه نگهداری و تعمیر این شبكه ها كم هزینه است، اطمینان پذیری سیستم از نظر مصرف كننده بالاست. 
نكته ای مهم درباره انتقال در فاصله طولانی Interbus این است كه هر ایستگاه پس از دریافت داده روی شبكه آن را تقویت كرده و منتقل می نماید و این امر باعث ارسال در فواصل طولانی شده است. این پروتكل نیازی به استفاده از مقاومت های پایانه در انتهای خطوط ندارد و به منظور استفاده در شبكه سازی لایه میدان بسیار مناسب است.
امروزه استفاده از Interbus در اروپا و برخی از مناطق دیگر رایج گردیده و محصولات بسیاری از شركت های سازنده كنترل كننده ها و تراشه ها آن را تحت پوشش قرار داده است[6].

BitBus

در سال 1984 شركت اینتل برای كاربردهای ارتباطی در سیستمهای توزیع شده پروتكل Bitbus را ابداع نمود. سپس بر اساس این پروتكل تراشه 8044 را كه شامل یك كنترلر 8051 به علاوه یك راه انداز پروتكل بود را، وارد بازار نمود. 
Bistbus توسط استاندارد IEEE 1118‌ به ثبت رسیده است. Bitbus بر اساس معماری یك Master‌ و چندین Slave‌ بنا شده است. ماكزیمم تعداد Slave های مجاز 30 عدد است. Slave‌ ها توسط Master نمونه برداری می شوند. توپولوژی ارتباطی به صورت باس است.
ارتباط بر مبنای لایه های 1و2 OSI و بر اساس پروتكل SDLC‌ صورت می گیرد. سرعت ارسال   می تواند 375 كیلو بیت بر ثانیه در 300 متر و یا 5/62 كیلو بیت بر ثانیه در 1200 متر باشد. امكان توسعه شبكه با اتصال چند شبكه، از طریق تكرار كننده ها میسر است. ماكزیمم تكراركننده های مجاز 2 عدد در سرعت 375 كیلو بیت بر ثانیه و 10 تكرار كننده در سرعت 5/62 كیلو بیت برثانیه می باشد. 
با توجه به فریم بزرگ SDLC، این پروتكل برای پیام هایی با طول كم، از بازدهی كمی برخوردار است. همچنین این پروتكل واقعه گرا نمی باشد. 
ارتباطات Bitbus استاندارد IEEE-1118 در لایه فیزیكی، RS485 و یا فیبر نوری است. نوع استراتژی ارتباط Master-Slave است و هر پیغام می تواند تا 248 بایت داده را منتقل نماید. توپولوژی پذیرفته شده نوع خطی است كه از دو طرف بسته شده است. 
در لایه فیزیكی زوج سیم به هم تابیده با مشخصه امپدانسی 120 اهم برای انتقال خطوط داده استفاده می شود. از نظر مشخصات الكتریكی، انتقال به صورت دیفرانسیلی 0 و 5 ولت صورت می گیرد. برای كشف خطا از الگوریتم CRC نوع 16 بیتی استفاده می گردد. 
سرعت انتقال داده 5/62، 375 كیلو و یا 5/1 مگا بیت بر ثانیه است و تعداد 28 ایستگاه در هر قطعه قرار می گیرد كه حداكثر 250 ایستگاه را به هم متصل می كند[7].

 FIP (Factory Instrumentation Protocol)

FIP‌ در فرانسه در سال 1980، با سرمایه گذاری دولت توسعه یافت. امروزه تراشه هایی كه این پروتكل را پیاده سازی می كنند، در دسترس می باشد. بسیاری از دستگاههای كنترل پروسه از این پروتكل استفاده می كنند. FIP‌ در اروپا با استاندارد EN 50170 ثبت شده است. پایه ارتباطی این پروتكل تركیب یك Master‌ با چندین Slave با نمونه برداری دوره ای است. Master‌، هر یك از Slave‌ ها را بر اساس لیست از پیش تعریف شده، نمونه برداری می كند.
هرگاه یك Slave انتخاب شود، داده های متناظرش را روی خط قرار می دهد تا هر گره ای كه به این داده ها نیازمند است آن را بردارد. طول داده می تواند حدود 128 بایت باشد. هر پیام متوسط شامل 24 بایت آدرس مبدا و مقصد می باشد. در كنار نمونه برداری، یك رویه نیمه واقعه گرا نیز وجود دارد. در صورتی كه یك Slave‌ پس از بروز یك واقعه بخواهد ارتباط برقرار كند به انتظار می ایستد تا نوبت فراخوانی اش برسد، سپس شبكه را از بروز آن واقعه مطلع می سازد. در این هنگام یك بازه زمانی از     بازه های زمانی اضافه به Slave‌ اختصاص می یابد. با رسیدن این بازه زمانی Slave‌ می تواند با هر گره دلخواهی ارتباط برقرار كرده و یا بدون تصدیق این كار را انجام دهد. راندمان این پروتكل برای پیام های كوتاه ناچیز است و روش اعلام خطا وجود ندارد. گره گیرنده پیام خطا، باید تا سیكل بعدی ارتباط برای تصحیح منتظر بماند كه این مساله باعث به خطر افتادن داده های صحیح سیستم می شود. بنابراین متصل كردن و یا جدا كردن یك گره در حالی كه سیستم كار می كند، باعث بروز اشكال در كل سیستم می شود. مشخصات لایه 1 این پروتكل بر اساس استاندارد IEC‌ به شرح زیر است:
رمزگشایی با روش منچستر، ماكزیمم نرخ ارتباط 1 مگا بیت بر ثانیه در 500 متر، توسعه باس ‌ماكزیمم 2000 متر در حالیكه حداكثر 4 شبكه با سه تكرار كننده به هم وصل هستند. همچنین نرخ بیت 75/31 کیلو بیت بر ثانیه و 5/2 مگا بیت بر ثانیه بر پایه زوج به هم تابیده و 5 مگا بیت بر ثانیه با فیبر نوری،‌ ماكزیمم گره ها 32 عدد و قابل افزایش تا 256 عدد با تكرار كننده می باشد.

توضیح: پاسخ زمانی این پروتكل به وقایع طولانی می باشد. هیچ سیگنال خطایی به خطر افتادن داده ها را اطلاع نمی دهد و هیچ انعطافی برای تغییرات گره ها در حالت كار سیستم وجود ندارد[8].

LON (Local Operation Network)

این پروتكل در پایان دهه هشتاد توسط Echelon ابداع گردید. یك خانواده از تراشه هایی كه از این پروتكل استفاده می كنند، محصولات موتورولا و توشیبا می باشند كه عمدتا در اتوماسیون به كار برده     می شوند. لایه 1، 2 و7  اصل ارتباطی این پروتكل را كه مبنی بر تبادل متغییرهاست، تشكیل می دهند. استفاده كننده ارتباط واقعی را نمی بیند و دستیابی از طریق متغییرها در برنامه كاربردی به راحتی امكان پذیر است. جزئیات ارتباط با تراشه ها از دیدگاه استفاده كننده مخفی می ماند. بدین منظور با تغییراتی برروی زبان برنامه نویسی C زبان Nueron-C‌ به منظور برنامه نویسی این پروتكل حاصل شد. 
به دلیل نیازمندیهای شدید كاربردهای كنترلی، ‌LON‌ از امكانات قوی مدیریت سلسله مراتبی برخوردار است. كل شبكه ممكن است شامل گره ها،‌ زیرشبكه ها و حوزه ها باشند. ماكزیمم تعداد گره ها در هر زیر شبكه 127 گره و ماكزیمم زیر شبكه ها در هر حوزه 255 عدد است. بنابراین 32385 گره در هر شبكه قابل آدرس دهی است. هر گره دارای یك كد شناسایی 48 بیتی منحصر به فرد است كه توسط سازنده به آن اختصاص یافته است. دستیابی به شبكه به روش CSMA است. 
معمولا ساختار پیاده سازی شده این پروتكل را یك Master‌ تشكیل می دهد. با وجود یك مدار داوری خارجی امكان حل مشكل برخورد وجود دارد. این مساله باعث طولانی شدن داوری می شود. ولی مدار داوری قابلیت حل مشكل برخورد ناسازگاری گره ها را ندارد. بنابراین برای كاربردهای بلادرنگ حساس كه نیاز به یك سیستم واقع گرای كامل دارند، به خوبی عمل نمی كند. لایه 1 ارتباطی این پروتكل سرعت 78 كیلو بیت بر ثانیه در 1300 متر و 25/1 مگا بیت بر ثانیه را در 300 متر پشتیبانی می كند. خط انتقال های مختلفی مانند زوج به هم تابیده و خطوط قدرت برای این پروتكل وجود دارد. تمامی تكنولوژی ها توسط تراشه های گیرنده/ فرستنده استاندارد، پشتیبانی شده است. به موازات توسعه این پروتكل، Echelon یك سری از ابزارهای تست سیستم LON‌ را ابداع نمود كه این كار باعث ساده سازی سیستم شد.
توضیح: این پروتكل به این دلیل که لایه سطح بالای ارتباطی آن بر اساس یك زبان برنامه نویسی سطح بالا بنا شده است، بسیار قدرتمند است. مجموعه ابزارهای مفید و قوی برای آن ساخته شده که شبكه های سلسله مراتبی را پشتیبانی می كند. با توجه به تك Master‌ بودن این پروتكل با خرابی Master، كل سیستم خراب می شود[9].

PNET (Process Network)

این پروتكل برای پروسسهای عمومی ابداع گردیده و طبق استاندارد EN50170 اروپایی به ثبت رسیده است. این پروتكل در نرم افزار، با استفاده از UART های استاندارد پیاده سازی می شود. P-Net‌ بر اساس یكMaster  پایه ریزی شده است و Slave‌ها به طور دوره ای توسط Master‌ نمونه برداری می شوند. در این پروتكل واقعه گرایی پشتیبانی نمی شود. اضافه بر این مطلب، می توان از چند مجموعه Master/Slave كه هر هریك به طور منطقی از هم جدا هستند ولی در یك شبكه فیزیكی قرار دارند استفاده نمود. در این حالت Master ها توسط نشانه (Token) اجازه دسترسی به خط را می گیرند. 
در این استاندارد ماكزیمم 125 گره مجاز است و این شامل 32 Master كه هر یك می تواند 32 Slave را كنترل كند، می شود. توپولوژی شبكه به صورت یك باس است كه دو انتهای آن به هم وصل شده است. طول كلی شبكه 1200 متر است و خط انتقال آن، زوج سیم به هم تابیده شیلددار است. راه اندازی خط آن به صورت RS485 است. شبكه ها می توانند توسط تكرار كننده های PD 3000‌ به یكدیگر متصل گردند. 
نرخ بیت در این پروتكل ثابت و برابر 8/76 كیلو بیت بر ثانیه است. دوره نمونه برداری از Slave ها در كل 9/2 میلی ثانیه به طول می انجامد. برای فرستاندن نشانه از یك Master به دیگری، 13/0 میلی ثانیه زمان لازم است. ارتباط بر مبنای تبادل متغییرها صورت می گیرد و جزئیات حقیقی از دید استفاده كننده پنهان می ماند. برنامه كاربردی برای این پروتكل باید به زبان Process-Pascal نوشته شود. 

توضیح: معماری این پروتكل بسیار ساده است و استفاده از زبان سطح بالا در آن جزئیات ارتباط را از دید كاربر مخفی می نماید ولی از معایب آن استفاده از یك زبان برنامه نویسی خاصی است كه در آینده ممكن است مشكل ساز باشد. 
این استاندارد برای ایجاد شبكه های صنعتی در دامنه وسیعی از كاربردها با دسترسی ساده كاربر به معنای كامل دستور العمل ها ایجاد گردیده است. PNET نخستین بار به وسیله استانداردا اروپایی EN 50170 معرفی گردید. 
پروتكل لایه پیوند داده در نرم افزار پیاده سازی می شود و با استفاده از پورت UART به واسط انتقال فیزیكی متصل می گردد. ساختار شبكه به صورت Master-Slave است و ایستگاهها به صورت چرخشی توسط رئیس شبكه خوانده می شوند[10].

EIB (European Installation Bus)

EIB توسط زیمنس در اواخر دهه هشتاد به منظور كاربردهای اتوماسیون ابداع گردید. در مدت زمان كوتاهی توانست به صورت عمومی پذیرفته شود و بسیاری از شركت های مهم اروپایی برای كارهای كوچك، متوسط و بزرگ به انجمن EIB‌ پیوستند. واسطه این پروتكل بر روش CSMA/CA است.

در این روش هر گره می تواند یك Master باشد. بعد از آنكه هر گره عدم اشغال باس را حس كرد سعی به دسترسی به باس می نماید. در صورت برخورد،‌ یك بیت داوری باعث حل مشكل می شود. داوری توسط روش خواندن پس از نوشتن و مقایسه آن با بیت اصلی صورت می گیرد. اگر هر دو مقادیر مختلف باشند، مشخص می شود برخوردی صورت گرفته است. اگر دو مقدار یكسان باشند گره اقدام به ارسال بیت بعدی می كند. 
EIB از ساختار شبكه سلسله مراتبی كه شامل گره ها، زیر شبكه ها و حوزه ها می باشد پشتیبانی  می كند. ماكزیمم 64 گره در یك زیر شبكه و ماكزیمم 2 زیر شبكه در یك حوزه می تواند متصل شوند. همچنین در سیستم حداكثر 15 حوزه می تواند موجود باشد. بنابراین در یك شبكه كامل، ماكزیمم 11520 گره وجود خواهد داشت. در EIB دروازه هایی پیش بینی شده است كه امكان اتصال را به شبكه های مبتنی بر Ethernet‌ را فراهم می سازد. 
یك فریم EIB متشكل از یك بایت فیلد كنترل، 4 بایت آدرس،‏ 2 تا 16 بایت داده، یك بایت checksum‏، یك بایت مربوط به زمان بیكاری (Idle) و دو بایت فیلد تصدیق می باشد. ارتباط بر اساس روش UART استوار است. فیلد آدرس، شامل آدرس مبدا و مقصد است. آدرس مقصد می تواند یك یا چند مقصد مختلف را در طول یك ارسال شامل شود. آدرس مبدا مشخص كننده آدرس گره و آدرس زیر شبكه فرستنده است. فیلد تصدیق دریافت صحیح را تایید می كند و یا خطا را اطلاع می دهد. 
خطوط انتقال استاندارد این پروتكل 4 سیمه است كه دو سیم آن برای سیگنال های پیام و دو سیم آن برای منبع تغذیه گره ها (28 ولت در 320 میلی آمپر) است. نرخ ارسال داده، 8600 بیت بر ثانیه است و طول باس در هر زیر شبكه حداكثر 1000 متر است بنابراین احتیاج به Termination ندارد.

ASI (Actuator/Sensor Interface)

این پروتكل مختص ارتباط سنسور/ محرك ابداع گردیده است. اولین تراشه این پروتكل برروی ASIC پیاده سازی شد كه از اواسط سال 1990 در بازار ارائه گردید. روشهای مختلفی برای پیاده سازی این پروتكل وجود دارد كه وجه تشابه همه آنها، قیمت پایین است. 
ASI یك سیستم جهت دار Master/Slave محض است. Slave ها به طور دوره ای توسط Master نمونه برداری می شوند و از حالت واقعه گرایی در این پروتكل پشتیبانی نمی شود. ماكزیمم تعداد Slave های مجاز در هر شبكه 31 عدد است و توپولوژی آن ممكن است باس یا درخت باشد. طول كل سیستم حداكثر 100 متر است و یك  خط تخت دو سیمه كه با آن داده و منبع تغذیه را برای گره ها انتقال می دهد، به عنوان خط انتقال در نظر می گیرد. 
نرخ بیت حداكثر 167 كیلو بیت بر ثانیه است و با در نظر گرفتن پیامهای كوتاهی كه فقط شامل 4 بیت داده هستند زمان دوره ای كل سیستم 5 میلی ثانیه می شود. 
توضیح: از ویژگی های این پروتكل معماری ساده به منظور استفاده راحت آن در كاربردهای سنسور محرك است[11].

CAN

CAN در حقیقت توسط شركت بوش آلمان در سال 1980 ارائه و سپس در سال 1989 به صورت محصول استاندارد توسط شركت اینتل معرفی گردید. در سال 1992 كارخانه بنز جهت ارتباطات الكتریكی داخل خودروهایش از CAN استفاده نمود كه این امر حدود یك صد كیلوگرم از وزن ماشین را كاهش داد و به شدت مورد استقبال دیگر شركت های سازنده خودرو قرار گرفت.

امروزه استفاده از CAN در اكثر خودروهای اروپایی نظیر پژوی 206 رواج پیدا كرده است. ساختار این پروتكل چند Master با دسترسی چندگانه است. ماهیت انحصاری CAN رویدادگرایی است. در واقع هیچ ایستگاه كاری اولویتی نسبت به دیگری ندارد و لیكن پیغام ها اولویت بندی شده هستند. در هنگام ارسال، حكمیت خط در اختیار ایستگاهی است كه اولویت پیغام او بالاتر است.

این امر بدان معناست كه پیغامها طبق اولویت برروی شبكه منتقل می گردند و توسط تمامی ایستگاهها دریافت می شوند. لیكن آن ایستگاههایی كه پیغام به كارشان بیاید آن را جذب و استفاده می كنند. بنابراین با یك بار ارسال داده می توان پیغام را به تمامی ایستگاههای مورد نظر اعلام نمود. با استفاده از این الگوریتم ترافیك شبكه به طور چشمگیری كاهش می یابد. 
سرعت انتقال داده در این شبكه اگر مسافت كمتر از 40 متر باشد 1Mbps و در صورتی كه كوتاهتر از 1 كیلومتر باشد 50Kbps خواهد بود. لایه فیزیكی RS485 با زوج سیم به هم تابیده و ترجیحا روكش دار تعریف شده است. استاندارد ISO 11898 لایه فیزیكی را برای CAN را تعریف می نماید.

یكی از ایرادهای CAN مشكل افزودن تكرار كننده به آن است. انتقال داده در CAN دارای امنیت بالایی است و تراشه های كنترل كننده شبكه CAN در انواع گوناگون توسط شركت های اینتل، فیلیپس و دیگر سازندگان تولید شده است. یادآور می گردد كاربردهای CAN بسیار گسترده است و منحصر به خودرو و صنایع اتوموبیل سازی نمی گردد[12].

Sercos

این پروتكل را برای اولین بار موسسه ای آلمانی به منظور كاهش سیم كشی موتورهای الكتریكی ایجاد نمود. كاربرد این استاندارد در پایین ترین لایه شبكه های صنعتی است. ساختار توپولوژی شبكه حلقوی است و گره ها توسط فیبر نوری به یكدیگر اتصال دارند. بنابراین سرعت انتقال داده بالاست. نوع ارتباط ایستگاه به صورت Master-Slave است و تعداد 254 ایستگاه كاری در یك شبكه فیلدباس با استاندارد Sercos قرار می گیرند. 
فاصله ایستگاهها برای فیبر نوری تركیبی تا 60 متر و برای فیبر شیشه ای تا 250 متر می باشد. سرعت انتقال داده 2 تا 4 مگا بیت برثانیه می باشد و برای این استاندارد دسترسی به گذرگاه به گونه ای مناسب تعریف شده است[13].

ControlNet

این استاندارد كارا جهت شبكه سازی در لایه میدان بسیار مناسب است و می تواند مدیریت ورودی و خروجی ها را در سیستم های به شدت حساس به زمان، انجام دهد. توپولوژی گذرگاه در این استاندارد می تواند درختی، ستاره، خطی و یا تركیبی باشد. سرعت انتقال داده تا 5Mbps است كه تا مسافت 1000 متر را برای دو ایستگاه و فاصله حداكثر 250 متر را برای 48 ایستگاه پشتیبانی می كند. تعداد تكرار كننده های مجاز 5 عدد می باشد و حداكثر طول با استفاده از تكرار كننده ها در سرعت 5Mbps برابر 5000 متر برای كواكسیال و 30 كیلومتر برای فیبر نوری است كه می تواند 99 ایستگاه را پوشش دهد. 
در این استاندارد مدل ارتباطی فروشنده – مشتری، Master-Slave،‌ چند Master و نقطه به نقطه قابل اجرا می باشد. اندازه بسته داده، بین 5 تا 510 بایت متغییر است و محدودیتی در تعداد ورودی خروجی وجود ندارد. 
نوع رمز نگاری، بررسی ازدیاد طول به روش چرخشی اصلاح شده CCITT در قالب 16 بیتی است. لایه كاربردی به صورت شی گرا پیاده سازی می شود و شبكه قابلیت كشف دو شماره ایستگاه یكسان را به صورت خودكار دارد. رفتار این شبكه كاملا ثابت و قابل پیش بینی است و این امر موجب شده تا در صنایع مختلف به خوبی مورد استفاده قرار گیرد[14].