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A fieldbus is a member of a family of industrial digital communication networks[1] used for real-time distributed control. Fieldbus profiles are standardized by the International Electrotechnical Commission (IEC) as IEC 61784/61158.
A complex automated industrial system is typically structured in hierarchical levels as a distributed control system (DCS). In this hierarchy the upper levels for production managements are linked to the direct control level of programmable logic controllers (PLC) via a non-time-critical communications system (e.g. Ethernet). The fieldbus[2] links the PLCs of the direct control level to the components in the plant at the field level, such as sensors, actuators, electric motors, console lights, switches, valves and contactors. It also replaces the direct connections via current loops or digital I/O signals. The requirements for a fieldbus are therefore time-critical and cost-sensitive. Since the new millennium, a number of fieldbuses based on Real-time Ethernet have been established. These have the potential to replace traditional fieldbuses in the long term.
フィールドバスは、リアルタイム分散制御のための産業用ネットワークシステムです。製造工場内の機器を接続する手段となります。フィールドバスは、通常、デイジーチェーン、スター、リング、ブランチ、ツリーといったネットワークトポロジーを可能にするネットワーク構造で動作します。従来、コンピュータはRS-232（シリアル接続）を使用して接続されていましたが、この方式では2つのデバイスしか通信できませんでした。これは、現在使用されている4-20mA通信方式に相当し、各デバイスがコントローラレベルで独自の通信ポイントを持つ必要があります。一方、フィールドバスは、コントローラレベルで1つの通信ポイントのみを必要とし、複数のアナログおよびデジタルポイントを同時に接続できる現在のLANタイプの接続に相当します。これにより、必要なケーブルの長さと総数の両方を削減できます。さらに、フィールドバスを介して通信するデバイスはマイクロプロセッサを必要とするため、通常、同じデバイスによって複数のポイントが提供されます。現在、一部のフィールドバスデバイスは、コントローラに処理を強制するのではなく、デバイス側でPID制御などの制御方式をサポートしています。
分散制御システムにおいてフィールドバスを使用する最も重要な動機は、自動化システムの高い可用性と信頼性を損なうことなく、設置および保守コストを削減することです。目標は、異なるメーカーのフィールド機器を2線式ケーブルとシンプルな構成で接続できるようにすることです。アプリケーションによって、センサーとアクチュエータの数は、1台の機械に数百個から、大規模プラントに分散配置された数千個まで様々です。フィールドバスの歴史は、これらの目標がどのように実現されてきたかを示しています。
おそらく、フィールドバス技術の先駆けは、 1975年にIEEE 488 [ 3 ]で記述されたHP-IBであろう。「これは汎用インターフェースバス（GPIB）として知られるようになり、自動化および産業用計測機器制御の事実上の標準となった」。
GPIBは、異なるメーカーの計測機器を用いた自動計測において主に利用されています。ケーブルとコネクタを備えたパラレルバスであり、24本のワイヤで構成され、ケーブルの最大長は20メートルに制限されています。
最も古くから一般的に使用されているフィールドバス技術はBitbusです。Bitbusは、低速なI/O機能と高速なメモリアクセスを分離することで、産業システムにおけるマルチバスシステムの利用を強化するためにIntel Corporationによって開発されました。1983年、Intelは既存の8051マイクロコントローラにフィールドバスファームウェアを追加することで、8044 Bitbusマイクロコントローラを開発しました。Bitbusは物理層でEIA-485を使用し、2対のツイストペア線（1対はデータ用、もう1対はクロックと信号用）を使用します。データリンク層でSDLCを使用することで、1つのセグメントに250ノード、総距離13.2kmを実現できます。Bitbusは1つのマスターノードと複数のスレーブノードを持ち、スレーブノードはマスターからの要求にのみ応答します。Bitbusはネットワーク層でのルーティングを定義していません。8044は比較的小さなデータパケット（13バイト）しか許可しませんが、効率的なRAC（リモートアクセスおよび制御）タスクセットと、カスタムRACタスクを開発する機能を備えています。 1990年、IEEEはマイクロコントローラシステムシリアル制御バス（IEEE-1118）としてBitbusを採用した。[ 4 ] [ 5 ]
現在、BITBUSはBEUG（BITBUS European Users Group）によって維持管理されている。[ 6 ]
オフィスネットワークは、伝送遅延の上限が定められていないため、自動化アプリケーションにはあまり適していません。1975年にオフィス接続用に考案されたARCNETはトークンメカニズムを採用しているため、後に産業界でも利用されるようになりました。
製造自動化プロトコル（ MAP）は、1984年にゼネラルモーターズが開始した、自動化技術におけるOSI準拠プロトコルの実装である。MAPは多くの製造業者に支持されたLAN標準化案となり、主に工場自動化で使用された。MAPは 伝送媒体として10 Mbit/sのIEEE 802.4トークンバスを使用した。
その範囲と複雑さゆえに、MAPは大きなブレークスルーを達成できませんでした。複雑さを軽減し、リソースを削減してより高速な処理を実現するために、1988年に拡張パフォーマンスアーキテクチャ（EPA）MAPが開発されました。このミニマップ[ 7 ]には、オープンシステム相互接続（OSI）基本参照モデルのレベル1、2、および7のみが含まれています。この簡略化は、後のフィールドバス定義に引き継がれました。
MAPの最も重要な成果は、MAPのアプリケーション層である製造メッセージ仕様（MMS）である。
製造メッセージ仕様（MMS）は、ネットワークデバイスまたはコンピュータアプリケーション間でリアルタイムのプロセスデータと監視制御情報を転送するためのアプリケーションプロトコルとサービスを扱う国際規格ISO 9506 [ 8 ]であり、1986年に最初のバージョンとして公開されました。
これは、 ProfibusのFMSやCANopenのSDOなど、他の産業用通信標準化における多くの発展のモデルとなってきました。また、IEC 61850規格における電力会社の自動化など、アプリケーション層として現在でも使用されています。
製造自動化の分野におけるフィールドバスの要件は、数百メートル以内の距離で、わずか数ビットまたは数バイトのデータを送信する場合に、短い応答時間をサポートすることである。
1979年、Modicon（現シュナイダーエレクトリック）は、自社のプログラマブルロジックコントローラ（PLC）を接続するためのシリアルバスとしてModbusを策定しました。Modbusの最初のバージョンでは、 EIA 485 UART信号を用いた2線式ケーブルが使用されていました。プロトコル自体はマスタースレーブ方式という非常にシンプルなもので、データタイプも当時のPLCが理解できるものに限定されていました。それでもなお、Modbusは（Modbus-TCPバージョンを含め）現在でも主にビルディングオートメーション分野で最も広く利用されている産業用ネットワークの一つです。
ドイツ政府の財政支援を受けた研究プロジェクトにより、1987 年にフィールドバス メッセージ仕様(FMS)に基づくフィールドバスPROFIBUS が定義されました。 [ 9 ]実際のアプリケーションでは、現場での取り扱いが複雑すぎることが判明しました。1994 年に、シーメンスは分散型周辺機器(DP)という名称の改良されたアプリケーション層を提案し、製造業界で広く受け入れられました。2016 年現在、Profibus は世界で最も普及しているフィールドバスの 1 つです[ 10 ]であり、2018 年には 6,000 万ノードの設置数に達しました。[ 11 ]
1987年、Phoenix Contactは、空間的に分散した入力と出力を中央コントローラに接続するためのシリアルバスを開発しました。[ 12 ]コントローラは、すべての入力と出力データを含む1つのフレームを物理的なリング経由で送信します。ケーブルには5本のワイヤがあり、グランド信号の他に、送信フレーム用の2本のワイヤと戻りフレーム用の2本のワイヤがあります。このケーブルを使用すると、システム全体をツリートポロジーにすることができます。[ 13 ]
INTERBUSは製造業で大成功を収め、2290万台以上のデバイスが現場に設置されました。InterbusはイーサネットベースのフィールドバスProfinetのProfinetテクノロジーに加わり、現在INTERBUSはProfibus Nutzerorganisation eVによって維持されています[ 14 ]。
1980年代、自動車の様々な制御システム間の通信問題を解決するため、ドイツのロバート・ボッシュ社は、コントローラーエリアネットワーク（CAN）を初めて開発しました。CANのコンセプトは、あらゆるデバイスを1組の配線で接続でき、接続されたデバイス同士が自由にデータを交換できるというものでした。CANはその後、他の多くの技術とともに、工場自動化市場へと急速に普及していきました。
DeviceNet は、アメリカのAllen-Bradley (現在はRockwell Automationが所有) とODVA (Open DeviceNet Vendor Association) によって、CAN プロトコルに基づくオープンなフィールドバス標準として開発されました。DeviceNet は、欧州規格 EN 50325-2 で標準化されています。DeviceNet 標準の仕様と保守は ODVA の責任です。ControlNet や EtherNet/IP と同様に、DeviceNet は CIP ベースのネットワークファミリーに属します。CIP ( Common Industrial Protocol ) は、これら 3 つの産業用ネットワークの共通アプリケーション層を形成します。DeviceNet、ControlNet、および Ethernet/IP は、適切に連携しており、管理レベル (EtherNet/IP)、セルレベル (ControlNet)、およびフィールドレベル (DeviceNet) 向けの段階的な通信システムをユーザーに提供します。DeviceNet はオブジェクト指向のバスシステムであり、プロデューサー/コンシューマー方式で動作します。DeviceNet デバイスは、クライアント (マスター) またはサーバー (スレーブ) またはその両方になることができます。クライアントとサーバーは、プロデューサー、コンシューマー、またはその両方になることができます。
CANopenは、CANopenのユーザーおよび製造業者協会であるCiA（ CAN in Automation）によって開発され、2002年末から欧州規格EN 50325-4として標準化されています。CANopenは、CAN規格（ISO 11898-2）のレイヤー1とレイヤー2を使用し、ピン割り当て、伝送速度、アプリケーション層に関する拡張機能を備えています。
プロセスオートメーションでは、従来、ほとんどのフィールドトランスミッタは、 4～20 mA の電流ループを介して制御装置に接続されています。これにより、測定値を電流レベルで送信できるだけでなく、1000 メートルを超える長さの 2 線ケーブル 1 本だけでフィールドデバイスに必要な電力を供給できます。これらのシステムは危険区域にも設置されます。NAMUR によると、これらのアプリケーションではフィールドバスがこれらの要件を満たす必要があります。[ 15 ]計測機器の特別規格である IEC/EN 60079-27 では、ゾーン 0、1、または 2 での設置に対するフィールドバス本質安全コンセプト (FISCO) の要件が規定されています。
FIP規格は、将来のフィールドバス規格の要件分析を行うために1982年にフランスで開始されたイニシアチブに基づいています。この調査は、13のパートナーを含む1986年6月のフィールドバス規格に関する欧州のEurekaイニシアチブにつながりました。開発グループ（réseaux locaux industriels）は、フランスで標準化される最初の提案を作成しました。FIPフィールドバスという名称は、当初はフランス語の「Flux d'Information vers le Processus」の略称として付けられましたが、後に英語の「Factory Instrumentation Protocol」という名称でFIPを指すようになりました。
FIPは、その後10年間でヨーロッパ市場を席巻したProfibusにシェアを奪われ、WorldFIPのホームページには2002年以降プレスリリースが掲載されていない。FIPファミリーに最も近い規格は、現在では鉄道車両向けのワイヤートレインバスに見られる。しかし、WorldFIPの特定のサブセットであるFIPIOプロトコルは、機械部品に広く採用されている。
Foundation Fieldbusは、国際自動化協会（ISA）によってSP50として長年にわたり開発されました。Foundation Fieldbusは現在、精製、石油化学、発電、さらには食品・飲料、医薬品、原子力などの多くの重工業プロセス用途で導入基盤を拡大しています。[ 16 ]
2015年1月1日より、Fieldbus Foundationは新しいFieldComm Groupの一部となりました。[ 17 ]
Profibus PA (プロセスオートメーション) は、プロセスエンジニアリングにおいて、計測機器とプロセス機器、アクチュエータ、プロセス制御システムまたはPLC / DCS間の通信に使用されます。 Profibus PA は、プロセスオートメーションに適した物理層を備えた Profibus バージョンであり、フィールド機器を備えた複数のセグメント (PA セグメント) をいわゆるカプラを介して Profibus DP に接続できます。これらのセグメントの 2 線バスケーブルは、通信だけでなく、参加者への電源供給も担います ( MBP伝送技術)。 Profibus PA のもう 1 つの特別な機能は、広く使用されているデバイス プロファイル「PA デバイス」(PA プロファイル) [ 18 ]であり、フィールド デバイスの最も重要な機能がメーカー間で標準化されています。
ビルディングオートメーション市場においても、フィールドバスの適用に関して異なる要件が存在する。
1989年に定義され、主にフランスで使用されているBatiBUS、欧州設置バス（EIB）および欧州ホームシステムプロトコル（EHS）に拡張されたInstabusは、 1999年にKonnex（KNX）規格 EN 50090（ISO/IEC 14543-3）に統合されました。2020年には、495の加盟企業が世界190か国でKNXインターフェースを備えた8,000の製品を提供しています。[ 19 ]
1980年代に遡ると、他のネットワークとは異なり、LonWorksはEchelon Corporationのコンピュータ科学者たちの研究の成果です。1999年、通信プロトコル（当時はLonTalkとして知られていました）がANSIに提出され、制御ネットワークの標準（ANSI/CEA-709.1-B）として承認されました。2005年には、EN 14908（欧州ビルディングオートメーション規格）として正式に採用されました。このプロトコルは、ビルディングオートメーションに関するBACnet ASHRAE/ANSI規格のデータリンク層／物理層を構成する要素の一つでもあります。
BACnet規格は、1987 年に米国暖房冷凍空調学会 ( ASHRAE ) によって最初に開発され、現在も同協会によって維持されています。BACnet は、1995 年以来米国国家規格 ( ANSI ) 135、欧州規格、多くの国の国家規格、そして 2003 年以来グローバル ISO 規格 16484 となっています。[ 20 ] BACnet は、2017 年にビルディング オートメーション市場で 60% の市場シェアを獲得しています。[ 21 ]
フィールドバス技術自体は1988年にISA S50.02規格が完成して以来存在していましたが、国際規格の開発には長年を要しました。1999年、IEC SC65C/WG6標準化委員会は、IECフィールドバス規格案の相違点を解決するために会合を開きました。この会合の結果、8種類のプロトコルセット（「タイプ」と呼ばれる）を含むIEC 61158規格の初期案が作成されました。
この形式の標準は、最初に欧州共同市場向けに開発され、共通性にはあまり重点を置いておらず、その主な目的である国家間の貿易制限の撤廃を達成しています。共通性の問題は現在、各フィールドバス標準タイプをサポートする国際コンソーシアムに委ねられています。承認されるとほぼ同時に、IEC 標準の開発作業は中止され、委員会は解散しました。新しい IEC 委員会 SC65C/MT-9 が設立され、4000 ページを超える IEC 61158 内の形式と内容の矛盾を解決しました。上記のプロトコルタイプの作業はほぼ完了しています。安全フィールドバスやリアルタイムイーサネットフィールドバスなどの新しいプロトコルは、通常の 5 年メンテナンスサイクル中に国際フィールドバス標準の定義に受け入れられています。標準の 2008 年版では、フィールドバスタイプは通信プロファイルファミリー (CPF) に再編成されています。[ 22 ]
フィールドバスには多くの競合技術が存在し、当初期待されていた単一の統合通信メカニズムは実現していません。これは、フィールドバス技術は用途によって異なる実装が必要となるため、当然のことと言えるでしょう。自動車用フィールドバスは、プラント制御用フィールドバスとは機能的に異なります。
1999 年 6 月、IEC の行動委員会 (CA) は、新千年紀に合わせて 2000 年 1 月 1 日を有効とする初版から始まるフィールドバス規格の新しい構造を採用することを決定しました。すべてのフィールドバスがその位置を占める大規模な IEC 61158 規格があります。[ 23 ]専門家は、IEC 61158 の構造は、サービスとプロトコルに分割された異なるレイヤーに従って維持されることを決定しました。個々のフィールドバスは、この構造に異なるタイプとして組み込まれます。
IEC 61158規格「産業用通信ネットワーク - フィールドバス仕様」は、以下の部分に分かれています。
各パートは依然として数千ページにも及ぶため、さらに細分化され、サブパートに分けられています。個々のプロトコルには、種類を示す番号が付けられています。したがって、必要に応じて、各プロトコルタイプごとに専用のサブパートが用意されています。
IEC 61158規格の各部分に対応するサブパートを見つけるには、特定のファミリーに対応するプロトコルタイプを知る必要があります。
2019 年版の IEC 61158 では、最大 26 種類のプロトコルが規定されています。IEC 61158 の標準化では、ブランド名の使用は避けられ、簡潔な技術用語や略語に置き換えられています。たとえば、Ethernet は、技術的に正しい CSMA/CD または対応する ISO 規格 8802.3 への参照に置き換えられています。フィールドバス名についても同様で、すべてタイプ番号に置き換えられています。したがって、読者は IEC 61158 フィールドバス規格全体を通して、PROFIBUS や DeviceNet といった名称を目にすることはありません。IEC 61784 への準拠のセクションでは、完全な参照表が提供されています。
IEC 61158にまとめられたフィールドバス規格群は、実装には適していないことは明らかです。使用説明書を補足する必要があります。これらの説明書は、IEC 61158のどの部分をどのように組み合わせて機能するシステムを構築できるかを示しています。この組み立て説明書は、後にIEC 61784フィールドバスプロファイルとしてまとめられました。
IEC 61158-1 [ 24 ]によると、規格 IEC 61784 は以下の部分に分割されています。
IEC 61784 パート 1 [ 25 ]規格は、産業制御システムにおけるフィールドバスの使用に関する連続および離散製造用のプロファイル セットという名称で、各国の標準化団体が提案するすべてのフィールドバスをリストアップしています。2003 年の初版では、7 種類の通信プロファイル ファミリ (CPF) が導入されています。
航空機製造（ボーイングなど）で広く使用されているSwiftnetは、規格の初版に含まれていました。しかし、これは後に誤りであることが判明し、2007年の第2版ではこのプロトコルは規格から削除されました。同時に、CPF 8 CC-Link、CPF 9 HARTプロトコル、CPF 16 SERCOSが追加されました。2014年の第4版では、最後のフィールドバスであるCPF 19 MECHATROLINKが規格に含まれました。2019年の第5版は、新しいプロファイルが追加されることなく、単なる保守改訂でした。
この規格に含まれていないフィールドバスの自動化プロトコルの一覧を参照してください。
フィールドバスプロファイルの第2版では既に、物理層としてイーサネットに基づく最初のプロファイルが含まれています。[ 26 ]新しく開発されたリアルタイムイーサネット（RTE）プロトコルはすべて、リアルタイムアプリケーションにおけるISO/IEC 8802 3ベースの通信ネットワーク用の追加プロファイルとしてIEC 61784パート2 [ 27 ]にまとめられています。ここでは、Ethernet/IP、PROFINET IOの3つのバージョン（クラスA、B、C）、P-NET [ 28 ] 、 Vnet/IP [ 29 ]、TCnet [ 30 ] 、 EtherCAT、Ethernet POWERLINK、Ethernet for Plant Automation（EPA）のソリューション、および新しいリアルタイムパブリッシュ/サブスクライブMODBUS-RTPSと従来のプロファイルMODBUS-TCPを備えたMODBUSが見つかります。
この文脈において、SERCOSソリューションは興味深い。軸制御分野のこのネットワークは、独自の標準 IEC 61491 を持っていた。[ 31 ] Ethernet ベースのソリューションSERCOS IIIの導入により、この標準は分割され、通信部分は IEC 61158/61784 に統合された。アプリケーション部分は、他のドライブ ソリューションとともに、特別なドライブ標準 IEC 61800-7 に統合された。
つまり、2007年の第1回大会におけるRTEのリストは既に長くなっているということだ。
2010年:
2019年:
2023年:
2010年に、CPF 17 RAPIEnetとCPF 18 SafetyNET pを含む第2版が発行されました。第3版（2014年）では、CC-Linkの産業用イーサネット（IE）バージョンが追加されました。 2019年の第4版には、2つのプロファイルファミリーCPF 20 ADS-net [ 32 ]とCPF 19 FL-net [ 33 ]が追加されました。
これらのRTEの詳細については、産業用イーサネットに関する記事を参照してください。
機能安全に関しては、さまざまなコンソーシアムが、 IEC 61508に基づく安全度水準 3 (SIL)またはISO 13849に基づく性能水準 "e" (PL)までの安全アプリケーション向けに、さまざまなプロトコルを開発してきました。ほとんどのソリューションに共通しているのは、ブラックチャネルに基づいているため、さまざまなフィールドバスやネットワークを介して送信できる点です。実際のプロファイルに応じて、安全プロトコルは、カウンタ、 CRC、エコー、タイムアウト、一意の送信者および受信者 ID、相互チェックなどの対策を提供します。
2007年に発行されたIEC 61784パート3 [ 34 ]の初版には、産業用通信ネットワーク - プロファイル - 機能安全フィールドバスという名称で、通信プロファイルファミリ（CPF）が含まれています。
SERCOSもCIP安全プロトコルを使用しています。[ 36 ] 2010年に発行された第2版では、追加のCPFが規格に追加されています。
2016年の第3版では、最後の安全プロファイルであるCPF 17 SafetyNET pが追加されました。新しい第4版は2021年に発行される予定です。この規格には現在9種類の安全プロファイルが含まれています。これらはすべて、次のセクションのグローバル適合性表に記載され、参照されています。
各ブランドのプロトコルファミリーは通信プロファイルファミリーと呼ばれ、CPFと番号で略記されます。各プロトコルファミリーは、フィールドバス、リアルタイムイーサネットソリューション、設置規則、および機能安全プロトコルを定義できます。これらのプロファイルファミリーはIEC 61784に規定されており、以下の表にまとめられています。
例として、PROFIBUS-DP の規格を調べてみましょう。これは CPF 3 ファミリーに属し、プロファイルは CP 3/1 です。表 5 を見ると、そのプロトコル範囲は IEC 61784 パート 1 で定義されていることがわかります。プロトコルタイプ 3 を使用するため、プロトコル定義には IEC 61158-3-3、61158-4-3、61158-5-3、および 61158-6-3 の文書が必要です。物理インターフェースは、共通規格 61158-2 のタイプ 3 で定義されています。設置規則は、IEC 61784-5-3 の付録 A に記載されています。これは、IEC 61784-3-3 規格で定義されている PROFIsafe として FSCP3/1 と組み合わせることができます。
製造元がこれらの規格すべてを明示的にリストする必要がないようにするため、プロファイルへの参照は規格で指定されています。PROFIBUS-DP の例の場合、関連する規格の仕様は次のようになります。
IEC 61784-1 Ed.3:2019 CPF 3/1への準拠
プロセスオートメーション用途（炭化水素処理や発電などの産業における流量計、圧力トランスミッター、その他の計測機器、制御弁など）におけるフィールドバスネットワークの要件は、自動車製造などの個別製造用途におけるフィールドバスネットワークの要件とは異なります。自動車製造では、モーションセンサー、位置センサーなど、多数の個別センサーが使用されます。個別フィールドバスネットワークは、「デバイスネットワーク」と呼ばれることがよくあります。
2000年には既に、国際電気標準会議（IEC）は、デバイスネットワークをカバーするために、技術委員会TC 121低電圧開閉装置および制御装置によって一連のコントローラデバイスインターフェース（CDI）を規定することを決定しました。IEC 62026 [ 37 ]番号のこの一連の規格は、2019年の現行版で以下の部分を含んでいます。
以下の部品は2006年に廃止され、現在はメンテナンスされていません。
フィールドバスでは、4-20 mA 設備に比べて必要なケーブルの量が大幅に少なくなります 。これは、4-20 mA デバイスの場合のようにデバイスごとに専用のケーブルセットが必要なのではなく、多くのデバイスが同じケーブルセットをマルチドロップ方式で共有するためです。さらに、フィールドバス ネットワークではデバイスごとに複数のパラメータを通信できますが、4-20 mA 接続では 1 つのパラメータしか送信できません 。フィールドバスは、予測的かつ予防的な保守戦略を構築するための優れた基盤も提供します。フィールドバス デバイスから得られる診断機能を使用して、デバイスの問題が重大な問題になる前に対処できます。[ 38 ]
フィールドバスという総称は共通しているものの、様々なフィールドバスは容易に互換性があるわけではない。それらの違いは非常に大きく、簡単に相互接続することはできない。[ 39 ]フィールドバス規格間の違いを理解するには、フィールドバスネットワークがどのように設計されているかを理解する必要がある。OSIモデルを参照すると、フィールドバス規格は、ケーブルの物理媒体と、参照モデルのレイヤー1、2、7によって決定される。
各技術について、物理媒体および物理層規格は、ビットタイミング、同期、エンコード/デコード、帯域幅、バス長、およびトランシーバと通信ワイヤの物理的接続の実装を詳細に完全に記述します。データリンク層規格は、物理層による送信準備のためのメッセージの組み立て方法、エラー処理、メッセージフィルタリング、バスアービトレーション、およびこれらの規格がハードウェアでどのように実装されるかを完全に規定する責任を負います。アプリケーション層規格は、一般的に、データ通信層が通信を希望するアプリケーションとどのようにインターフェースされるかを定義します。メッセージ仕様、ネットワーク管理の実装、およびサービスアプリケーションからの要求に対する応答を記述します。第3層から第6層は、フィールドバス規格では記述されていません。[ 40 ]
フィールドバスの種類によって、提供される機能や性能は異なります。データ転送方式に根本的な違いがあるため、フィールドバスの性能を一概に比較することは困難です。以下の比較表では、対象となるフィールドバスが通常1ミリ秒以上のデータ更新サイクルをサポートしているかどうかのみを記載しています。
2008年現在プロセス制御システムでは、 Foundation FieldbusとProfibus PAが市場を支配しています。[ 41 ]どちらの技術も同じ物理層（31.25 kHzの2線式マンチェスター符号化 電流変調）を使用していますが、互換性はありません。一般的な目安として、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）によって制御および監視されるアプリケーションはPROFIBUSに傾き、デジタル/分散制御システム（DCS）によって制御および監視されるアプリケーションはFoundation Fieldbusに傾きます。PROFIBUS技術は、ドイツのカールスルーエに本社を置くProfibus Internationalを通じて提供されています。Foundation Fieldbus技術は、テキサス州オースティンのFieldbus Foundationが所有および販売しています。