随着微电子技术的出现和发展,现场总线技术日益成为国内外仪表界的关注焦点。ModBus现场总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术,以其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低及其独特的设计越来越受到人们的重视,并被公认为最有前途的现场总线之一。随着现场总线技术的迅猛发展,传统的自动化仪表受到严重挑战,取而代之的将是具有开放性的现场总线仪表,基于ModBus协议的现场总线仪表的研究与开发具有非常现实的意义。基于现场总线技术的控制系统(Field control system,,FCS)最大的优点就是开放性,与传统控制系统比较,代表着技术发展的潮流。ModBus协议最早是应用于电子控制器上的一种通用语言,是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。经过多年的发展,它已经成为一种通用的工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。本文在分析了国际上最具影响的几种现场总线协议的基础上,研究了符合自己产品设计的ModBus总线协议,并开发研究了基于ModBus现场总线的控制系统FCS-1000及智能数据采集仪表。重点研究了基于ModBus协议的现场总线控制系统的体系结构、符合ModBus协议的现场总线仪表的设计方法,并对基于ModBus现场总线的控制系统FCS-1000及智能数据采集仪表的硬件和软件进行了设计研究。通过文字、数据、图片等方式展示了FCS-1000控制系统在工业工程控制领域的成功应用。FCS-1000现场总线控制系统本质上是一种对生产现场进行控制和管理的网络,具有很高的实时性、可靠性、数据完整性和可用性,通过专门的接口和设备完成与上层工厂信息系统的数据交换和传递。因此,统一的控制系统网络模型应设计有三层结构形式,从底向上依次为:现场智能设备层、现场总线监控层、远程监控层。通过实际运行表明,基于ModBus协议的现场总线仪表的稳定性、实时性以及精度都比传统仪表优越;基于ModBus现场总线仪表的控制系统在容错处理、数据交换、系统管理、抗环境干扰等方面都比传统仪表组成的系统功能强。