现场总线技术的发展导致了多种国际标准的产生，由于标准之间的互不兼容，致使现场总线的开放性、现场设备的互可操作性以及工业控制网络的实时性难以得到实现，与此同时，工业以太网以其成熟的技术优势，开始在现场设备层网络中得到了应用，成为真正统一现场总线标准的希望顺应发展形势，我国制定了基于以太网的现场总线国家标准EPA，并得到了IEC组织的正式承认。 现场I／O设备是EPA控制系统的重要组成部分，是广泛应用于工业现场，实现信号采集、变换、处理、分析、存储与传输，并对生产过程进行控制的重要工具，研究与丌发基于EPA的现场I／O设备对于验证EPA总线标准和实现EPA控制系统有着非常重要的意义。 本论文对EPA现场I／O设备设计中涉及的关键技术进行了研究：EPA通信栈软件是实现EPA设备互相通信的平台，也是基于EPA的现场I／O设备的设计基础和技术内核，我们在对EPA系统结构充分理解的基础上，提出EPA通信栈软件的模块化设计思想与丌发过程，实现了现场I／O设备基于EPA的通信；为提高现场I／O设备的性能，我们对以太网供电技术进行了研究，实现了In—Band和Out-Of-Band两种供电方式；此外，我们还对基于EPA的现场I／O设备的本质安全与防爆技术进行了研究与可行性分析。 在对关键性技术进行深入研究与分析的基础上，本论文提出了基于EPA的现场I／O设备的设计思路，并重点阐述了基于EPA的标准信号采集模块的硬件、软件、功能、通讯驱动等实现机理和开发成果，硬件开发主要包括通信底板的开发和信号采集背板的开发两个层面；软件开发主要涉及信号的采集与处理，以及EPA通信栈在I／O设备中的实现；此外，为保证I／O设备在工业现场的稳定运行，还有针对性地进行了模块的可靠性设计和分析。 目前我们丌发的基于EPA的现场I／O设备已经通过了精度测试、电磁兼容性测试和EPA通信一致性测试分析，并在工业现场的EPA控制系统中得到了成功的应用。