按照基金會總線組織的定義，FF總線是壹種全數字、串行、雙向傳輸的通信系統，是壹種能連接現場各種現場儀表的信號傳輸系統，其最根本的特點是專門針對工業過程自動化而開發的，在滿足要求苛刻的使用環境、本質安全、總線供電等方面都有完善的措施。為此，有人稱FF總線為專門為過程控制設計的現場總線。
在FF協議標準中，FF分為低速H1總線和高速H2總線。H1主要針對過程自動化，傳輸速率31.25Kbps，傳輸距離可達1900m（可采用中繼器延長），支持總線供電和本質安全防爆。高速總線協議H2主要用於制造自動化，傳輸速率分為1Mbps和2.5Mbps兩種。但原來規劃的H2高速總線標準現在已經被現場總線基金會所放棄，取而代之的是基於以太網的高速總線HSE。 為了實現通信系統的開放性，FF通信模型參考了OSI模型，如圖4.2。
H1總線的通信模型包括物理層、數據鏈路層、應用層，並在其上增加了用戶層。物理層采用了IEC61158-2的協議規範；數據鏈路層DLL規定如何在設備間***享網絡和調度通信，通過鏈路活動調度器LAS來管理現場總線的訪問；應用層則規定了在設備間交換數據、命令、事件信息以及請求應答中的信息格式。H1的應用層分為兩個子層――總線訪問子層FAS和總線報文規範子層FMS，功能塊應用進程只使用FMS，FAS負責把FMS映射到DLL。用戶層則用於組成用戶所需要的應用程序，如規定標準的功能快、設備描述等。不過，數據鏈路層和應用層往往被看作為壹個整體，統稱為通信棧。
HSE采用了基於Ethernet和TCP/IP的六層協議結構的通信模型。其中，壹～四層為標準的Internet協議；第五層是現場設備訪問會話，為現場設備訪問代理提供會話組織和同步服務；第七層是應用層，也劃分為FMS和現場設備訪問FDA二個子層，其中FDA的作用與H1的FAS相類似，也是基於虛擬通信關系為FMS提供通信服務。 H1總線的物理層根據IEC和ISA標準定義，符合ISA S50.02物理層標準、IEC1158-2物理層標準以及FF-816 31.25Kbps物理層行規規範。當物理層從通信棧接收報文時，對數據幀加上前導碼和定界碼，並對其實行數據編碼，再經過發送驅動器把所產生的物理信號傳送到總統的傳輸媒體上。相反，在接收信號時，需要進行反向解碼。
現場總統采用曼徹斯特編碼技術將數據編碼加載到直流電壓或電流上形成“同步串行信號”。前導碼是壹個8位的數字信號10101010，接收器采用這壹信號同步其內部時鐘。起始界定碼和結束界定碼標明了現場總線信息的起點和終點，長度均為8個時鐘周期，二者都是由“0”、“1”、“N+”、“N－”按規定的順序組成。
圖4.5(a)表示了H1總線的配置思想，總線兩端分別連接壹個終端器，形成對31.25KHz信號的通帶電路。發送設備產生的信號是31.25KHz、峰峰值為15～20mA的電流信號，如圖(b)；傳送給相當於50Ω的等效負載，產生壹個調制在直流電源電壓上的0.75～1V的峰峰電壓，如圖(c)。H1支持總線供電和非總線供電二種方式。
通信棧包括數據鏈路層DLL、現場總線訪問子層FAS和現場總線報文規範FMS三部分。
DLL最主要的功能是對總線訪問的調度，通過鏈路活動調度器LAS來管理總線的訪問，每個總線段上有壹個LAS。H1總線的通信分為受調度/周期性通信和非調度/非周期性通信二類。前者壹般用於在設備間周期性地傳送測量和控制數據，其優先級最高，其它操作只在受調度傳輸之間進行。
FAS子層處於FMS和DLL之間，它使用DLL的調度和非調度特點，為FMS和應用進程提供報文傳遞服務。FAS的協議機制可以劃為三層：FAS服務協議機制、應用關系協議機制、DLL映射協議機制，它們之間及其與相鄰層的關系如圖4-6所示。FAS服務協議機制負責把發送信息轉換為FAS的內部協議格式，並為該服務選擇壹個合適的應用關系協議機制。應用關系協議機制包括客戶/服務器、報告分發和發布/接收三種由虛擬通信關系VCR來描述的服務類型，它們的區別主要在於FAS如何應用數據鏈路層進行報文傳輸。DLL映射協議機制是對下層即數據鏈路層的接口。它將來自應用關系協議機制的FAS內部協議格式轉換成數據鍵路層DLL可接受的服務格式，並送給DLL，反之亦然。
FMS描述了用戶應用所需要的通信服務、信息格式和建立報文所必需的協議行為。針對不同的對象類型，FMS定義了相應的FMS通信服務，用戶應用可采用標準的報文格式集在現場總線上相互發送報文。
用戶層定義了標準的基於模塊的用戶應用，使得設備與系統的集成與互操作更加易於實現。用戶層由功能塊和設備描述語言兩個重要的部分組成。 PROFIBUS***包括PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA三個兼容系列，各系列的協議結構如圖4.9所示。FMS定義了物理層、數據鏈路層和應用層和用戶接口，物理層提供了光纖和RS485兩種傳輸技術。DP定義了物理層、數據鏈路層和用戶接口，其中的物理層和數據鏈路層與FMS中的定義完全相同，二者采用了相同的傳輸技術和統壹的總線控制協議(報文格式)。PA主要應用於過程控制領域，相當於FF的H1總線，它可支持總線供電和本質安全，當使用分段耦合器，PA裝置能很方便的連接到DP網絡上。
PROFIBUS現場總線是世界上應用最廣泛的現場總線技術之壹，既適合於自動化系統與現場I/O單元的通信，也可用於直接連接帶有接口的各種現場儀表及設備。DP和PA的完美結合使得PROFIBUS現場總線在結構和性能上優越於其它現場總線。 PROFIBUS提供了RS485傳輸、IEC1158－2傳輸和光纖傳輸三種類型。
RS-485傳輸用於PROFIBUS－DP/－FMS，其最大傳輸速率可達12Mbps，在不加中繼的情況下，傳輸速率與總線長度的對應關系如下表所示：
數據IEC1158－2的傳輸技術用於PROFIBUS－PA，是壹種位同步協議，通過±9mA對基本電流（約10mA）的調制，以31.25kbps的速率傳輸。
PROFIBUS系統要橋接更長的距離或在電磁幹擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體（塑料和玻璃）傳輸，光鏈路插頭可以實現RS485信號和光纖導體信號的相互轉換。 PROFIBUS總線包括的三個兼容系列均使用壹致的總線存取協議，這是壹種包括主站之間的令牌方式和主站與從站之間的主從方式的混合協議，如圖4.10所示。
令牌環是所有主站的組織鏈，按照它們的地址構成邏輯環。在令牌環中，令牌在邏輯環中循環壹周的最長時間是事先規定的，令牌需要在規定的時間內按照地址的升序在各主站中依次傳遞。
主從方式允許主站在得到總線存取令牌時與從站進行通信，每個主站均可向從站發送或索取信息。當某主站得到令牌報文後，該主站可在壹定時間內執行主站工作。在這段時間內，它可依照主從關系表與所有從站通信，也可依照主主關系表與所有主站通信。 基於IEC1158-2傳輸技術總線段與基於RS485傳輸技術總線段可以通過耦合裝置相連，耦合器使二者信號相適配。每段通常配壹個電源裝置，電源裝置經耦合器和PA總線為現場設備提供電源，這種供電方式可以限制PA總線段上的電流和電壓。如果需要外接電源設備，必須用適當的隔離裝置，將總線供電設備與外接電源設備連接在本質安全總線上，此時總線上的最大供電電壓和最大供電電流均具有明確的規定。按防爆等級和總線供電裝置，總線上的站點數量也將受到限制。
PROFIBUS的網絡拓撲可以是總線型、樹型和兩種拓撲的混合。線型結構沿著總線電纜連接各個站點，樹型結構允許現場設備並聯地接在現場配電箱上。混合拓撲結構適合多數實際系統的要求，它可以使總線的結構和長度趨於最優。 我們知道，當前的工業網絡已逐漸向高層IT系統的融合甚至通過Internet實現全球化聯網的趨勢發展，PROFINet正是體現了現場總線技術縱向集成的壹種透明性理念。
為了保持與自動化系統較高層的壹致性，PROFINet選用以太網作為通信媒介，壹方面它可以把基於通用的PROFIBUS技術的系統無縫地集成到整個系統中，另壹方面它也可以通過代理服務器實現PROFIBUS－DP及其它現場總線系統與PROFINet系統的簡單集成。
在整個協議架構中，獨立於制造商的工程設計系統對象ES-Object模型和開放的、面向對象的PROFINet運行期（runtime）模型是PROFINet定義的兩個關鍵模型。
工程設計系統對象模型用於對多制造商工程設計方案做出規定，提供用戶友好的PROFINet系統組態。運行期模型則以具有以太網標準機制的通信功能為基礎，提供了壹種優化的DCOM機制，作為用於硬實時通信應用領域的壹種選擇。
PROFINet部件以對象的形式出現，自動化解決方案包含在運行期進行通信的自動化對象中，即運行期自動化對象RT-AUTO。在工程設計領域，壹旦無需對通信編程而只需進行很方便地組態，創建自動化解決方案就變得相當簡單。
PROFINet為這些應用提供了兩種集成方案，如圖4.12。
如果現場總線的主站具備PROFINet的能力，這可通過將以太網接口和PROFINet運行期軟件的端口直接集成到現場總線主站的CPU中。否則，PROFIBUS也可以通過代理服務器實現與PROFInet的集成。原則上其它的現場總線如：FF、Interbus等通常都可以這種方式集成到PROFINet領域。