工業 4.0 及其最新的智慧製造技術驅動因素，正掀起一波熱潮。一些最大的工業製造應用程式，正透過使用更快、更好的技術來利用即時決策和數據分析，來應對重大挑戰；這現在包括分散式且較不依賴與主要數據中心或「雲端」基礎設施直接通訊的節能處理器性能。這種新的轉變為利用即時監控、日誌記錄甚至即時決策能力的工業自動化應用程式，帶來了巨大的好處；這是一種在利用自動化和機器人的工廠基礎設施中，快速部署的模式。例如，許多擁有大量生產規模的工業自動化設施，可以利用機器人來提高特定任務的生產力和效率，讓人們可以專注於操作中的其他關鍵任務。
除了更新的自動化技術之外，還有一些關鍵的基本工業計算協議已經標準化，用於工業電腦、感測器和設備之間的有效通訊拓撲，這些設備被實施到製造自動化工業控制的架構中。這些通用協議對於理解工廠車間的工業設備如何連接到驅動關鍵通訊系統以實現穩定操作和生產的中央可程式邏輯控制器或「PLC」至關重要。
什麼是現場總線通訊協定？
為有效控制和管理複雜自動化工業環境中所需的所有設備和感測器，現場總線被創建為一系列通訊協定。工廠運作的關鍵要求之一，例如製造裝配線，是即時分散式控制和階層。例如，當溫度超過特定閾值時，溫度感測器可能會觸發警報；當警報響起時，訊號需要傳輸到適當的設備，以便採取行動。如果訊號傳輸有任何延遲，後果可能是災難性的。現場總線通訊協定旨在解決連接工業工廠中多個設備的一些獨特挑戰。根據工廠環境和連接要求，目前使用了各種流行的現場總線通訊協定。
什麼是 PROFIBUS 通訊協定？
過程現場總線（Process Field Bus）是當今自動化過程工業中應用最廣泛的現場總線。目前使用兩種 PROFIBUS 變體：PROFIBUS DP 和 PA。較常用的協定是 PROFIBUS DP（分散式週邊設備）；它用於控制器與生產自動化應用中使用的各種感測器/致動器之間的通訊。PROFIBUS PA（過程自動化）主要用於監控測量設備。DP 和 PA 共用相同的協定，因此可以互換使用。除了即時控制訊號外，使用 PROFIBUS 的好處之一是其設備之間傳送的豐富診斷訊息；這使操作員能夠即時監控每個設備的健康狀態以進行預防性維護。PROFIBUS 設計用於擴展，最大連接設備數量為 126 個。
什麼是 EtherCAT、EtherNet/IP 和 PROFINET 通訊協定？
由於基於乙太網路的通訊網路普及，新的現代現場總線協定也基於乙太網路技術開發：EtherCAT、EtherNet/IP 和 PROFINET。這些協定在資料連結/網路層使用相同的標準乙太網路纜線，但改變了應用層，使其更適合工業自動化和過程控制。這些基於乙太網路的現場總線的兩個主要優點是：速度和最大設備數量。由於這些協定使用相同的乙太網路實體層，速度可達 1Gbps，而 PROFIBUS 的最大速度為 12Mbps。對於 EtherCAT，最大設備數量為 65,536 個，而 EtherNet/IP 和 PROFINET 的最大設備數量幾乎無限。由於其高傳輸速度，這些協定提供極低的循環時間（小於 100 微秒），這意味著所有設備之間的時間同步非常精確（小於 1 微秒）。對於需要控制器和設備之間接近即時更新和同步的工廠應用，這些協定優於 PROFIBUS 或 CANopen。
什麼是 CANopen 通訊協定？
此協定主要為運動控制系統開發；CANopen 的主要應用是馬達和機器人控制器。CANopen 基於 CANbus 協定，該協定主要用於汽車應用。此協定的優點是它可以利用 CANbus 中現有的硬體和佈線。CANopen 介於 PROFIBUS 和各種基於乙太網路的現場總線之間，最大速度為 1Mbps，最多可連接 127 個設備。