现场总线得以研究和发展的主要原因包括以下几个方面：

工业自动化需求推动

系统集成与管控：随着工业生产规模的扩大和复杂性的增加，需要将大量的现场设备（如传感器、执行器等）连接起来，实现集中监控和管理。现场总线能够提供一种高效的通信方式，将这些设备集成到一个统一的系统中，使操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行实时监控和控制，提高生产效率和管理水平。

提高生产灵活性：现代工业生产要求生产线具有更高的灵活性和可重构性，以快速适应市场需求的变化和产品的更新换代。现场总线技术使得现场设备之间的连接更加灵活，设备的添加、更换和调整更加方便，能够快速实现生产线的重新配置，满足不同生产任务的需求。

传统控制系统存在弊端

布线复杂成本高：传统的工业控制系统采用一对一的布线方式，即每个现场设备都需要单独铺设电缆与控制器连接。随着设备数量的增加，布线工作量巨大，成本高昂，而且布线的复杂性也增加了系统维护的难度和故障排查的成本。现场总线采用总线型拓扑结构，多个设备可以通过一条总线进行通信，大大减少了布线数量和成本。

信息交互能力弱：传统控制系统中，现场设备与控制器之间的通信通常是单向的，信息传输量有限，设备之间难以进行直接的信息交互。现场总线技术则实现了现场设备之间的双向、多变量通信，设备可以实时地交换数据和状态信息，提高了系统的智能化水平和协同工作能力。

技术发展提供支撑

微处理器技术进步：微处理器性能的不断提高，使得现场设备具备了更强的计算和通信能力。可以将微处理器集成到现场设备中，使其成为具有智能功能的节点，能够直接连接到现场总线上，实现设备的智能化和网络化。

通信技术发展：通信技术的不断发展，为现场总线提供了可靠的通信基础。例如，数字信号处理技术、调制解调技术等的应用，提高了现场总线通信的抗干扰能力和数据传输速率；网络协议和通信标准的不断完善，使得不同厂家的设备能够实现互操作性和兼容性。

提高系统可靠性和稳定性

分散控制结构：现场总线采用分散式控制结构，将控制功能下放到现场设备中，每个现场设备都可以独立地完成一定的控制任务。这种分散控制方式可以避免传统集中式控制系统中由于中央控制器故障而导致整个系统瘫痪的问题，提高了系统的可靠性和容错能力。

故障诊断与自修复：现场总线技术支持设备的故障诊断和自修复功能。现场设备可以实时监测自身的运行状态，并通过总线将故障信息上传到控制器。控制器可以根据故障信息进行诊断和分析，采取相应的措施，如自动切换备用设备、发出报警信号等，提高了系统的稳定性和维护效率。

节能环保要求

能源管理优化：在工业生产中，能源消耗是一个重要的问题。现场总线可以实现对现场设备的精确控制和能源管理，通过实时监测设备的能耗情况，根据生产需求合理调整设备的运行参数，实现能源的优化利用，降低能源消耗。

减少设备待机能耗：现场总线技术可以实现设备的远程监控和管理，使设备能够根据实际生产需求及时启动和停止，避免设备长时间待机造成的能源浪费。