1.1现场总线技能的由来
1.1.1CIMS体系结构及工业数据结构的层次区分
依据工厂办理、出产过程及功用要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、作业站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业出产过程操控中，工业数据结构相同分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。
图1-1：简化的CIMS网络体系结构
1.1.2现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不行短少的重要部分。
现场级与车间级自动化监控及信息集成体系首要完结底层设备单机操控、连机操控、通讯连网、在线设备状况监测及现场设备运转、出产数据的收集、存储、计算等功用，确保现场设备高质量完结出产任务，并将现场设备出产及运转数据信息传送到工厂办理层，向工厂级MIS体系数据库供给数据。一起也可接受工厂办理层下达的出产办理及调度指令并履行之。因而，现场级与车间级监控及信息集成体系是完结工厂自动化及CIMS体系的根底。
1.1.3传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成体系
传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成体系（包含：根据PC、PLC、DCS产品的分布式操控体系），其首要特色之一是，现场层设备与操控器之间的衔接是1对1（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方法，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图1-2所示：
图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成体系
1.1.4体系首要缺陷
（1）信息集成才能不强：操控器与现场设备之间靠I/O连线衔接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，操控器获取信息量有限，很多的数据如设备参数、毛病及毛病纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成才能不强，不能彻底满意CIMS体系对底层数据的要求。
（2）体系不敞开、可集成性差、专业性不强：除现场设备均靠规范4-20mA/24VDC衔接，体系其它软、硬件一般只能运用一家产品。不同厂家产品之间缺少互操作性、互换性，因而可集成性差。这种体系很少留出接口，答应其它厂商将自己特长的操控技能，如操控算法、工艺流程、配方等集成到通用体系中去，因而，面向职业的监控体系很少。
（3）可靠性不易确保：关于大规模的分布式体系，很多的I/O电缆及敷设施工，不只添加本钱，也添加了体系的不行靠性。
（4）可维护性不高：因为现场级设备信息不全，现场级设备的在线毛病诊断、报警、记载功用不强。另一方面也很难完结现场设备的长途参数设定、修正等参数化功用，影响了体系的可维护性。
1.1.5现场设备的串行通讯接口是现场总线技能的原形
因为大规模%&&&&&%的开展，许多传感器、履行机构、驱动设备等现场设备智能化，即内置CPU操控器，完结比如线性化、量程转化、数字滤波乃至回路调理等功用。因而，关于这些智能现场设备添加一个串行数据接口（如RS-232/485）是十分便利的。有了这样的接口，操控器就可以按其规则协议，经过串行通讯方法（而不是I/O方法）完结对现场设备的监控。假如想象悉数或大部分现场设备都具有串行通讯接口并具有一致的通讯协议，操控器只需一根通讯电缆就可将涣散的现场设备衔接，完结对一切现场设备的监控，这便是现场总线技能的初始主意。
1.2.4现场总线技能的发生
根据以上初始主意，运用一根通讯电缆，将一切具有一致的通讯协议通讯接口的现场设备衔接，这样，在设备层传递的不再是I/O（4-20mA/24VDC）信号，而是根据现场总线的数字化通讯，由数字化通讯网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成体系。
1.2现场总线技能概念
1.2.1现场总线技能
现在，公认的现场总线技能概念描绘如下：现场总线是设备在出产过程区域的现场设备/外表与操控室内的自动操控设备/体系之间的一种串行、数字式、多点通讯的数据总线。其间，“出产过程”包含断续出产过程和接连出产过程两类。
或许，现场总线是以单个涣散的、数字化、智能化的丈量和操控设备作为网络节点，用总线相衔接，完结相互交流信息，共同完结自动操控功用的网络体系与操控体系。
1.2.2现场总线技能发生的含义
（1）现场总线（Fieldbus）技能是完结现场级操控设备数字化通讯的一种工业现场层网络通讯技能；是一次工业现场级设备通讯的数字化革新。现场总线技能可运用一条通讯电缆将现场设备（智能化、带有通讯接口）衔接，用数字化通讯替代4-20mA/24VDC信号，完结现场设备操控、监测、长途参数化等功用。
（2）传统的现场级自动化监控体系选用1对1连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以完结设备之间及体系与外界之间的信息交流，使自控体系成为工厂中的“信息孤岛”，严峻限制了企业信息集成及企业归纳自动化的完结。
（3）根据现场总线的自动化监控体系选用计算机数字化通讯技能，使自控体系与设备参加工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的掩盖规模一向延伸到出产现场。在CIMS体系中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技能根底。
