現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在煤礦中的應用

2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
由現(xiàn)場總線構成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（FieldbusControlSystem）。在FCS中，每個現(xiàn)場設備都是智能化的、能夠相互通訊的、具有特定功能的設備，其系統(tǒng)結構特點是全分散式的，其中包含兩個含義：

　　1）現(xiàn)場設備位置分散，可以分布在現(xiàn)場所需的各個地方。

　　2）功能塊分散，把各種功能分散給各種現(xiàn)場設備。

這些現(xiàn)場設備都是通過現(xiàn)場總線來實現(xiàn)它們之間的聯(lián)系的。那么，什么是現(xiàn)場總線?現(xiàn)場總線（Fieldbus）是一種用于生產(chǎn)、過程控制領域最底層的現(xiàn)場設備（儀表）互連的通訊網(wǎng)絡。按IEC（1158—2，1993）的說明：現(xiàn)場總線是一種數(shù)字式、串行、多點，用于最底層的工業(yè)控制設備及儀表（如：傳感器、執(zhí)行器及現(xiàn)場控制器）互連通訊的數(shù)據(jù)總線。

現(xiàn)場總線采用數(shù)字串行通訊，其基本結構為總線形。各個現(xiàn)場設備都與總線相接并共用這一總線來互相交換數(shù)據(jù)。比如：一個現(xiàn)場設備通過總線發(fā)布一個控制命令后，相應的現(xiàn)場設備從總線上接收到這—命令后，執(zhí)行命令所要求的操作；同樣，—個現(xiàn)場設備也可以把自身的狀態(tài)信息（比如：命令的完成情況）通過總線發(fā)布出去，供其它現(xiàn)場設備使用（比如：狀態(tài)顯示、運行監(jiān)視、故障分析或診斷）等等。

現(xiàn)場總線的通訊方式為多點（廣播）式，即每個現(xiàn)場設備都可以通過總線發(fā)布消息，但是任何時刻只能有一個發(fā)布者，其余均為接收者，通俗地講就是“一人說，大家聽”。對于這種通訊方式，每個現(xiàn)場設備都具備“接受過濾”的能力，即決定是否響應（接受）已經(jīng)收到的消息。因此現(xiàn)場總線不單是一種通訊技術，它是計算機技術、通訊技術及控制技術三者的綜合與集成。

對于現(xiàn)場總線FF（FieldbusFoundation現(xiàn)場總線基金會，國際標準化組織，有120多個成員，幾乎覆蓋了世界上所有著名的DCS和PLC廠商）更強調(diào)開放式互連及互操作性，因為FF的宗旨是促進產(chǎn)生一個單一的國際現(xiàn)場總線標準，使不同廠商不同品牌的產(chǎn)品能夠直接互連直接互換，使用者可以很方便地用不同廠商不同品牌的產(chǎn)品直接構成滿足自己要求的FCS。

3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在煤礦井下的應用
以現(xiàn)場總線為基礎建立的煤礦井下電氣控制系統(tǒng)新模式應具有現(xiàn)場總線的所有特點：總線結構、數(shù)字串行通訊、多點（廣播）方式、接受過濾功能、全分散等。
　
在新模式中的“現(xiàn)場設備”的概念與現(xiàn)行井下使用的“設備”概念有很大的不同。新模式中“現(xiàn)場設備”應具有智能化、總線通訊、分散功能塊等功能。智能化就是其內(nèi)部含有微控制單元（MCU），總線通訊即各個現(xiàn)場設備之間的聯(lián)系都是通過總線進行的。在系統(tǒng)中它們以總線為核心，而分散功能塊就是把原來電氣控制設備上的多種功能分解到不同的現(xiàn)場設備上，各個現(xiàn)場設備都相對獨立地執(zhí)行其中的一個或一些功能，其主要包含兩個內(nèi)容：1）從總線上接受消息（與自己有關的消息），并根據(jù)消息內(nèi)容對動力回路實施控制；2）把內(nèi)部狀態(tài)、數(shù)據(jù)（如控制的完成情況等）公布到總線上去，而顯示、監(jiān)視等任務可由其他現(xiàn)場設備來承擔。

因此在煤礦井下我們建立系統(tǒng)時，就只需按照系統(tǒng)功能的總要求把具有相應功能的各種現(xiàn)場設備接到總線上即可。而對系統(tǒng)修改時只需對相應的現(xiàn)場設備進行修改即可，其余現(xiàn)場設備不需作任何修正。在系統(tǒng)上要新增現(xiàn)場設備時，只要把新增現(xiàn)場設備接到總線上，發(fā)布可被其它現(xiàn)場設備接受的消息，或者能夠接受其它現(xiàn)場設備發(fā)布的消息即可。

為了按照新模式建立煤礦井下新的電氣控制系統(tǒng)，就需要對相應的現(xiàn)場設備進行研制，象帶有標準串行通訊接口的饋電開關、磁力起動器等電控設備目前還處于起步階段，希望依據(jù)新模式的要求研制出來的各種功能的現(xiàn)場設備能形成系統(tǒng)化、標準化，而不要“百花齊放”。

由此看來，煤礦井下新的電氣控制系統(tǒng)模式具有以下優(yōu)點：

1.可對系統(tǒng)監(jiān)視及診斷—由于新模式中現(xiàn)場設備以總線為核心，總線匯集了所有的信息，因此可以很容易地從總線上獲得各種信息，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的診斷和監(jiān)視。

2.可靠性高—由于新模式中各“現(xiàn)場設備”中安裝的都是功能模塊，因此工作可靠，接線簡單而且少，同時各個“現(xiàn)場設備”的內(nèi)部狀態(tài)對外公開，可以很方便地對各個現(xiàn)場設備進行監(jiān)視，便于查找及處理故障。

4結束語
現(xiàn)場總線及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是一種新興技術，它代表了現(xiàn)場測控技術領域的發(fā)展方向，以現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS技術為基礎開發(fā)井下電氣控制系統(tǒng)新模式是必然趨勢，這種新模式必然會促進和推動煤礦電氣控制技術的發(fā)展，推動煤礦向采煤自動化方向邁進。