現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統在煤礦中的應用

2現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
由現場(chǎng)總線(xiàn)構成的控制系統稱(chēng)為現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS（FieldbusControlSystem）。在FCS中，每個(gè)現場(chǎng)設備都是智能化的、能夠相互通訊的、具有特定功能的設備，其系統結構特點(diǎn)是全分散式的，其中包含兩個(gè)含義：

　　1）現場(chǎng)設備位置分散，可以分布在現場(chǎng)所需的各個(gè)地方。

　　2）功能塊分散，把各種功能分散給各種現場(chǎng)設備。

這些現場(chǎng)設備都是通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)實(shí)現它們之間的聯(lián)系的。那么，什么是現場(chǎng)總線(xiàn)?現場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）是一種用于生產(chǎn)、過(guò)程控制領(lǐng)域最底層的現場(chǎng)設備（儀表）互連的通訊網(wǎng)絡(luò )。按IEC（1158—2，1993）的說(shuō)明：現場(chǎng)總線(xiàn)是一種數字式、串行、多點(diǎn)，用于最底層的工業(yè)控制設備及儀表（如：傳感器、執行器及現場(chǎng)控制器）互連通訊的數據總線(xiàn)。

現場(chǎng)總線(xiàn)采用數字串行通訊，其基本結構為總線(xiàn)形。各個(gè)現場(chǎng)設備都與總線(xiàn)相接并共用這一總線(xiàn)來(lái)互相交換數據。比如：一個(gè)現場(chǎng)設備通過(guò)總線(xiàn)發(fā)布一個(gè)控制命令后，相應的現場(chǎng)設備從總線(xiàn)上接收到這—命令后，執行命令所要求的操作；同樣，—個(gè)現場(chǎng)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(guò)總線(xiàn)發(fā)布出去，供其它現場(chǎng)設備使用（比如：狀態(tài)顯示、運行監視、故障分析或診斷）等等。

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

對于現場(chǎng)總線(xiàn)FF（FieldbusFoundation現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )，國際標準化組織，有120多個(gè)成員，幾乎覆蓋了世界上所有著(zhù)名的DCS和PLC廠(chǎng)商）更強調開(kāi)放式互連及互操作性，因為FF的宗旨是促進(jìn)產(chǎn)生一個(gè)單一的國際現場(chǎng)總線(xiàn)標準，使不同廠(chǎng)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(chǎng)商不同品牌的產(chǎn)品直接構成滿(mǎn)足自己要求的FCS。

3現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統在煤礦井下的應用
以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎建立的煤礦井下電氣控制系統新模式應具有現場(chǎng)總線(xiàn)的所有特點(diǎn)：總線(xiàn)結構、數字串行通訊、多點(diǎn)（廣播）方式、接受過(guò)濾功能、全分散等。
　
在新模式中的“現場(chǎng)設備”的概念與現行井下使用的“設備”概念有很大的不同。新模式中“現場(chǎng)設備”應具有智能化、總線(xiàn)通訊、分散功能塊等功能。智能化就是其內部含有微控制單元（MCU），總線(xiàn)通訊即各個(gè)現場(chǎng)設備之間的聯(lián)系都是通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行的。在系統中它們以總線(xiàn)為核心，而分散功能塊就是把原來(lái)電氣控制設備上的多種功能分解到不同的現場(chǎng)設備上，各個(gè)現場(chǎng)設備都相對獨立地執行其中的一個(gè)或一些功能，其主要包含兩個(gè)內容：1）從總線(xiàn)上接受消息（與自己有關(guān)的消息），并根據消息內容對動(dòng)力回路實(shí)施控制；2）把內部狀態(tài)、數據（如控制的完成情況等）公布到總線(xiàn)上去，而顯示、監視等任務(wù)可由其他現場(chǎng)設備來(lái)承擔。

因此在煤礦井下我們建立系統時(shí)，就只需按照系統功能的總要求把具有相應功能的各種現場(chǎng)設備接到總線(xiàn)上即可。而對系統修改時(shí)只需對相應的現場(chǎng)設備進(jìn)行修改即可，其余現場(chǎng)設備不需作任何修正。在系統上要新增現場(chǎng)設備時(shí)，只要把新增現場(chǎng)設備接到總線(xiàn)上，發(fā)布可被其它現場(chǎng)設備接受的消息，或者能夠接受其它現場(chǎng)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，就需要對相應的現場(chǎng)設備進(jìn)行研制，象帶有標準串行通訊接口的饋電開(kāi)關(guān)、磁力起動(dòng)器等電控設備目前還處于起步階段，希望依據新模式的要求研制出來(lái)的各種功能的現場(chǎng)設備能形成系統化、標準化，而不要“百花齊放”。

由此看來(lái)，煤礦井下新的電氣控制系統模式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.可對系統監視及診斷—由于新模式中現場(chǎng)設備以總線(xiàn)為核心，總線(xiàn)匯集了所有的信息，因此可以很容易地從總線(xiàn)上獲得各種信息，實(shí)現整個(gè)系統的診斷和監視。

2.可靠性高—由于新模式中各“現場(chǎng)設備”中安裝的都是功能模塊，因此工作可靠，接線(xiàn)簡(jiǎn)單而且少，同時(shí)各個(gè)“現場(chǎng)設備”的內部狀態(tài)對外公開(kāi)，可以很方便地對各個(gè)現場(chǎng)設備進(jìn)行監視，便于查找及處理故障。

4結束語(yǔ)
現場(chǎng)總線(xiàn)及現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS是一種新興技術(shù)，它代表了現場(chǎng)測控技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向，以現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS技術(shù)為基礎開(kāi)發(fā)井下電氣控制系統新模式是必然趨勢，這種新模式必然會(huì )促進(jìn)和推動(dòng)煤礦電氣控制技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)煤礦向采煤自動(dòng)化方向邁進(jìn)。