1、煤矿井下现行的电气控制系统模式

目前，我国煤矿使用的各种电气控制设备基本上都是“单兵作战”，如馈电开关、电磁起动器等。都执行一些特定的功能，它们之间几乎没有联系。而且由于每个设备的内部状态不暴露或很少暴露，给诊断和监控造成很大困难。另外，如果需要增加功能，还需要考虑电控设备中的端子和喇叭嘴数量是否足够，内部是否有安装位置等。，有必要改造或重新设计电气控制设备。因此，这种控制设备不能也不可能实现煤炭生产自动化和工作面无人化，必须采用新的控制模式来替代。

2现场总线控制系统

由现场总线组成的控制系统称为FCS(现场总线控制系统)。在FCS中，每个现场设备都是智能的，可以相互通信，并具有特定的功能。其制度结构的特点是完全分权，这包括两层含义:

1)现场设备分散，可以分布在现场需要的各个地方。

2)功能块分散，各种功能分布到各种现场设备。

这些现场设备通过现场总线相互连接。那么，什么是现场总线呢？现场总线是一种通信网络，用于连接生产和过程控制领域中最底层的现场设备(仪器)。根据IEC(1158-2，1993)的规定，现场总线是一种数字、串行和多点数据总线，用于底层工业控制设备和仪表(如传感器、执行器和现场控制器)之间的互连和通信。

现场总线采用数字串行通信，其基本结构是总线。所有现场设备都连接到总线，并共享该总线以相互交换数据。例如，现场设备通过总线发出控制命令后，相应的现场设备从总线接收命令，并执行命令要求的操作；同样，一个现场设备也可以通过总线发布自己的状态信息(如命令的完成)供其他现场设备使用(如状态显示、运行监控、故障分析或诊断)等等。

现场总线的通信方式是多点(广播)，即每个现场设备都可以通过总线发布消息，但任何时候只能有一个发布者，其余都是接收者，通俗地说就是“一人说，众人听”。对于这种通信模式，每个现场设备都具有“接受过滤器”能力，即决定是否响应(接受)接收到的消息。因此，现场总线不仅是一种通信技术，而且是计算机技术、通信技术和控制技术的综合和集成。

现场总线FF(field bus Foundation field bus Foundation，国际标准化组织，成员超过120个，几乎覆盖了世界上所有著名的DCS和PLC厂商)强调开放互联互通，因为FF的目的是推动单一的国际现场总线标准，使不同厂商和品牌的产品可以直接互联互通，用户可以方便地使用不同厂商和品牌的产品直接组成符合自己要求的现场总线。

现场总线控制系统在煤矿中的应用

基于现场总线的煤矿电气控制系统新模式应具备现场总线的所有特征:总线结构、数字串行通信、多点(广播)模式、接收滤波功能、全分散等。

在新模式下，设备在现场的“概念”和目前在地下使用的“设备”在概念上有很大的区别。在“现场设备”的新模式下，它应具有智能、总线通信、分布式功能块等功能。智能化就是它内部包含微控制单元(MCU)，总线通信，即各种现场设备之间的连接是通过总线进行的。在系统中，它们以总线为核心，分布式功能块是将原电气控制设备的各种功能分解到不同的现场设备中，每个现场设备独立执行一项或几项功能，主要包括两项内容:1)接收来自总线的消息(与自身相关的消息)并根据消息内容控制电源电路；2)公布内部状态和数据(如控制完成情况等。)连接到总线，而显示和监控任务可以由其他现场设备承担。

因此，我们在煤矿搭建系统时，只需要根据系统功能的一般要求，将各种具有相应功能的现场设备接入总线即可。修改系统时，只需要修改相应的现场设备，其他现场设备不需要修改。在系统上添加现场设备时，只需将新添加的现场设备连接到总线上，发布可以被其他现场设备接受的消息，或者可以接受其他现场设备发布的消息。

为了按照新的模式在煤矿井下建立新的电气控制系统，有必要开发相应的现场设备。带有标准串行通信接口的馈电开关、磁力启动器等电控设备仍处于初级阶段。希望按照新模式要求开发的各种功能的现场设备能够系统化、标准化，而不是<百花齐放>。

从这个角度来看，新型的煤矿电气控制系统模式具有以下优点:

1.可以对系统进行监控和诊断——由于新模式下的现场设备以总线为核心，总线汇集了所有的信息，很容易从总线上获取各种信息，实现对整个系统的诊断和监控。

2.高可靠性——因为每个“现场新模式设备”中的所有功能模块都被安装进去，所以它工作可靠，而且布线简单而少。同时，每个“现场设备”的内部状态都是公开的，可以方便地监控每个现场设备，便于发现和处理故障。

4结束语

现场总线和现场总线控制系统FCS是一项新技术，代表了现场测控技术的发展方向。基于现场总线控制系统FCS技术开发新型井下电气控制系统是必然趋势。这种新模式必将促进和推动煤矿电气控制技术的发展，推动煤矿向采煤自动化方向发展。