單片機(jī)技術(shù)在煤炭電氣工程中的具體應(yīng)用

(山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 太原 030045)

單片機(jī)技術(shù)在煤炭電氣工程中的具體應(yīng)用

王靖國(guó)

(山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 太原 030045)

單片機(jī)是采用集成電路技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)集成到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中，屬于管理系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。煤炭工業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代煤炭電氣工程的實(shí)際生產(chǎn)及管理中是時(shí)代的必然趨勢(shì)，不僅可以提高煤炭生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，也是煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)的必要保障。

單片機(jī)技術(shù);煤炭;電氣

一 單片機(jī)的特性及選型

1.單片機(jī)的特點(diǎn)

單片機(jī)是通過(guò)中央處理器(即CPU)實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分功能的統(tǒng)一協(xié)調(diào)、控制，其中主要控制的部分有時(shí)鐘電路、程序存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、定時(shí)器與計(jì)數(shù)器、各種輸入輸出口等。單片機(jī)采取特殊的半導(dǎo)體制造工藝，因此具有如下優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn):(1)單片機(jī)的擁有豐富的指令系統(tǒng)，包括跳轉(zhuǎn)指令、I/O口的邏輯操作以及位處理等功能，因此決定了單片機(jī)的超強(qiáng)控制能力;(2)單片機(jī)是各種功能部件的濃縮集成，減少了芯片內(nèi)部之間不必要的連線(xiàn)，因此其集成度高、體積小，可靠性高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力;(3)單片機(jī)供電小、能耗低，便于攜帶與生產(chǎn)，因此廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為電子、機(jī)械行業(yè)的時(shí)代新寵;(4)單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較為典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種模塊的應(yīng)用系統(tǒng)。

2.單片機(jī)的選型

因著單片機(jī)市場(chǎng)的廣闊前景，加入單片機(jī)研發(fā)與生產(chǎn)的廠(chǎng)家數(shù)目繁多，因此單片機(jī)的世界也是百花齊放、各有千秋，其中占主要市場(chǎng)的單片機(jī)有AVR系列、Philips系列、Motorola系列及PIC系列，因煤炭工作環(huán)境的特殊性，煤炭企業(yè)在電氣自動(dòng)化控制中多選用PIC些列單片機(jī)，其優(yōu)勝特點(diǎn)有:具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可有效防御外界電磁干擾，適應(yīng)能力強(qiáng)，易于進(jìn)行井下工作;具有防水、防漏電的特性;單片機(jī)外圍電路簡(jiǎn)單，提高整機(jī)的可靠性。

二 單片機(jī)在煤炭電氣設(shè)備中的應(yīng)用

1.單片機(jī)在煤礦無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)的抄表系統(tǒng)合理利用了單片機(jī)的各內(nèi)部功能，更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收器的接收，有效地保障了數(shù)據(jù)傳輸之間的可靠性，并通過(guò)控制數(shù)碼管的顯示實(shí)現(xiàn)工作人員的直觀記錄。單片在煤礦無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)中得主要應(yīng)用有:

(1)數(shù)據(jù)采集器:數(shù)據(jù)采集包括對(duì)正常供電的采集與斷電時(shí)的信息采集:當(dāng)正常供電時(shí)，市電經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換后供電給單片機(jī)89C51，則單片機(jī)89C51對(duì)電平高低進(jìn)行檢測(cè)并將相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)度數(shù)加一;而單片機(jī)89C2051會(huì)在正常供電時(shí)進(jìn)行電平脈沖變化進(jìn)行檢測(cè)，并取出數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)碼管顯示。當(dāng)斷電情況下，單片機(jī)89C51無(wú)法檢測(cè)用電數(shù)據(jù)，而單片機(jī)89C2051可以負(fù)責(zé)電平脈沖檢測(cè)與計(jì)數(shù)，當(dāng)電源供電正常時(shí)，單片機(jī)89C51課直接從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)集中器:單片機(jī)在數(shù)據(jù)集中器的應(yīng)用是將采集到的數(shù)據(jù)送至存儲(chǔ)器中，并經(jīng)由PSTN網(wǎng)絡(luò)傳送給主控臺(tái)。集中器單片機(jī)在接收到遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的指令信號(hào)后會(huì)及時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)控制的抄表功能，有效地避免了因傳輸線(xiàn)受干擾或響應(yīng)速度緩慢帶來(lái)的問(wèn)題，有效的節(jié)省了等待時(shí)間，提高了工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.單片機(jī)在漏電保護(hù)裝置中的應(yīng)用

煤礦井下工作環(huán)境惡劣，常因瓦斯驟增、灰塵積聚、水滴形成造成電氣設(shè)備因腐蝕斷裂而產(chǎn)生的漏電或單相接地的故障，極易造成爆炸、傷亡事故。單片機(jī)的硬件系統(tǒng)組成的漏電閉鎖模塊主要是針對(duì)絕緣電阻的檢測(cè)，通過(guò)絕緣電阻檢測(cè)值與整定值的大小判斷是否漏電，并通過(guò)對(duì)外圍繼電器或高壓熔斷器的控制切斷電源連接，從而達(dá)到檢測(cè)漏電、控制通斷的目的，提高作業(yè)人員的人身安全，減少事故發(fā)生率。

單片機(jī)的集成功能決定著漏電保護(hù)裝置具有漏電監(jiān)視、過(guò)流、失壓，并通過(guò)先進(jìn)的綜合保護(hù)器進(jìn)行自動(dòng)的合閘、分閘，例如GSZJ－H5－A型系列高壓開(kāi)關(guān)數(shù)碼綜合保護(hù)監(jiān)控器，它是基于51單片機(jī)的微機(jī)技術(shù)，是依據(jù)煤礦井下操作環(huán)境而設(shè)計(jì)的，是一種多功能保護(hù)裝置。

3.單片機(jī)在自動(dòng)提升系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤層的開(kāi)采厚度不是一成不變的，要根據(jù)巖石的厚度而改變、調(diào)整，因此在采煤過(guò)程中就要求開(kāi)采機(jī)要根據(jù)煤層的厚度而變化調(diào)整開(kāi)采的高度。由單片機(jī)組成的自動(dòng)提升系統(tǒng)，利用定子電流的連續(xù)測(cè)量并通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)計(jì)算，當(dāng)巖石的硬度大于煤礦的硬度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷會(huì)增大，致使單片機(jī)統(tǒng)計(jì)的定子電流大于某一正值，則單片機(jī)輸出合理、科學(xué)的采煤機(jī)的高度，從而達(dá)到對(duì)采煤機(jī)開(kāi)采深度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的，有效地調(diào)整采煤機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)的工作效率，延長(zhǎng)了采煤機(jī)的使用壽命。

單片機(jī)在自動(dòng)提升系統(tǒng)中的應(yīng)用大大提高了采煤機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，增加了采煤機(jī)的使用壽命，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而為煤炭企業(yè)獲得更多利潤(rùn)。

4.單片機(jī)在瓦斯?jié)舛葌鞲衅髦械膽?yīng)用

煤炭工業(yè)瓦斯安全治理是煤炭安全管理的決定性措施，因此單片機(jī)在瓦斯?jié)舛葌鞲衅髦袘?yīng)用的意義是不言而喻的。該系統(tǒng)主要以單片機(jī)AT87C552為核心，包含甲烷濃度采樣器、AD轉(zhuǎn)化器、紅外遙控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LCD顯示器和555定時(shí)報(bào)警裝置等功能模塊，實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛刃畔⒌膫鬏敚?jīng)單片機(jī)處理并發(fā)出操作指令。如果井下瓦斯?jié)舛瘸^(guò)規(guī)定值，則該系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并執(zhí)行預(yù)定指令來(lái)降低瓦斯?jié)舛?，?shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)瓦斯安全濃度的檢測(cè)、報(bào)警和控制。

AT87C552的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。該傳感器可以有效的監(jiān)測(cè)煤炭礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛?，并?duì)危險(xiǎn)濃度提出警示并做出控制，其擴(kuò)展性好，且具有較高的性?xún)r(jià)比，安全可靠，適合各類(lèi)煤礦瓦斯的安全監(jiān)控，可有效減少煤炭開(kāi)采工程的瓦斯事故發(fā)生率，提高煤炭開(kāi)采作業(yè)的安全性、科學(xué)性，降低企業(yè)成本。

三 總結(jié)

煤炭工業(yè)是我國(guó)一次性能源的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，它直接關(guān)著國(guó)家能源的安全與社會(huì)的穩(wěn)定，由于煤炭工業(yè)是在井下進(jìn)行勞作，而煤炭本身存在于易燃易爆的危險(xiǎn)環(huán)境，所以煤炭的安全、科學(xué)的操作對(duì)煤炭工業(yè)及從事煤炭相關(guān)工作的人員是首要關(guān)注的。單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及在煤炭電氣自動(dòng)化中的廣泛應(yīng)用，加快了煤礦企業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，提高了煤炭生產(chǎn)的質(zhì)量與作業(yè)人員的安全，使企業(yè)高效、安全、快速的發(fā)展。

TD672

A

1003－5168(2013)07－0133－01

王靖國(guó)(1981.08—)，山西省寧武縣人，畢業(yè)于太原電力高等專(zhuān)科學(xué)校，研究方向:電氣工程及其自動(dòng)化。