單片機在防爆柴油機單軌吊機車中的研究與應(yīng)用

徐高飛 袁艷衛(wèi)

摘要：隨著工程技術(shù)的發(fā)展，防爆柴油機單軌吊機車得到深入的研究與發(fā)展，極大地提高了工程效率。單片機在防爆柴油機單軌吊機車中的研究主要基于其良好的通信性能。本文通過對單片機的功能入手，對機車的轉(zhuǎn)速測量、狀態(tài)檢測與壓力預(yù)警等都提出了基于單片機的解決方案，進一步提高了機車的使用性能，使運行更加可靠、自動化。

關(guān)鍵詞：單片機；防爆柴油機；單軌吊機車；狀態(tài)；壓力；轉(zhuǎn)速

1.引言

我國的煤炭資源十分豐富，隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，對能源節(jié)約的重視程度不斷加深。煤礦井下輔助運輸設(shè)備向著本質(zhì)安全型方向發(fā)展，單軌吊運輸同樣也面臨著改革。單軌吊機車基于良好的靈活性與適應(yīng)性，能夠在多彎道、多起伏的巷道中應(yīng)用，被越來越多的煤礦企業(yè)應(yīng)用，是一種重要的井下輔助運輸工具。防爆柴油機單軌吊機車最開始來自于進口，隨著技術(shù)的發(fā)展，我國也開始對其進行研究。整體上來講，防爆柴油機單軌吊機車的維修與維護成本非常高，而國產(chǎn)的機車驅(qū)動力小，爬坡度低，無法運輸大型設(shè)備。單片機芯片的應(yīng)用可以很好地解決單軌吊機車的使用狀態(tài)監(jiān)測問題。[1]一旦機車在運行過程中出現(xiàn)各類異常，都可以通過先進的通信系統(tǒng)把信號傳遞到顯示端，操作人員可以根據(jù)機車的運行狀態(tài)提示進行有針對性的維修與維護，從而大大提高機車的應(yīng)用性，提升現(xiàn)代工程設(shè)備的應(yīng)用效果。

2.單片機功能概述

單片機是一種集成電路的芯片，采用大規(guī)模集成電路把數(shù)據(jù)處理功能的CPU與存儲器、輸入輸出系統(tǒng)與計數(shù)器等功能設(shè)備聯(lián)系在一起，形成一個系統(tǒng)化的集成系統(tǒng)。目前，單片機已經(jīng)在工程控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，人類生活的電子器件中幾乎都會有集成單片機，如手機、計算機、鼠標(biāo)等。隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，一般的汽車上都會配備有40多片單片機，更有復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用多達上百個單片機同時工作。

3.防爆柴油機單軌吊機車設(shè)計需求

柴油機單軌吊重量輕，適應(yīng)性強，是一種良好的輔助運輸工具，與普通的運輸相比，沒有掉道、斷繩與跑車的危險，一旦發(fā)生意外情況，可以采取相應(yīng)的措施進行解決，完全可以控制與掌握。防爆柴油機單軌吊機車與蓄電池單軌吊機車相比較，設(shè)備的重量更輕，續(xù)航能力更大，在長度大于2000米的巷道內(nèi)安裝重型設(shè)備時更有優(yōu)勢，目前該技術(shù)已經(jīng)在國外被廣泛地應(yīng)用。但由于煤礦或其他場合的空間限制，工作人員不可能對單軌吊實行全面監(jiān)控。利用單片機的集成系統(tǒng)對單軌吊機車進行研究將有助于進一步實現(xiàn)輔助設(shè)備的自動化與智能化，單軌吊機車向著功能性方向發(fā)展，將會促進現(xiàn)代通信技術(shù)在工程領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

圖一 單片機應(yīng)用指令關(guān)系簡圖

4.單片機在機車中的設(shè)計研究

4.1單片機處理系統(tǒng)

對于礦用輔助運輸設(shè)備--防爆柴油機單軌吊機車運行環(huán)境的復(fù)雜性，要求用戶要能夠?qū)崟r采集、記錄與存儲其正常的運行參數(shù)。這些參數(shù)主要包括司機的操作參數(shù)、設(shè)備的運行參數(shù)、機車的運行參數(shù)與故障參數(shù)等。單片機數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)對實時時鐘電路進行組合，由提供的日期與時間可以對參數(shù)進行精確定位，利于對故障的精確定位。單片機處理系統(tǒng)可靠性高，數(shù)據(jù)采集準確性高，可以記錄大量的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生實際的事故時，能夠提供準確的數(shù)據(jù)證據(jù)，對機車的運行情況與狀態(tài)進行真實反映。

4.2基于單片機的轉(zhuǎn)速測量技術(shù)

在防爆柴油機單軌吊機車轉(zhuǎn)速測量技術(shù)中，采用單片機與外圍電路，依靠光電傳感器技術(shù)，以數(shù)字脈沖式測速作為發(fā)展主流。采用單片機技術(shù)可以對整個轉(zhuǎn)速范圍進行高精確度測量，對于信號的檢出與處理均采用數(shù)字技術(shù)，也有利于與計算機接口進行通信，抗干擾能力強，不需要調(diào)零操作。

4.3基于單片機的機車狀態(tài)檢測技術(shù)

防爆柴油機單軌吊機車的軸溫監(jiān)測報警裝置是其安全穩(wěn)定運行的重要手段，目前軸報裝置多采用單總線數(shù)字溫度傳感器，把控制線、地址線與數(shù)據(jù)線合為一體，一根線接很多個數(shù)字溫度傳感器。但測溫線路中一個溫度傳感器連接線短路的話將會造成整個軸報裝置的失效，為確保單軌吊機車的運行可靠穩(wěn)定，需要進行狀態(tài)監(jiān)測。

測溫線路檢測儀由數(shù)據(jù)線電壓測量電路、測溫線路絕緣電阻測量電路與顯示電路、單片機最小系統(tǒng)組成。單片機系統(tǒng)包括單片機、時鐘電路、自動復(fù)位電路等。數(shù)據(jù)線電壓測量電路由A/D轉(zhuǎn)換電路、二進制計數(shù)器、開關(guān)與電阻組成，轉(zhuǎn)換電路利用可調(diào)精密電壓基準LM431來作為參考電壓源。

4.4壓力檢測與預(yù)警

防爆柴油機單軌吊機車的液壓傳動系統(tǒng)主要包括起動用液壓回路、主傳動回路、機車制動回路與起吊轉(zhuǎn)換回路、驅(qū)動輪擠壓回路等。以PV183軸向變量柱塞泵為主泵的閉式液壓系統(tǒng)驅(qū)動馬達為定量柱塞馬達，由三套驅(qū)動部組成，并聯(lián)于主傳動系統(tǒng)，系統(tǒng)工作壓力為24MPa。通過單片機壓力傳感器可以對壓力進行準確監(jiān)測。通過系統(tǒng)中設(shè)定的壓力值，在超出相應(yīng)的設(shè)定值后，會在顯示器中進行顯示，并發(fā)出報警聲，提示操作人員進行關(guān)注或采取進一步措施。

5.結(jié)語

單片機在普通小型汽車的應(yīng)用為大型工程機械設(shè)備中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機可以對單軌吊機車的運行參數(shù)進行準確記錄，對于轉(zhuǎn)速、壓力等進行準確檢測，一旦超出相應(yīng)的設(shè)定值，將會出現(xiàn)報警。目前單片機在機車應(yīng)用中的研究進一步發(fā)展，將會進一步推動煤礦工程設(shè)備行業(yè)的前進。

參考文獻：

[1]謝子家，李建升.DC120Y防爆柴油機單軌吊機車的研制與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2011，05：51-52.

[2]潘越，趙卓云，郭光明，李長偉，鄭金良.防爆柴油機單軌吊電控系統(tǒng)的設(shè)計[J].礦山機械，2013，11：32-35.