單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究

摘要：單片機能在一個芯片上集成計算機所有的例如CPU、PIO、RAM、ROM等主要部件，因此具有超強的可編程控制能力與數據處理能力，在煤礦電氣自動化控制領域發(fā)揮著無可替代的作用。文章對應用于煤礦電氣設備的單片機進行概述，并分析了它在煤礦自動化控制技術中的幾點應用，以供大家參考。

關鍵詞：單片機；煤礦電氣自動化；控制技術；應用

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0072-01

煤礦電氣控制技術旨在實現煤礦企業(yè)生產過程中的自動化，它以電氣控制系統(tǒng)為主導，研究各類電動機的動力傳動裝置。隨著計算機技術突飛猛進的發(fā)展與其在各行業(yè)的廣泛應用，目前大多數煤礦企業(yè)已采用了以計算機為中心的網絡化自動控制系統(tǒng)，而單片機因為能在一個芯片上集成計算機所有的例如CPU、PIO、RAM、ROM等主要部件，得以快速滲透到煤礦電氣自動化控制技術領域。它的使用極大提高了我國的煤礦產量和機械化技術水平，同時企業(yè)的經濟效益也得到了不斷增強。

1單片機概述

1.1應用于煤礦電氣設備的單片機選擇

目前來看，51系列或Motorola系列單片機的應用最為普遍；而對于礦井下作業(yè)來說，由于對單片機提出了更高的防水、防漏電要求，因此多選擇PIC系列單片機。這種單片機具有以下優(yōu)點：①防水性能強；②在應用過程中能有效防止漏電情況并進行漏電保護；③使用過程中能夠增強有用功并直接帶動LED負載；④低耗能、高產出；⑤可以直接配置一些簡單設備；⑥抗干擾性強；⑦能夠兼容煤礦中的各種未處理技術、電子技術。

1.2單片機的硬件組成及基本原理

單片機主要由電源模塊、漏電閉鎖模塊、存儲器模塊、通信模塊四部分組成，它的主要作用是對電氣設備進行實時監(jiān)控和保護，采用多通道數據傳輸模式（如圖1所示），將數據輸入到通信模塊，通過數據分析后，將數據分類打包進行解析，再將其發(fā)送給電氣自動化控制系統(tǒng)的應用平臺。運行的基本原理是：將檢測到的電信號處理轉換成電壓信號，再放大成為0.5 V的電壓信號并傳送至CPU，由CPU內轉換成數字信號后，經過電腦處理，最終將信號顯示在顯示器上，同時通過總線緩沖驅動器對繼電器聯接操作發(fā)出閉鎖信號，實現信號閉鎖。

1.3單片機在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中主要解決的問題

包括煤礦生產過程監(jiān)控，全礦井生產安全監(jiān)測，生產過程信息綜合利用等方面的網絡化、自動化和智能化；各種檢測儀器儀表、傳感器、自動化設備的網絡化、智能化及其在惡劣生產環(huán)境中的安全可靠性；圖像監(jiān)視和傳輸的數字化等。

2單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用

由于單片機快速高效的現代化優(yōu)勢，在煤礦電氣自動化控制技術中已經得到了越來越廣泛的應用，而在單片機的輔助下，煤礦電氣自動化控制技術也在不斷向著微型計算機控制的方向前進，整體的控制系統(tǒng)也更加地安全、可靠、節(jié)能，并且操作簡便，效率更高。單片機在煤礦電氣的自動化中的應用有很多，下面對幾類主要的方面進行分析。

2.1供電監(jiān)測

煤礦各變電所、配電室是煤礦供電的主要場所，保障著煤礦各處供電的穩(wěn)定性，即便是一次小的停電斷電都有可能釀成大的事故。在供電監(jiān)測系統(tǒng)中應用單片機后，可以更穩(wěn)定可靠地對煤礦供電進行管理，通過各變電所內的通信分站中所設置綜合保護單元對電壓、電流、功率、斷電器的分合狀態(tài)以及故障信息等數據資料的采集，然后發(fā)送到地面的調度監(jiān)控中心，這樣工作人員只需要在地面就可以完成各個開關的分合閘控制和整定值的修改，在簡化操作的同時也提高了供電監(jiān)測管理的可靠性。

2.2通風系統(tǒng)監(jiān)控

在正常的煤礦施工中，需要在礦井中設置一個通風系統(tǒng)，提供井下挖掘等工作所需的風量。但是如果煤礦下發(fā)生了火災等意外事故，那么平時能夠提供新鮮風量的通風系統(tǒng)在這個時候就成了一個很大的威脅，此時必須要對通風系統(tǒng)的送風量加以控制才能使災害的破壞程度降到最低。單片機在通風系統(tǒng)控制中的應用，能夠對礦井中的危險信息及時送達監(jiān)測和控制單位，并且對礦井中各個地點的通風和瓦斯等系數能夠進行全程監(jiān)控，使得通風機等通風設備能夠在平時提供有效風量，而危險發(fā)生時又能盡可能地減小損失，這是單片機在煤礦通風系統(tǒng)安全中的重要貢獻。

2.3排水自動化

和通風系統(tǒng)一樣，排水系統(tǒng)也是礦井安全順利生產的重要保障，通過礦井下設置的自動化分站，系統(tǒng)可以實現對排水的自動化管理。單片機在排水系統(tǒng)中的應用，能夠系統(tǒng)地對水倉水位、電網的負荷等信息進行處理，在電機出現故障的時候自動啟用備用泵，利用PLC對盤區(qū)的排水泵實現遠程啟動、停止、復位和測試，并進行實時監(jiān)控，保障了排水的順利和安全。

2.4采煤自動化

單片機在采煤工作中的應用，方便了煤礦調度中心和采煤現場之間的交流，能夠將相關數據信息即時傳送到調控中心，實現對現場的遠程控制和管理。通過盤區(qū)設置的工作面集控系統(tǒng)，能夠對刮板機、破碎機以及轉載機的自動順序進行起?？刂?，同時還能實現語音通信、故障報警以及緊急停止等重要功能。另外將單片機應用在智能電表中，能夠對采煤用電量按照規(guī)劃進行實時控制，減少用電浪費，為企業(yè)節(jié)省用電成本。

2.5漏電保護

漏電保護裝置對于煤礦的安全生產有著重大意義，單片機在漏電保護系統(tǒng)中的應用則使漏電保護水平上升了很大一個層次。當前很多煤礦生產中采用的都是漏電裝備，其電流都比較大，在工作很長時間后，發(fā)生漏電的可能性很高，無法有效保障礦工的人身安全。通過對單片機的判斷性能的合理運用，在將檢漏回路閉合之后進行撿漏工作，利用直流電源和零序電流的融合，在單片機高精度的算數運算和邏輯判斷性能幫助之下，提供了更加有效的漏電保護，對于煤礦的自動化安全生產有著重要的意義。

3結語

由于單片機在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中有著漏電保護、風機調速、變電所運行記錄、有效監(jiān)控井下環(huán)境、改造提升機的技術、增強井下電動車調度、調整采煤機高度等重要作用，因此在煤礦電氣自動化控制技術領域得到了廣泛應用。對于國家來說，強有力地推動了我國煤礦產量和機械化技術水平的提升；對于企業(yè)來說，有效保障了人員安全，提高了經濟效益。

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