單片機(jī)在綜采工作面電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

史榮斌

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，很多高科技技術(shù)運(yùn)用到我國(guó)各行業(yè)中，使其發(fā)展非常迅速。針對(duì)我國(guó)煤礦綜采工作面電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及單片機(jī)工作原理、選型原則進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上著重分析了單片機(jī)在煤礦綜采工作面電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了單片機(jī)在監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、滾筒采煤機(jī)以及提升機(jī)的工作原理。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；綜采工作面；電氣控制系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

近年來(lái)，我國(guó)煤礦行業(yè)的開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)越來(lái)越規(guī)?；统墒旎?，很多先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用其中，其中煤礦綜采工作面電氣控制系統(tǒng)是保證煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。另外，除了新型算法在煤礦綜采工作面電氣控制系統(tǒng)的引入外，也有單片機(jī)和PLC控制器被應(yīng)用到綜采工作面電氣控制系統(tǒng)中。其中，單片機(jī)在綜采工作面電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用從一定程度上提高了煤炭生產(chǎn)的安全性。

1單片機(jī)技術(shù)

單片機(jī)屬于集成電路芯片之一，其通過(guò)選用較大規(guī)模的集成電路技術(shù)，借助現(xiàn)有的技術(shù)把有關(guān)的處理器、計(jì)時(shí)器、計(jì)算機(jī)設(shè)備及內(nèi)存等模塊加以集成，這就使得一塊硅片組成的小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得以集成，集成出現(xiàn)的單片機(jī)往往具備有關(guān)小型計(jì)算機(jī)的組建單元、有關(guān)計(jì)算機(jī)的一些功能，以此來(lái)獲得諸多控制方面所需的特征及功能。同時(shí)單片機(jī)還具備微型計(jì)算機(jī)的功能特性，具體構(gòu)成部分有：運(yùn)算設(shè)備、控制設(shè)備、寄存設(shè)備等，運(yùn)算模塊的具體作用是完成有控制器發(fā)出的控制信號(hào)的執(zhí)行任務(wù)；計(jì)算模塊的主要作用是能夠進(jìn)行多種相應(yīng)的算術(shù)運(yùn)算與相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，且達(dá)到一定邏輯測(cè)試的目的，運(yùn)算模塊的具體作用為：完成控制器所發(fā)出控制信號(hào)的實(shí)施任務(wù)；寄存模塊的具體作用是對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存；單片機(jī)通過(guò)這些模塊單元設(shè)備，可有效地控制設(shè)備儀器。

2煤礦綜采工作面電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

為了保證煤礦綜采工作面電氣控制系統(tǒng)能夠在工作面惡劣的環(huán)境中發(fā)揮其精確、快速的控制效果，工作面電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需遵循以下原則：1）在選用工作面的電氣設(shè)備時(shí)，始終選擇防爆性和防塵性優(yōu)越的電氣設(shè)備，保證電氣設(shè)備對(duì)瓦斯和粉塵的雙重防爆特性；2）電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中盡量避免被水浸泡。在電氣設(shè)備安裝完成后，需對(duì)整套電氣設(shè)備進(jìn)行檢查，保證其導(dǎo)線連接處不存在漏電的情況。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，一般的電氣設(shè)備均安裝有漏電保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將電氣設(shè)備的導(dǎo)線和導(dǎo)線之間的接頭與外界隔離開(kāi)，并保證設(shè)備運(yùn)行期間，漏電保護(hù)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)；3）電氣爆炸是引起煤礦事故的重要因素之一，為此國(guó)家對(duì)電氣設(shè)備安全出臺(tái)了一系列的規(guī)章制度。因此，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格遵守國(guó)家對(duì)電氣設(shè)備的規(guī)范和要求。

3在綜采工作面電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1單片機(jī)在工作面監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

單片機(jī)作為對(duì)工作面各技術(shù)指標(biāo)信息收集的組成部分之一，其功能是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥髦袑?duì)其進(jìn)行分析，以確定當(dāng)前工作狀態(tài)是否安全，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的指令，以保證工作面安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。針對(duì)綜采工作面溫度、瓦斯?jié)舛纫约岸趸己康谋O(jiān)控為例，基于以傳感器參數(shù)和煤礦安全生產(chǎn)參數(shù)為依據(jù)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作面溫度、瓦斯以及二氧化碳進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警。

3.2單片機(jī)技術(shù)在傳動(dòng)軟件中的應(yīng)用

在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)技術(shù)是十分重要的技術(shù)。將單片機(jī)應(yīng)用在電氣的傳動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠明顯提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率。在單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用中，應(yīng)用與傳動(dòng)軟件系統(tǒng)，應(yīng)該以不斷優(yōu)化電氣設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)能力為核心。在電氣設(shè)備處理數(shù)據(jù)信息時(shí)，對(duì)于匯編語(yǔ)言而言，其中的運(yùn)算形式不僅是匯編語(yǔ)言的核心與難點(diǎn)，同時(shí)也是單精度浮點(diǎn)。但是，隨著單片機(jī)更新難度的不斷增加，對(duì)設(shè)備算法效率與精確性的要求也隨之提升?，F(xiàn)階段，在電氣設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，通常情況下，所使用的是計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言；同時(shí)也要照顧到信息的速度與數(shù)據(jù)的執(zhí)行情況，在該環(huán)節(jié)中使用匯編代碼可以保證單片機(jī)技術(shù)在其中得以應(yīng)用。

3.3單片機(jī)在滾筒采煤機(jī)中的應(yīng)用

主要依據(jù)其對(duì)滾筒采煤機(jī)實(shí)時(shí)的工作電流進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而判斷采煤機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)。根據(jù)對(duì)采煤機(jī)工作狀態(tài)的判斷從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的智能調(diào)高，并間接的保護(hù)了采煤機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而延長(zhǎng)了采煤機(jī)的使用壽命。具體工作原理為：由于原煤和巖石的硬度不同，當(dāng)采煤機(jī)滾筒切割到煤或者煤矸石時(shí)，其負(fù)載電流值不同，單片機(jī)根據(jù)負(fù)載電流值的變化情況實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)滾筒的智能調(diào)高或者降低，從而保護(hù)了采煤機(jī)的電機(jī)。

3.4單片機(jī)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

通風(fēng)系統(tǒng)如果持續(xù)滿負(fù)荷的運(yùn)行，勢(shì)必造成電能的過(guò)度損耗。單片機(jī)在通風(fēng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的最終效果是達(dá)到節(jié)能減排的目的。具體工作原理為：?jiǎn)纹瑱C(jī)將采集到通風(fēng)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行參數(shù)傳送到中央處理器中，處理器對(duì)當(dāng)前的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷分析后，將執(zhí)行的命令轉(zhuǎn)換為信號(hào)通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)風(fēng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速和變級(jí)調(diào)速。單片機(jī)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)了對(duì)通風(fēng)設(shè)備的信息化控制。

3.5單片機(jī)在算法優(yōu)化中的應(yīng)用

通過(guò)大量實(shí)踐數(shù)據(jù)分析來(lái)看，單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用除了以上幾點(diǎn)還有在算法優(yōu)化中的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)有關(guān)的研究表明，在電氣的傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)于數(shù)據(jù)的計(jì)算大部分是通過(guò)浮點(diǎn)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行的，但是，在該系統(tǒng)中依舊存在著設(shè)備的計(jì)算方法不是這樣的情況，例如，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。該電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)速值必為整數(shù)，而且對(duì)該設(shè)備的跟蹤進(jìn)度是直接由編碼器來(lái)決定的，比如，在確定采樣周期之后，將控制器與寄存器雙方的輸出值進(jìn)行比較后，會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)值都是整數(shù)，如果這時(shí)想要對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，只需要相關(guān)操作人員對(duì)其中的參數(shù)加以調(diào)整即可。采用將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算中方式，除了可以省略控制系統(tǒng)中的計(jì)算代碼，還可以在很大程度上提高設(shè)備的計(jì)算效率與準(zhǔn)確性。

3.6控制系統(tǒng)

單片機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成部分包括：主電路、接口電路及控制電路，其中單片機(jī)系統(tǒng)電路是控制單路的關(guān)鍵組成，濾波電路、H橋及整流電流等均屬于主電路的構(gòu)成部分；其中接口電路可有效控制電路中的信號(hào)傳遞，可借助串行總線來(lái)達(dá)到顯示器和鍵盤間數(shù)據(jù)交換的目的，從而對(duì)顯示部分加以控制。80C196為單獨(dú)控制部分的內(nèi)容，由于伺服系統(tǒng)中的電流控制調(diào)節(jié)器具備的計(jì)算量比較大、周期比較短。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著單片機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使其更加廣泛的應(yīng)用到煤礦綜采工作面的電氣控制系統(tǒng)中。單片機(jī)的應(yīng)用從一定程度上提升了煤礦綜采設(shè)備的使用壽命、提升煤炭開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍室约敖档兔禾块_(kāi)采過(guò)程中的能耗等。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使其促進(jìn)我國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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