基于單片機(jī)在煤礦電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

王少龍

摘要：現(xiàn)階段，我國煤礦行業(yè)發(fā)展迅速，單片機(jī)的出現(xiàn)讓煤礦資源的開采更加高效與科學(xué)。它的出現(xiàn)將會彌補(bǔ)傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展的缺陷，提高工業(yè)自動化水平，最終促進(jìn)我國社會穩(wěn)定發(fā)展。綜上所述，本文將詳細(xì)講述關(guān)于單片機(jī)在煤礦電氣自動化系統(tǒng)中應(yīng)用研究的必要性，以及出現(xiàn)問題后的相關(guān)解決措施。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);煤礦電氣;自動化系統(tǒng)應(yīng)用

引言

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)社會呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭，煤礦采煤自動化水平越來越高，而且煤礦生產(chǎn)實(shí)際監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)越來越完善，不僅在掘進(jìn)工作面和采煤工作面，還有排水供電等方面都相應(yīng)的設(shè)置了微處理器，并且還配備了完善的監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)。對煤礦安全生產(chǎn)具有非常重要的意義。當(dāng)前社會發(fā)展信息化時代，自動化水平越來越高，而且正在邁入網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展方向。我國煤礦自動化發(fā)展于20世紀(jì)初期，機(jī)電一體化逐漸應(yīng)用于煤礦開采實(shí)際，但是，相較于一些發(fā)達(dá)國家，在煤礦電氣自動化方面，我國還存在很大不足，亟待進(jìn)行改進(jìn)與提升。

1單片機(jī)概述

單片機(jī)實(shí)際為集成電路芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)電路大規(guī)模集成，帶有可編程特點(diǎn)。通過在硅片上集成CPU運(yùn)算中樞、儲存設(shè)備RAM和ROM、I/O接口等各種設(shè)備，能夠作為嵌入式系統(tǒng)使用，擁有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理、存儲和指令發(fā)布功能。從單片機(jī)結(jié)構(gòu)上來看，運(yùn)算器為核心部分，可以完成二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算，通過累加器、處理器、寄存器等各種設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算和信息處理。控制器由定時控制邏輯電路、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器等各種各部件構(gòu)成，將承擔(dān)指令轉(zhuǎn)換這一重要工作。在CPU獲得地址信息后，將從ROM中抽取指令字節(jié)，之后將指令寄存在寄存器中。借助譯碼器，可以將指令轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌刂菩盘?，生成相?yīng)控制信息。存儲器大致包含256個存儲單元，各單元地址不同。存儲數(shù)據(jù)時，需要利用16進(jìn)制數(shù)表示地址信息，也可以根據(jù)地址信息查找和調(diào)取數(shù)據(jù)。在電子技術(shù)中應(yīng)用單片機(jī)，能夠保證設(shè)備運(yùn)行可靠性。憑借EFT等基礎(chǔ)抗干擾技術(shù)，能夠?qū)⒄倚盘柈?dāng)成是載體，在電路運(yùn)行期間受到外界干擾將產(chǎn)生毛刺信號，發(fā)出警告，提醒用戶及時處理信號，能夠?yàn)殡娮蛹夹g(shù)開發(fā)優(yōu)化提供指導(dǎo)。在半導(dǎo)體技術(shù)取得進(jìn)步的情況下，CPU也得以快速更新升級，促使8位、16位和32位單片機(jī)隨之產(chǎn)生。根據(jù)需求選擇適合單片機(jī)，可以滿足電子技術(shù)多元開發(fā)需求，明顯延長技術(shù)可利用時間。

2單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢

（1）簡單方便，易于普及。單片機(jī)作為一種硬件設(shè)備，其內(nèi)部構(gòu)造較為復(fù)雜。但是在使用的過程中，這種技術(shù)卻更加的方便和容易掌握。通過簡單的學(xué)習(xí)就能夠?qū)崿F(xiàn)對軟件系統(tǒng)的編程和硬件設(shè)備的擴(kuò)展。（2）成本較低，體積較小。在傳統(tǒng)的工業(yè)過程控制中，往往會選擇可編程邏輯控制器，但是這種控制設(shè)備一般體積較大，占用空間，同時成本非常高，通常應(yīng)用在重要的控制系統(tǒng)上。而單片機(jī)體積較小，但是能夠?qū)崿F(xiàn)更加廣泛的外圍擴(kuò)展能力。并且，在使用的過程中，作為微處理器設(shè)備，其功耗更低，有利于節(jié)能降耗，提升效率。

3單片機(jī)在煤礦電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1在煤礦電氣自動化系統(tǒng)中的漏電保護(hù)自動化

煤礦企業(yè)最終目標(biāo)是加大經(jīng)濟(jì)效益，因此具備節(jié)能增效的單片機(jī)技術(shù)在煤礦電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮著強(qiáng)大作用，從漏電保護(hù)自動化的應(yīng)用成果來看，它對于電氣自動化系統(tǒng)的漏電因素具有很強(qiáng)的防護(hù)效果。從過去的檢漏設(shè)備來對比，儀器大多比較落后，智能化水平不高，不僅檢測時間長，效率低下，且容易有死角沒有辦法檢測到。鑒于單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，能夠很好的解決此項(xiàng)問題。這是由于智能擊落判斷功能起到的作用，它的檢測結(jié)果較為精確，且不會遺漏死角，能夠在線路不穩(wěn)定時的檢測方案是事先通過瞬間閉鎖再進(jìn)行檢測，這項(xiàng)漏電保護(hù)自動化預(yù)判較為準(zhǔn)確的同時帶來的則是出現(xiàn)漏電問題時，停電范圍被減少。它的工作原理也十分清晰明了，首先單片機(jī)端口會感受到互感器傳達(dá)的信號，單片機(jī)針對剩余電流進(jìn)行分析判斷，而系統(tǒng)再提供脈沖信號給予單片機(jī)。在這一過程中，單片機(jī)迅速結(jié)合兩者之間的聯(lián)系，通過對電流幅值的變化檢測來得以總結(jié)出漏電的整個流程結(jié)果。此外，該項(xiàng)系統(tǒng)很智能的設(shè)定漏電電流等功能，讓單片機(jī)能夠在漏電后第一時間啟動保護(hù)措施，相當(dāng)?shù)闹悄芑涂茖W(xué)化。

3.2風(fēng)電閉鎖

在煤礦開采過程當(dāng)中風(fēng)機(jī)發(fā)揮的作用非常巨大。而為了保證足夠的分量，需要較大電流驅(qū)動電機(jī)，將單片機(jī)應(yīng)用于風(fēng)電閉鎖系統(tǒng)內(nèi)，在對風(fēng)流量參數(shù)進(jìn)行間接獲得的同時，還可使其形成大電流開關(guān)信號，進(jìn)一步提升遠(yuǎn)程傳輸效果。同時相較于其他調(diào)節(jié)裝置，單片機(jī)對其進(jìn)行改造之后，還大大提高了風(fēng)電閉鎖系統(tǒng)的控制精度，增強(qiáng)其可靠性，同時成本較低。在煤礦井下配電技術(shù)當(dāng)中瓦斯電閉鎖發(fā)揮著重要的作用，此項(xiàng)技術(shù)有效結(jié)合那短路器以及電子瓦斯?jié)舛?，使礦井內(nèi)部實(shí)際需求得到了極大滿足。在瓦斯電閉鎖中，單片機(jī)的應(yīng)用作用巨大，如果出現(xiàn)瓦斯超標(biāo)后，電源會被系統(tǒng)自動切斷，控制和降低井下瓦斯?jié)舛?，避免瓦斯事故的發(fā)生，當(dāng)濃度降到正常范圍以下之后，系統(tǒng)會轉(zhuǎn)為送電狀態(tài)，保證煤礦的正常生產(chǎn)。

3.3井下電動機(jī)調(diào)度的自動化

井下電動機(jī)的出現(xiàn)則是為保障煤礦開采活動可以順利實(shí)施，防止出現(xiàn)安全事故，通過對電機(jī)車的統(tǒng)一調(diào)度進(jìn)行控制，傳統(tǒng)的電動機(jī)系統(tǒng)缺點(diǎn)較多，精確度很低，自從采用單片機(jī)為核心的電動機(jī)后，能夠及時在模擬鍵盤上顯示具體位置讓跟蹤人員可以輕松查詢跟蹤，并可以自動監(jiān)視井下尾車狀態(tài)。盡管控制裝置系統(tǒng)變得精巧起來，但靈敏性卻大大提升，超強(qiáng)自動化功能對于輔助煤礦挖采具有較大幫助。

3.4滾筒采煤機(jī)調(diào)高的自動化

煤礦采煤機(jī)在礦井下的開采作業(yè)過程中，因?yàn)楦鞣N煤層的厚度都不相同，因此相關(guān)煤礦工程技術(shù)人員必須針對煤礦采煤機(jī)開采高度實(shí)施持續(xù)的調(diào)整進(jìn)而完成開采挖掘工作，關(guān)于常規(guī)的煤礦采煤機(jī)來講，該機(jī)型的開采動作比較單一，連貫性及靈活性有所不足，這種狀況對于采煤的開采效率造成極大制約。滾筒型煤礦采煤機(jī)借助單片機(jī)技術(shù)實(shí)行升級改造以后，能夠?qū)崿F(xiàn)采煤調(diào)高過程自動化，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)得出的定子電流數(shù)值，能夠在顯示器上實(shí)時顯示采煤機(jī)負(fù)荷狀況，例如在煤礦采煤機(jī)撞到堅(jiān)硬的石塊時，會出現(xiàn)采煤機(jī)負(fù)荷明顯增加的狀況，這種狀況導(dǎo)致電動機(jī)定子電流也相應(yīng)增加，在到達(dá)設(shè)定極限以后，單片機(jī)模塊系統(tǒng)能夠針對煤礦采煤機(jī)的采煤高度進(jìn)行自動化調(diào)節(jié)。

結(jié)語

煤礦電力系統(tǒng)結(jié)合單片機(jī)的存在，能夠發(fā)揮出高效快速的自動化控制作用，通過單片機(jī)核心技術(shù)為煤礦業(yè)開采帶來高度進(jìn)步與提升，當(dāng)自動化控制技術(shù)逐步成熟后，現(xiàn)代化煤礦業(yè)發(fā)展將會再走上一個高度。需要注意的是，單片機(jī)在井下運(yùn)用中，盡量保護(hù)好其裝置不被破壞，例如容易漏水漏電的煤礦井下應(yīng)當(dāng)選用防水的單片機(jī)裝置。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展單片機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，造福社會，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展添磚加瓦。

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