单片机在煤矿电气自动化控制的应用论文

单片机在煤矿电气自动化控制的应用论文

　　摘要：分析煤矿电气自动化控制设计的相关要求和单片机应用及系统设计的相关建议，单片机在电气自动化技术的应用路径。

　　关键词：单片机；煤矿电气自动化；控制技术概述

　　煤炭经济是国民经济发展的重要产业。对社会稳定、能源安全等方面有很大影响，要求引入计算机的制造集成系统，让煤炭的生产发展得到一定保证。计算机制造系统的优势发挥，关键在单片机技术的实践应用。因此，对煤矿电气自动化中单片机的具体分析，有着重要意义。煤矿电气控制技术主要为电动设备的传动装置系统服务。这种装置主导部分是电力控制系统，把实现电气自动化作为主要的工作目标。单片机的应用可以对社会的生存环境进行改善，单片机在煤矿电气自动化中的应用重要性越发突出。

　　1单片机在电气自动化技术的应用路径

　　近年来单片机的应用日趋广泛，主要表现在保护电气设备和监控方面，远离表现为，电压信号传送时经过CPU的转换成为数字信号，由计算机进行处理分析，此基础上，以总线的缓冲驱动器来做信号闭锁的设定，以达到闭锁目的。其在电气自动化的应用中，体现在运行监控、漏电保护、调度改造、风机管理等方面。

　　1.1在漏电保护中应用

　　作为井下安全供电的要求之一，漏电保护的目的在于预防触电事故发生，其原理是将绝缘电控制到规定数值内，保护继电器得运作，电源可以被总馈电的开关切断，在电容电流的补偿方面，借助电抗器来实现。为提高可靠性，要增加硬件电路组成，单片机的P3.1与P3.2接24C08作掉电保护控制；由P3.3作欠压保护电路；由P3.7作程序控制复位电路。当电机发生过流时，由P3.6位使继电器跳闸，电机断电。当过载时，由P3.4位给出报警信号。同时，设有74LS244，用于过载、欠压、欠流、过流与报警信号的显示电路。在单片机的应用下，与零序电流的方向结合，在零序电流通过绝缘检测后，单片机的运算功能和判断功能就能够发挥出来，在工作电阻值平稳下，停电的范围将缩小。选择性的漏电保护装置在工作中的动作电流大、工作时间长会影响到操作安全。因此，利用零序电流的方向和单片机应用相结合，进行实时保护，建立选择性漏电保护，在实现高精度运算，提高可靠性的同时，减少规模停电的问题。

　　1.2在运行监控中应用

　　在煤矿生产活动中，用电量的统计方面大多是由操作人员进行实现，不仅难以控制用电量，工作强度也很高。这种情况需考虑引入智能电度表，装置优势为分时段累计用电量。用电超负荷状态时，系统就会发出报警，调度室要做好处理。其中智能电度表构成主要是以传感器，单片机和外围设备为主，或者用单片机检测、微型机构组成。从监控系统看，原始的井下检测。监控装置以手持直读式为主，间隔变化难以辨识。若两次测量的间隔瓦斯聚集，会引起爆炸。检测系统的应用，通过矿井环境的参数，有利于提高矿井安全，针对可能风险进行提前预警。煤矿电气自动化技术通过单片机来实现井下监控。对煤矿工作来说，安全工作最重要，想对项目集中管控，就要对井下操作数据进行传递和管控，建立数据收集机制。对井下工作进行环境监测，能为施工人员的安全提供保障，也为指挥人员提供决策参考，保证工程的有序进行。单片机在电气自动化技术中，可以在提高监测水平同时，确保检测数据的连贯性，有效的改善工程管理效果。就是说，单片机能有效的保证人员安全，对隐患进行预测。

　　1.3在调度改造中应用

　　煤矿电气自动化控制技术中，单片机调度体现在电机的调度、滚筒、采煤机电动等方面。比如井下电机的调度系统，被赋予了很多功能（电机车位置的跟踪、信号灯的指示、电机车的全盘调度）整个系统的运行中，利用可编程序对系统进行布控，优势体现在控制装置的体积小、灵活性和功能性强。在滚筒采煤机系统调动方面，主要考虑煤层的厚度不同，同时在采煤过程中要调整采煤机。技术改造方面，以矿井提升机为例，原有技术注重调整绕线式的交流电机转子串电阻的方法，其控制线路复杂。将单片机引入做技术改造，能够测量电流、速度等。在控制系统的运行中，单片机能通过电流、速度，得出实际负载并以此作为依据来控制负载，解决了启动电阻烧坏和频繁的调整继电器的动作值等问题。煤矿自动化技术通过单片机进行技术改造。项目管理中，操作人员用单片机来实现技术改良，对速度、电流进行实时测试。煤矿自动化技术应用单片机，能对井下的电机进行调度，确保调高系统稳定运行，持续的测量定子电流，做到负荷结构有效收集，来提升整体的工作效率。

　　1.4风机管理自动化的应用

　　煤矿自动化技术通过单片机来实现风机的节能。煤矿工作中，风机是非常重要的设备，承担着空气供给的职责，风机有维护煤矿工作人员安全的作用，为煤矿工作的开展建立良好的环境。在使用时，针对矿井的下风速风压进行细化处理，以确保管理模型符合各阶段的需求。调速系统一般采取绕线式交流电机，一部分企业用的是鼠笼异步电机，目的是为了有效的调节风速。单片机使用频率大，是因为减少了电路控制的难度，能提高其稳定性，在优化精度基础上，减少设备成本。例如，采用PT1000温度传感器检测环境温度（温度检测精度0．01℃），根据环境温度变化控制风机降温，并具备按键手动设定温度上下限、声光报警等功能。风机温度控制面板示意图如图1所示。具体技术要求及功能说明如下：①环境温度在设定温度范围内时，绿色LED亮，风机不工作；②当环境温度接近设定温度上限时（5℃之内），黄色LED亮，风机低速工作，蜂鸣器发出3声500Hz报警声；③环境温度高于设定温度上限时，红色LED亮，风机全速工作，蜂呜器长响。④采用双风机分时工作。风机大多数是昼夜不间断地输送空气，耗费的电力很大，工作部门只有了解风机工作特点，才能合理利用风机，提高煤矿经济效益，减少能源消耗。以往的人工调整，遇到山顶煤的开采情况，很难进行调整，采煤机易受损，滚筒采煤机是以单片机为主要构成部分，能对采煤机驱动电机的过程进行测定，比如定子电流的数值，就是以此作为依据进行负荷的测定，负荷值过大时，单片机就会控制量的输出，调整采煤机的高度。

　　2煤矿电气自动化设计相关建议

　　2.1明确系统功能

　　尽管在煤矿自动化设计中，应用单片机的优势较为明显，但仍需注意控制系统设计中需要满足的程序功能。比如自动化保护功能，考虑到线路设备运行中，运行电流超出了允许范围时，需通过保护设备自动调整。井下电机车的调度系统被称为井下“集、信、闭”，对全矿的井下电机车统一调度，防止运输事故发生，保证煤矿的安全生产。电机车的统一调度包括井底电机车调度、岔道信号灯指示、电机车钢轨实际位置追踪、道岔自动移位和道岔密贴的监视、尾车自动监视。通过可编程序的控制器来实现井下电机车的调度，大大简化了控制线路，整个过程均通过软件实现，功能性强，灵活性大，控制装置小，是井下电机车调度的发展方向。煤层厚度在开采中存在着一定的变化，这要求采煤机开采的高度随着煤层厚度进行调节，传统是由工人进行人工调整，开采上顶煤时，会经常遇到岩石，大大减少采煤机寿命，甚至烧坏采煤机的驱动电机，对此可用滚筒采煤机来自动调高，从而解决问题，单片机组成的系统在线测量采煤机的驱动电机定子电流，通过定子电流值算出负荷变化，由于岩石比煤要硬，遇到岩石负荷就会增大，当电机的低定子电流增量大于某正值时，输出控制量会使采煤机高度进行调整，绕过岩石。能够提高采煤机寿命。

　　2.2数据模块设计

　　数据模块设计分为采集模块和传输模块。采集模块要做好数字量数据、模拟量数据、电能量数据的记录，并向上级系统传输信号，经信号的识别，进行通信。通信模块中输入数据时，模块要做好分类工作，完成数据解析过程。（1）数据采集模块，煤矿电气自动化的数据采集模块在各线路中各数据参量类型和数量都不同。模拟量数据，主要有线路电压、母线电压、无功功率、有功功率和主变压器电流等参数。电路中通过电流信号和交流电压的瞬时值，进行A/D运算，得到被测电压有效值。数字量数据有继电器保护信号，运行警报信号等。在电流回路中加上比较高的电压避免因触点的接触不良产生误差，电能量数据包括，有功电能和无功电能。采集系统通过电能量数据、模拟量数据、数字量数据和信号传输系统进行控制监管，在得到控制指令后将其转换成信号。通过信号识别数据的采集末端就可进行通信。（2）数据传输模块，在煤矿电气自动化技术数据传输模块中，采用多通道的传输模式，该模快功能通过不同参数进行数据分析后，发送给自动化系统应用平台。将数据输入到模块，进行数据分析，再通过数据分析，将数据进行分类，通过通道传输，最后对数据进行解析。

　　3总结

　　煤矿事业对我国的经济发展有重要作用，建构有效系统化的机制可以提高产业的发展进程，利用单片机确保产量升级，保证机械化水平优化，推动控制技术的提高，为煤矿自动化发展奠定基础。

　　参考文献

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