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单片机在煤矿自动化中的应用

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张兰方

[导读] 摘要：单片机对于煤矿生产来说，使用的深度和广度会越来越增强，这是不可逆转的潮流，符合科技发展的趋势，随着单片机技术的日臻成熟，其功能和作用也会日益强大，不仅在安全领域、成本控制方面可以大显身手，还可以在环境保护、职业检测等等方面发挥作用。

        山东里能鲁西矿业有限公司山东省济宁市 272053
        摘要：单片机对于煤矿生产来说，使用的深度和广度会越来越增强，这是不可逆转的潮流，符合科技发展的趋势，随着单片机技术的日臻成熟，其功能和作用也会日益强大，不仅在安全领域、成本控制方面可以大显身手，还可以在环境保护、职业检测等等方面发挥作用。作为产煤大国，我们应当积极使用单片机技术，不断革新新技术，为煤矿生产保驾护航。
        关键词：单片机；煤矿；电气自动化；应用
        引言
        煤矿电气自动化控制技术目的是为了实现煤矿各个生产环节，各个生产步骤的自动化，而在其中，以电气控制系统为核心，各类电动机运作为框架进行调控。在计算机技术的广泛运用下，大多的煤矿企业都实现了用计算机技术对整个生产过程进行调节。
        1、单片机的基本结构及应用原理
        单片机主要由运算器，控制器，累存器三部分构成。其中运算器包括由运算部件——算术逻辑单元、累加器和寄存器等几部分组成。主要功能是执行算术运算，进行逻辑运算和逻辑测试，由控制器发出的控制信号来进行指挥调控。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，功能是对整个的计算机系统进行指挥操作。寄存器主要有累加器，数据寄存器，指令寄存器，程序寄存器，地址寄存器等组成，主要功能是交换信息。应用原理是将检测到的信息输入到中央处理器进行数据信息的处理，再由电脑处理显示在显示器上。
        2、单片机与煤矿电气自动化控制技术
        随着现代计算机技术的高速发展，单片机也获得了极大的提升，单片机是一种微型的计算机控制系统。该系统通过中央处理器进行作业，同时和计时器、定时器以及储存器等共同开展工作，有效连接输入和输出两端，形成微型的电路集成芯片。伴随单片机技术的高速发展与推广应用，目前在工业生产中发挥了巨大的作用，并大大提升了工业生产的自动化与智能化水平，而且在采煤过程当中，利用单片机具有的通信功能以及漏电闭锁功能，对信息数据进行多方面采集与传输，构建自动化交互平台，对于数据能够进行自动化处理，同时还能和相关微电子技术充分结合，能够全面的禁行区域监控，对故障展开精准性的排查，避免过多的能源消耗，使电气设备智能化以及自动化水平获得了极大的提升。
        3、单片机在煤矿电气自动化中的应用
        3．1漏电保护
        低压漏电保护是保证煤矿井下安全供电的三大保护之一，是防止人身触电伤亡的重要措施我国煤矿目前广泛使用的集中检漏设备尽管线路各有差异。但就其原理均相同。绝缘电阻下降到整定值时。继电器运作，使总馈电开关切断电源。均有零序电抗器对电容电流进行补偿大部分都是采用分立元件，则可靠性较低。经常误动作。特别是在带负荷载荷闸的瞬间。采用单片机的击落判断功能，在合闸的瞬间闭锁检漏回路。等合闸后线路进入稳定状态后再进行检漏。可以方便的解决这个问题。再则以往的选择性漏电保护装置，动作时长，动作电流大，很难保证人身触电安全。采用零序电流方向与附加直流电源想结合的带单片机的保护原理，利用零序电流方向实现漏电保护的选择性，以附加直流电源对电网的绝缘进行检测，利用单片机的逻辑判断功能和高精度算数运算功能进行准确测量，可使专职具有很好的选择性和固定不变的工作电阻值，可以提高装置的可靠性。避免停电范围的扩大。
        3．2风机节能，风机是煤矿生产中不可缺少的固定设备。它负担着煤矿井下空气供应的重要任务。煤矿生产对井下风速、风压的大小有一定的要求。

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而且在煤矿生产的不同阶段。井下空气需要量也不相同。解决的办法是采用调速系统代替以往的恒速系统。调速系统可选用绕线式交流电动机串级调速，或鼠笼异步电动机变频调速。采用以单片机为基础的数字化控制技术在这两种调速方案中已经很成熟。减少了控制电路的复杂性，用软件代替大量的硬件逻辑电路。大大提高了系统的可靠性和控制精度。降低了系统的造价
        4、单片机在矿井自动抄表系统中的应用
        就目前来说，采矿井中所使用的超窄带载波抄表系统，能够利用超窄频带技术把低功率信号完全集合到狭窄频带之中，从而完成传送工作，而这一系统主要是通过载波模块、主站、信道等几个部分所组合而成。在自动抄表系统体系的电量采集系统中，要利用智能集中器采集电表用电数据，实现发送模块与变电站接收器的并发通信，电能表内发送模块的传输可靠性和穿透力对于抄收率的保障就显得尤为重要了。
        5、井下电动机调度
        系统井下电机车调度系统又称井下 “信、集、闭”，由它对全矿井下电机车进行统一调度，防止出现运输事故，保证安全生产。它包括以下功能：井底电机车的全盘调度；岔道口信号灯指示：各电机车在钢轨上实际位置跟踪，并在模拟显示盘上显示；道岔的自动移位。以及道岔密贴位置的监视；尾车自动监视。由可编程序控制器实现的井下电机车调度系统，可以大大简化控制线路，所有逻辑关系均由软件实现。灵活性很大。功能增强，控制装置体积小，是井下电机车调度系统的发展方向。
        6、滚筒采煤机的自动调高系统
        我们知道煤层的厚度在开采过程中是有一定变化的。这就要求采煤机在开采过程中开采的高度应随煤层厚度的变化进行调整。以往都是由采煤工人人工调整，在开采上顶煤时经常遇到岩石。这就大大减少了采煤机的寿命，严重时可能烧坏采煤机驱动电机。可以应用滚筒采煤机自动调高系统解决这个问题，由单片机组成的这个系统在线连续测量采煤机驱动电机的定子电流，由定子电流的值实时算出负荷的变化情况，由于岩石比煤硬遇到岩石负荷增大。因此电动机的低定子电流增加，当增量大于某一个正值时，单片机输出控制量使采煤机的高度自动调整绕过岩石。这样有助于提高采煤机的寿命。
        结语
        对于中国社会经济发展而言，煤炭生产的重要性不容小觑。对煤炭生产效率及质量进一步提升能对经济发展产生直接性有利影响。单片机的应用彻底加快了中国煤炭生产发展的脚步，在提升煤矿产量的同时，使得整个煤矿生产机械科技化水平向前迈进了一大步。煤矿电气自动化控制技术的逐步发展使得单片机应用也越发深入。单片机的应用使得煤矿生产机电设备自身安全性及自动化科技水准得以提升，整个煤矿企业发展也呈现出高效、优良的趋势。
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        [3]杨正.浅述单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用[J].化工设计通讯，2017，43（10）：163.
        [4]冯克昌.单片机在露天铜矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].世界有色金属，2017（11）：17-18.
        [5]曾令挥，罗书弟.浅谈单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用[J].中国设备工程，2016（07）：58-59.