陳玉寶

(1.安徽淮北煤電技師學(xué)院,安徽淮北 235000;2.安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽淮北 235000)

單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究

陳玉寶1,2

(1.安徽淮北煤電技師學(xué)院,安徽淮北 235000;2.安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽淮北 235000)

煤礦企業(yè)在近些年的發(fā)展中不斷拓展新的技術(shù),煤礦電氣自動化控制技術(shù)得到了很好的應(yīng)用及發(fā)展。煤礦電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用大大提高了煤礦產(chǎn)業(yè)的工作效率,而在煤礦電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用中,單片機發(fā)揮著非常重要的作用。本文在對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計及控制模塊,進行全面分析的基礎(chǔ)上,重點對單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用進行分析研究。

單片機 煤礦 電氣自動化控制技術(shù) 應(yīng)用研究

煤礦電氣自動化控制技術(shù)在我國煤礦企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,而在計算機推動工業(yè)發(fā)展的今天,單片機以其自身的獨特優(yōu)勢在電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用中,發(fā)揮著非常重要的作用。單片機是通過大規(guī)模集成電路而發(fā)明出來的,單片機將CPU、ROM、RAM等電子元件進行集成,使得自身具備強大的邏輯運算及算術(shù)運算能力。而單片機自身優(yōu)勢突出,不僅操作簡單,而且維護方便。因此,在煤礦產(chǎn)業(yè)中所發(fā)揮的作用不可替代。煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)使得煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了自動化控制,了解其設(shè)計及控制模塊,并探討單片機在其中所發(fā)揮的作用,能夠清晰的認(rèn)識到煤礦自動化控制技術(shù)的實現(xiàn)過程。

1 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計及控制模塊分析

1.1 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計分析

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計要求比較嚴(yán)格,一般在設(shè)計中要選擇防護能力較強的防爆類的電氣設(shè)備,溫度要高于應(yīng)用環(huán)境氣體點燃的溫度。在特別危險的場所,要選擇氣體及粉塵的雙重防爆電氣設(shè)備,要防爆和可燃性粉塵特性雙重滿足。另外,為了保障安全性,還要進行接地系統(tǒng)的設(shè)置,并且將所有的電器元件、電纜及導(dǎo)體封閉在一個堅固的外殼之中。再者,對于煤礦電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計還要符合國家關(guān)于防爆電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn),并按國家標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)格的執(zhí)行,以保障電氣自動化系統(tǒng)的防爆措施有效可靠。最后,還要進行環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置,對氣體的濃度、負(fù)壓、溫度及風(fēng)速等進行相關(guān)的監(jiān)控。在甲烷超過限定值時自動啟動相應(yīng)的報警裝置,以有效的避免環(huán)境中的危險因素帶來的危害。

1.2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的控制模塊分析

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的控制模塊主要包括以下兩個方面:一、數(shù)據(jù)采集模塊,這一模塊的運作主要是在交流電路中,通過采集交流電壓及電流信號的瞬時值,來進行運算及相關(guān)的轉(zhuǎn)換,從而獲取被測電壓的數(shù)值。其中的數(shù)字量數(shù)據(jù)主要有繼電保護動作信號及運行報警信號等等,回路中電壓的干擾主要是通過配置RC濾波器及相關(guān)的隔離措施實現(xiàn)的。二、數(shù)據(jù)的傳輸模塊。這一模塊主要采用多通道數(shù)據(jù)傳輸模式,來通過不同的參數(shù)以完成數(shù)據(jù)的分析,并將數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)送至電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用平臺當(dāng)中。這一模塊的工作流程是將數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的通信模塊,而后進行數(shù)據(jù)分析,并將數(shù)據(jù)按規(guī)則進行分類、打包、傳輸,最后對數(shù)據(jù)進行解析。

1.3 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的功能分析

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的功能主要包括以下三個方面。首先,電氣自動控制系統(tǒng)具有保護功能,由于電氣設(shè)備在運行的過程中設(shè)備自身及相關(guān)線路會發(fā)生故障,此時電氣自動控制系統(tǒng)便通過檢測這些故障信號,來對設(shè)備和線路進行自動的調(diào)整,從而達到對設(shè)備及線路的保護作用;其次,煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)具有監(jiān)視的功能,其通過對各種信號的自動辨別,來實現(xiàn)對電氣的監(jiān)視;再者,煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)還具有測量的功能。電氣設(shè)備的工作狀態(tài)雖然通過簡單的信號可以判別,但要實現(xiàn)精確的測量則需要對各種設(shè)備進行測量,電氣自動化控制系統(tǒng)即可以實現(xiàn)對線路詳細(xì)參數(shù)的獲取。通過以上三個功能的發(fā)揮,來實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的自動控制。

2 單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用分析

2.1 單片機在漏電保護中的應(yīng)用分析

煤礦礦井下的低壓漏電保護非常重要,如若漏電保護不到位,很容易引起煤礦作業(yè)人員觸電事故。當(dāng)前,我國煤礦漏電保護裝置基本上原理相似,即在絕緣電阻下降到整定值時,繼電器運作時的總饋電開關(guān)會關(guān)閉,并且會有零序電抗器對電容電流進行補償。但這些裝置的元件基本上都是分立的,可靠性不是特別高,在帶負(fù)荷載合閘時,很容易出現(xiàn)誤動作。此時單片機的應(yīng)用就非常重要,單片機具有擊落判斷功能,在合閘的瞬間可以準(zhǔn)確閉鎖撿漏回路,在線路穩(wěn)定之后在進行撿漏工作,這樣的情況下問題就能夠很好的得到解決。另外,煤礦所應(yīng)用的選擇性漏電保護裝置的動作電流非常大,并且作用時間較長。在這種狀況下,單片機的應(yīng)用,可以有效的解決井底漏電事故發(fā)生,保障礦工人身安全。

2.2 單片機在自動抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

在采礦工作中,礦井中的超窄帶載波抄表系統(tǒng)能夠有效的利用超窄頻帶技術(shù),將低功率的信號集合在窄頻帶當(dāng)中,從而有效的完成傳送工作。這一過程的完成要通過載波模塊、主站及信道等幾個部分。因此,在自動抄表系統(tǒng)中的電量采集系統(tǒng)中,要利用智能集中器對電表中的用電數(shù)據(jù)進行采集,從而使得變電站接收器和發(fā)送模塊之間的通信能夠有效的實現(xiàn)。在這種模式之下,電能表內(nèi)發(fā)送模塊的傳輸可靠性及穿透力對抄收率有直接的影響,單片機所發(fā)揮的作用非常重要。

單片機的運算功能主要通過兩個部件來實現(xiàn),一是數(shù)據(jù)采集器,二是數(shù)據(jù)集中器。首先,在市電轉(zhuǎn)化后的電源供給單片機進行工作之后,可以對電度表電瓶進行不斷的檢測,單片機89C51根據(jù)電度表電平從高到低的變化會在相應(yīng)的電度表數(shù)上加1,單片機89C2051在完成這一操作之前單片機還會檢測標(biāo)志位的電平,在電平為低的時候不進行計數(shù)。其次,在后備電源斷電的情況下,單片機89C51則不能夠進行用戶數(shù)據(jù)顯示及發(fā)送,這種情況下單片機89C2051則主要負(fù)責(zé)對電度表脈沖進行檢測及記數(shù)。直至電源工作正常后,89C51便會進行存儲數(shù)據(jù)的重新讀取,最終完成斷電檢測。

2.3 單片機在無線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

煤礦生產(chǎn)中檢測井下環(huán)境的裝置,往往不能夠有效的對間隔內(nèi)的變化進行有效的測量,而在這種情況下,瓦斯很容易在二次測量的間隔內(nèi)聚集到發(fā)生爆炸的濃度,從而對煤礦的安全生產(chǎn)造成直接的影響。因此井下的檢測系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)檢測功能,以有效提高礦井的安全性,避免礦井隱患的接觸。而在當(dāng)前,礦井中的控制系統(tǒng)不僅承受的負(fù)載大,而且線路復(fù)雜,輔助接觸點加多,將單片機作為核心技術(shù)可以很好的對控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造,并能夠?qū)﹄娏骷八俣冗M行實時的監(jiān)控和測試,可以有效的防止對機械系統(tǒng)所造成的沖擊。

其中,基于單片機的鋼絲繩監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)就是無線監(jiān)測系統(tǒng)中的代表,這一系統(tǒng)的功能模塊分別由井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)及處理系統(tǒng)等構(gòu)成。通過對鋼絲繩的張力進行實時的監(jiān)測,來發(fā)出相關(guān)的信號,避免煤礦事故的發(fā)生,這一系統(tǒng)的應(yīng)用還解決了境地布線及數(shù)據(jù)傳輸中斷的狀況。而單片機在這一系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用,不僅能夠有效的進行數(shù)據(jù)采集,還可以進行精確的處理。單片機AT89C51所用的處理器可以很好的接收信號,從而實現(xiàn)數(shù)字的測量。并且這類單片機的接口具有良好的適用性及數(shù)據(jù)處理能力,在無線傳輸模塊中的應(yīng)用也比較廣泛,誤碼率較低且系統(tǒng)穩(wěn)定性較大,在煤礦電氣自動化監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

2.4 單片機在風(fēng)機節(jié)能中的應(yīng)用分析

風(fēng)機在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用,其屬于礦井下的固定設(shè)備,在礦井下肩負(fù)空氣供應(yīng)的重要任務(wù)。由于煤礦生產(chǎn)的特殊性,礦井下的風(fēng)速及風(fēng)壓都要進行良好的控制,并且在煤礦生產(chǎn)的不同時期,也要對井下的空氣量進行相應(yīng)的調(diào)整。此時就需要采用調(diào)速系統(tǒng),一般選擇繞線式交流電動機串級調(diào)速,或者采用鼠籠異步電動機進行變頻調(diào)速,這兩種調(diào)速方案都需要應(yīng)用單片機為基礎(chǔ)的數(shù)字化控制技術(shù),以減少控制電路的復(fù)雜性。并用軟件對大量的硬件邏輯電路進行代替,以提高系統(tǒng)的可靠性和控制的精度,從而大大降低系統(tǒng)的造價成本。

2.5 單片機的變電所運行記錄應(yīng)用分析

變電所在煤礦生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用,變電所運行的可靠性直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全性。在以往的變電所工作中,用電量一般是采用人工進行統(tǒng)計完成,但由于電業(yè)部門對煤礦企業(yè)的用電量進行限額控制,如果超出規(guī)定的限額便要承受相應(yīng)的罰款。而以往的變電所工作模式對用電量不能夠進行有效的控制,因此需要一個智能電度表來對用電量進行測量和控制。單片機在電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用可以更好的解決這一問題,對變電所運行記錄進行有效分析,并通過分析實現(xiàn)有效控制和測量用電量的目的,從而有效的保障在電量限定的范圍之內(nèi)變電所運行的可靠性,以保障煤礦生產(chǎn)的安全性。

3 結(jié)語

單片機在煤礦產(chǎn)業(yè)中的優(yōu)勢無可替代,在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中也發(fā)揮著重要作用。通過本文的分析,對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計及模塊有了詳細(xì)的了解,并就單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用進行了重點分析,為清晰的認(rèn)識單片機在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用,做了詮釋。

[1]王玉英,王文魁.單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù),2011(32).

[2]溫躍飛.單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)(下半月),2014(12).

[3]劉琴.單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技[J],2013(34).

陳玉寶(1981—),男,安徽淮北人,本科,畢業(yè)于安徽理工大學(xué),講師,研究方向:自動化控制。