毛艷青

(同煤集團(tuán)忻州窯礦綜采三隊(duì)，山西大同 037021)

0 引言

煤礦產(chǎn)業(yè)與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的日常生活息息相關(guān)，只有保證煤礦生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，才能為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供充足的能源，確保人們正常的生活秩序。煤礦電氣的自動(dòng)化控制能夠在我國現(xiàn)有的煤礦生產(chǎn)水平上進(jìn)一步提升煤礦生產(chǎn)的效率，促進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展。筆者從我國當(dāng)前煤礦電氣控制技術(shù)中存在的問題入手，探討了實(shí)現(xiàn)煤礦電氣自動(dòng)化控制的途徑。

1 單片機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煤礦開采中的應(yīng)用

在煤礦的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最核心的組成部分就是單片機(jī)。電氣設(shè)備中單片機(jī)的選擇需要根據(jù)采煤作業(yè)的環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能等進(jìn)行綜合的考慮。在單片機(jī)的選擇中，首先需要考慮的是作業(yè)的環(huán)境。在進(jìn)行單片機(jī)的選取前，首先要對采煤作業(yè)的環(huán)境進(jìn)行充分的考察，并做好環(huán)境的分析和記錄，保證最終選擇的單片機(jī)能夠在實(shí)際作業(yè)環(huán)境中充分發(fā)揮自身的功能。在使用單片機(jī)的過程中要做好防水工作。在有水的環(huán)境下，單片機(jī)會(huì)發(fā)生漏電的現(xiàn)象，因此必須對單片機(jī)采取防水措施。在井下作業(yè)的煤礦中，一般會(huì)采用PIC單片機(jī)。這種單片機(jī)就具有良好的防水性能。并且當(dāng)單片機(jī)在出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象時(shí)，還能啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)裝置，確保在單片機(jī)故障的狀況下，電氣設(shè)備中的其他部件仍能夠正常運(yùn)行。此外，這種單片機(jī)還具有應(yīng)用范圍廣、能源消耗量低、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)［1］。

單片機(jī)在電氣設(shè)備中主要起到了對系統(tǒng)中的其他部件進(jìn)行保護(hù)的作用。它可以對電氣設(shè)備中的電信號(hào)進(jìn)行檢測，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為有效的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街醒胩幚砥髦小Ｖ醒胩幚砥髟谑盏叫盘?hào)后會(huì)根據(jù)信號(hào)的內(nèi)容給出相應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的綜合管理。組成單片機(jī)的硬件設(shè)備包括電源、存儲(chǔ)器、信號(hào)傳輸器、中央處理器、通信器等。這些設(shè)備共同組成了單片機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中任何一個(gè)設(shè)備的故障都會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)的功能障礙。

在煤礦電氣設(shè)備中，單片機(jī)主要應(yīng)用于漏電保護(hù)裝置和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。在煤礦電氣設(shè)備的工作過程中，電阻阻值會(huì)由于各種原因發(fā)生阻值下降的現(xiàn)象。電阻在電路中起到了絕緣的作用，一旦阻值下降后就會(huì)導(dǎo)致繼電器停止工作。單片機(jī)在感應(yīng)到故障后，就會(huì)向中央處理器發(fā)出信號(hào)，中央處理器給出相應(yīng)的指令命令總開關(guān)將電力切斷。電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中執(zhí)行的指令都是由中央處理器發(fā)出的，計(jì)算機(jī)會(huì)對中央處理器發(fā)出的指令進(jìn)行一定的處理，并將信號(hào)顯示在顯示屏上。有時(shí)，需要對一些信息進(jìn)行封鎖才能保證設(shè)備的正常運(yùn)行。原始的電壓信號(hào)一般都在0．5 V左右，只有在經(jīng)過放大后才能被中央處理器所接收。當(dāng)系統(tǒng)處于斷電的狀態(tài)后就可以對設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)部分進(jìn)行全面的檢查，及時(shí)排除設(shè)備中的故障。在這個(gè)過程中，電氣設(shè)備中的漏電保護(hù)設(shè)備一直處于運(yùn)行的狀態(tài)中，并產(chǎn)生了較大的電流，會(huì)對系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。這時(shí)就需要有效應(yīng)用單片機(jī)的計(jì)算能力，對系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行檢測。

風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)過程中必不可少的設(shè)備之一，對控制礦井內(nèi)部溫度，確保生產(chǎn)安全都具有重要意義。但一般礦井中，風(fēng)機(jī)的通風(fēng)速率都是統(tǒng)一控制的，無法根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行調(diào)整。單片機(jī)的應(yīng)用有效的解決了這一問題［2］。它能實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)風(fēng)速的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并且用軟件控制方式代替了傳統(tǒng)的邏輯電路控制方式，有效的提高了控制的效率及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改造和創(chuàng)新

2．1 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備

控制設(shè)備承擔(dān)著最為基本的調(diào)控作用，設(shè)備的運(yùn)行效率將會(huì)對系統(tǒng)整體的工作效率產(chǎn)生極大的影響。為了保證煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作效率，就必須做好設(shè)備的更新和優(yōu)化。首先在設(shè)備的選取前，必須對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行明確。例如，有些設(shè)備在煤礦開采的過程中僅僅起到檢測礦井內(nèi)部瓦斯?jié)舛鹊淖饔?，在選取設(shè)備時(shí)便只需考慮這一個(gè)因素即可。但有些設(shè)備還起到了檢測礦井內(nèi)部水位變化的作用，在微機(jī)設(shè)備的選擇上就要關(guān)注設(shè)備水位感應(yīng)能力。

PIC設(shè)備日后的發(fā)展將會(huì)向著綜合控制的方向深入，從而在礦井生產(chǎn)作業(yè)中起到更好的控制和協(xié)調(diào)作用。我國當(dāng)前對電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)的研究更多的是集中在編程工具的研制上。編程系統(tǒng)是當(dāng)前煤礦電氣設(shè)備中的主要控制結(jié)構(gòu)，一般包括中央處理系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等幾個(gè)部分。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，一般采用手動(dòng)編程的方式，但這種方式的效率較低，因此現(xiàn)在采用計(jì)算機(jī)編程的方式代替了手動(dòng)編程［3］。

2．2 創(chuàng)新優(yōu)化系統(tǒng)軟件

在電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，真正起到控制作用的是系統(tǒng)軟件。因此，要提高煤礦電氣的自動(dòng)化控制技術(shù)，首要的任務(wù)是升級(jí)優(yōu)化系統(tǒng)軟件。在進(jìn)行系統(tǒng)軟件的優(yōu)化時(shí)必須結(jié)合系統(tǒng)原本的特點(diǎn)，并將優(yōu)化的重點(diǎn)放在PIC系統(tǒng)上。在完成軟件的更新后，還需要進(jìn)行后期的調(diào)整和校對，從而確保更新后的軟件系統(tǒng)能盡快的與設(shè)備的功能相適應(yīng)。

2．3 創(chuàng)新優(yōu)化系統(tǒng)硬件

煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)備主要是輸入電路和輸出電路兩個(gè)部分。在進(jìn)行輸入電路的改造時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到電壓的范圍以及環(huán)境因素的影響。一般的電路對于電壓的大小通常都有一定的限制，必須將PIC電路中的電壓控制在正常的范圍內(nèi)才能保證電路的安全性。其次，煤礦生產(chǎn)的環(huán)境通常較為惡劣，并且容易受到多種環(huán)境因素的干擾。作業(yè)人員必須對環(huán)境因素做好合理的控制，才能將環(huán)境的影響控制在合理的限度內(nèi)。電路的優(yōu)化通常通過隔離變壓器和濾波器來實(shí)現(xiàn)。在電路優(yōu)化的過程中，為了保證電路的安全性，必須控制電壓在24 V以下。在對電路的負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)則需要考慮到電源自身的承載能力［4］。

對輸出電路的優(yōu)化主要集中在指示裝置及輸出方式的調(diào)整上。為了確保輸出信息的準(zhǔn)確性和高效性，可以對電路采取一定的繼電器保護(hù)，從整體上提高電路的反應(yīng)速率。在繼電器的選擇上應(yīng)當(dāng)考慮到電路的結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)，保證繼電器的抗干擾能力和承載能力。在輸出電路中若存在電磁線圈，則需要對內(nèi)部芯片進(jìn)行保護(hù)，主要原因是當(dāng)電磁線圈故障引起電路短路時(shí)會(huì)對芯片造成一定的損傷。為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，通?？梢圆捎迷陔娐分胁⒙?lián)上一個(gè)二極管的方式來解決，這樣就能減小短路時(shí)產(chǎn)生的電流，對PIC芯片進(jìn)行一定的保護(hù)。

3 結(jié)語

煤礦產(chǎn)業(yè)在未來較長一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，而隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)煤礦電氣的自動(dòng)化管理將成為一種必然的趨勢。煤礦電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)元件、軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)等方面進(jìn)行完善和升級(jí)。在系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，PIC系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心部分，對于系統(tǒng)的運(yùn)算和編程速度都會(huì)產(chǎn)生極大的影響，在自動(dòng)化技術(shù)的研究中也應(yīng)將PIC技術(shù)的發(fā)展作為重點(diǎn)。除此之外，輸入電路、輸出電路、內(nèi)部構(gòu)件等也需要研究人員更多的關(guān)注和重視。

［1］ 陸超君．淺談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)［J］．商品與質(zhì)量－科學(xué)理論，2011(4):45－47．

［2］ 劉 瑋．電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究［J］．中國房地產(chǎn)業(yè)，2011(10):20－23．

［3］ 張自友．單片機(jī)在煤礦電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用［J］．煤炭技術(shù)，2012(7):14－16．

［4］ 彭 里．電氣自動(dòng)化在我國煤礦的發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望［J］．科學(xué)之友，2011(17):34－36．