淺談單片機在煤礦中的應用

摘要：單片機是計算機朝著微型機發展的最新成果，是控制應用的最理想器件，它在一個芯片上集成了計算機所有的主要部件，特別適用于工業領域的要求，它已經滲透到了工業的各個領域。本文對單片機在煤礦中的應用進行闡述。

關鍵詞：煤礦 電氣自動化 單片機

1 概述

隨著技術的推廣，科技人員的努力，單片機這個體積小、功能多、成本低的系統在煤礦中應用越來越廣，為煤礦的安全生產、提高效率、管理自動化提供了很大的物質條件，極具應用價值。使用單片機技術的設備，運行安全可靠，節能，維護工作量小，操作方便，性能有了很大的提高。

2 單片機在煤礦中的應用

2.1提升及的技術改造在我國，目前約有90％以上的礦井提升機是用交流電動機拖動的，而且幾乎都是繞線式交流電動機轉子串電阻的調速方法，控制線路是以電流時間混合方式的控制線路，這種混合控制線路在控制性能上雖然較單純時間控制優越，但在負載變動很大時，啟動特性仍不理想，而且線路復雜，輔助觸點多，調整較麻煩，要求電流繼電器有較高的返回系數。用以單片機為核心的控制系統對上述系統進行技術改造，由單片機系統實時地對速度、電流進行測量，得出實際負載，根據負載的不同以恒加速度啟動為原則，由單片機控制電阻的切除。這樣，可以使起動平穩，避免了對機械系統的沖擊過大，省卻了對電流繼電器動作值的繁瑣調整，還可以排除在某段電阻上停留的時間過長，燒壞啟動電阻。

2.2滾筒采煤機的自動調高系統煤層的厚度在開采過程中是有一定變化的，這就要求采煤機在開采過程中開采的高度應隨煤層厚度的變化進行調整，以往都是由采煤工人人工調核，在開采上頂煤時，經常遇到巖石，這就大大減少了采煤機的壽命，嚴重時可能燒壞采煤機驅動電機，可以應用滾筒采煤機自動調高系統解決這個問題，由單片機組成的這個系統在線連續測量采煤機驅動電機的定子電流，由定子電流的值實時算出負荷的變化情況，由于巖石比煤硬，遇到巖石負荷增大，因此電動機的低定子電流增加，當增量大于某一個正值時，單片機輸出控制量使采煤機的高度自動調整，繞過巖石。這樣有助于提高采煤機的壽命。通過以上分析可以看出單片機或可編程控制器在煤礦生產中大有應用價值，它的推廣有助于煤礦自動化水平的提高。

2.3變電所運行記錄變電所是煤礦生產的一個要害部門，它的安全可靠運行無疑對煤礦安全生產是至關重要的。但長期以來，煤礦用電量的統計工作是由操作人員按時統計完成的。由于目前能源空前緊張，電業部門對各工礦企業用電進行了限額。煤礦企業也不例外。特別是短時用電量最大值的定額限制，如果超過此值或用電總量超過限定值，電業部門則給予罰款，一個中型或大型煤礦每年的罰款額在幾十萬左右。因此，工礦企業急需一種智能電度表來解決這個問題。智能電度表具有以下功能：①實時計算全礦各用電部門的用電負荷，每小時用電量，以及全礦每15分鐘平均負荷，用電量的分時累計等，②打印各項結果，包括每小時打印全礦正點負荷，每小時用電量，各用電部分的正點負荷每小時用電量，每日打印日最高負荷，日高峰期用電量，日低后期用電量，日總用電量，日連續15分鐘平均最大負荷，每月打印月15分鐘平均最大負荷，月高峰期用電量，月低后期用電量，月總用電量；③超負荷處理，一旦全礦在用電高崢期超負荷，則連續報警，由值斑人員通知全礦生產調度室，由調度室通知次要部門壓負荷，直至負荷壓下來為止。這樣可以由調度室統一指揮全礦用電。

2.4井下環境的監控系統井下環境以往采用手持直讀式的就地檢測裝置，不能見識測量間隔內的變化。井下瓦斯有可能在二次測量的間隔內聚集到發生爆炸的濃度，對煤礦安全生產造成直接威脅，井下環境的檢測系統可以連續的對礦井環境參數進行檢測，能夠提高礦井安全，改善管理，預測隱患。另外，可以及時發現和確定瓦斯積聚地段，火災的形成以及由于冒頂而造成通風變化。檢測系統可以提前報警，以便采取有效措施。

2.5漏電保護低壓漏電保護是保證煤礦井下安全供電的三大保護之一，是防止人身觸電傷亡的重要措施。我國煤礦目前廣泛使用的集中檢漏設備盡管線路各有差異，但就其原理均相同。一是絕緣電阻下降到整定值時，繼電器運作，使總饋電開關切斷電源：二是均有零序電抗器對電容電流進行補償。大部分都是采用分立元件，則可靠性較低，經常誤動作，特別是在帶負荷載荷閘的瞬間。采用單片機的擊落判斷功能，在合閘的瞬間閉鎖檢漏回路。等合閘后線路進入穩定狀態后再進行檢漏，可以方便的解決這個問題。再則以往的選擇性漏電保護裝置，動作時間長，動作電流大，很難保證人身觸電安全。采用零序電流方向與附加直流電源想結合的帶單片機的保護原理，利用零序電流方向實現漏電保護的選擇性，以附加直流電源對電網的絕緣進行檢測，利用單片機的邏輯判斷功能和高精度算數運算功能進行準確測量，可使專職具有很好的選擇性和固定不變的工作電阻值，可以提高裝置的可靠性，避免停電范圍的擴大。

2.6風機節能風機是煤礦生產中不可缺少的固定設備。它負擔著煤礦井下空氣供應重要任務。煤礦生產對井下風速、風壓的大小有一定的要求，而且在煤礦的不同階段，井下空氣需要量也不相同，解決的辦法是采用調速系統代以往的恒速系統。調速系統可選用繞線式交流電動機串級調速，或鼠籠異步電動機變頻調速，采用以單片機為基礎的數字化控制技術在這兩種調速方中已經很成熟，減少了控制電路的復雜性，用軟件代替大最的硬件邏輯電路，大大提高了系統的可靠性和控制精度，降低了系統的造價。

2.7井下電動機調度系統井下電機車調度系統又稱井下“信、集、閉”，由它對全礦井下電機車進行統一調度，防止出現運輸事故，保證安全生產。它包括以下功能：井底電機車的全盤調度；岔道口信號燈指示；各電機車在鋼軌上實際位置跟蹤，并在模擬顯示盤上顯示：道岔的自動移位等。由可編程序控制器實現的井下電機車調度系統，可以大大簡化控制線路，所有邏輯關系均由軟件實現，靈活性很大，功能增強，控制裝置體積小，是井下電機車調度系統的發展方向。

3 結束語

單片機體積小、重量輕、價格低、功能強，它在一塊硅片上集成了計算機所有的主要部件，如CPU、PIO、S10、CTC、RAM、ROM等，使得數據大都在單片機內部發送，所以運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高，在煤礦中的應用也越來越廣泛，本文通過分析其在煤礦電氣設備中的應用，說明這種智能芯片將為礦中的電氣設備的可靠性、安全性、節能性和自動化水平等進一步的提高奠定物質基礎，對煤礦的安全生產有了更大的促進作用。