單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究

陳玉寶

(1.安徽淮北煤電技師學院,安徽淮北 235000;2.安徽礦業職業技術學院,安徽淮北 235000)

單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究

陳玉寶1,2

(1.安徽淮北煤電技師學院,安徽淮北 235000;2.安徽礦業職業技術學院,安徽淮北 235000)

煤礦企業在近些年的發展中不斷拓展新的技術,煤礦電氣自動化控制技術得到了很好的應用及發展。煤礦電氣自動化控制技術的應用大大提高了煤礦產業的工作效率,而在煤礦電氣自動化控制技術應用中,單片機發揮著非常重要的作用。本文在對煤礦電氣自動化控制系統的設計及控制模塊,進行全面分析的基礎上,重點對單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用進行分析研究。

單片機 煤礦 電氣自動化控制技術 應用研究

煤礦電氣自動化控制技術在我國煤礦企業中得到了廣泛應用,而在計算機推動工業發展的今天,單片機以其自身的獨特優勢在電氣自動化控制技術應用中,發揮著非常重要的作用。單片機是通過大規模集成電路而發明出來的,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運算能力。而單片機自身優勢突出,不僅操作簡單,而且維護方便。因此,在煤礦產業中所發揮的作用不可替代。煤礦電氣自動化控制系統使得煤礦企業在生產過程中實現了自動化控制,了解其設計及控制模塊,并探討單片機在其中所發揮的作用,能夠清晰的認識到煤礦自動化控制技術的實現過程。

1 煤礦電氣自動化控制系統的設計及控制模塊分析

1.1 煤礦電氣自動化控制系統的設計分析

煤礦電氣自動化控制系統的設計要求比較嚴格,一般在設計中要選擇防護能力較強的防爆類的電氣設備,溫度要高于應用環境氣體點燃的溫度。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,還要進行接地系統的設置,并且將所有的電器元件、電纜及導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的設計還要符合國家關于防爆電氣設備的標準,并按國家標準進行嚴格的執行,以保障電氣自動化系統的防爆措施有效可靠。最后,還要進行環境安全監控系統的設置,對氣體的濃度、負壓、溫度及風速等進行相關的監控。在甲烷超過限定值時自動啟動相應的報警裝置,以有效的避免環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的控制模塊分析

煤礦電氣自動化控制系統的控制模塊主要包括以下兩個方面:一、數據采集模塊,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,來進行運算及相關的轉換,從而獲取被測電壓的數值。其中的數字量數據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濾波器及相關的隔離措施實現的。二、數據的傳輸模塊。這一模塊主要采用多通道數據傳輸模式,來通過不同的參數以完成數據的分析,并將數據分析結果發送至電氣自動化控制系統的應用平臺當中。這一模塊的工作流程是將數據輸入到相應的通信模塊,而后進行數據分析,并將數據按規則進行分類、打包、傳輸,最后對數據進行解析。

1.3 煤礦電氣自動化控制系統的功能分析

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

2 單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用分析

2.1 單片機在漏電保護中的應用分析

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人員觸電事故。當前,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會關閉,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,在帶負荷載合閘時,很容易出現誤動作。此時單片機的應用就非常重要,單片機具有擊落判斷功能,在合閘的瞬間可以準確閉鎖撿漏回路,在線路穩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,單片機的應用,可以有效的解決井底漏電事故發生,保障礦工人身安全。

2.2 單片機在自動抄表系統中的應用分析

在采礦工作中,礦井中的超窄帶載波抄表系統能夠有效的利用超窄頻帶技術,將低功率的信號集合在窄頻帶當中,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,在自動抄表系統中的電量采集系統中,要利用智能集中器對電表中的用電數據進行采集,從而使得變電站接收器和發送模塊之間的通信能夠有效的實現。在這種模式之下,電能表內發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,一是數據采集器,二是數據集中器。首先,在市電轉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根據電度表電平從高到低的變化會在相應的電度表數上加1,單片機89C2051在完成這一操作之前單片機還會檢測標志位的電平,在電平為低的時候不進行計數。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據顯示及發送,這種情況下單片機89C2051則主要負責對電度表脈沖進行檢測及記數。直至電源工作正常后,89C51便會進行存儲數據的重新讀取,最終完成斷電檢測。

2.3 單片機在無線監測系統中的應用分析

煤礦生產中檢測井下環境的裝置,往往不能夠有效的對間隔內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聚集到發生爆炸的濃度,從而對煤礦的安全生產造成直接的影響。因此井下的檢測系統能夠有效的實現檢測功能,以有效提高礦井的安全性,避免礦井隱患的接觸。而在當前,礦井中的控制系統不僅承受的負載大,而且線路復雜,輔助接觸點加多,將單片機作為核心技術可以很好的對控制系統進行技術改造,并能夠對電流及速度進行實時的監控和測試,可以有效的防止對機械系統所造成的沖擊。

其中,基于單片機的鋼絲繩監測預警系統就是無線監測系統中的代表,這一系統的功能模塊分別由井下數據采集系統、無線數據傳輸系統、顯示控制系統及處理系統等構成。通過對鋼絲繩的張力進行實時的監測,來發出相關的信號,避免煤礦事故的發生,這一系統的應用還解決了境地布線及數據傳輸中斷的狀況。而單片機在這一系統中發揮著非常重要的作用,不僅能夠有效的進行數據采集,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,從而實現數字的測量。并且這類單片機的接口具有良好的適用性及數據處理能力,在無線傳輸模塊中的應用也比較廣泛,誤碼率較低且系統穩定性較大,在煤礦電氣自動化監測系統中發揮著重要的作用。

2.4 單片機在風機節能中的應用分析

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

2.5 單片機的變電所運行記錄應用分析

變電所在煤礦生產中起著至關重要的作用,變電所運行的可靠性直接影響著煤礦生產的安全性。在以往的變電所工作中,用電量一般是采用人工進行統計完成,但由于電業部門對煤礦企業的用電量進行限額控制,如果超出規定的限額便要承受相應的罰款。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中的應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變電所運行的可靠性,以保障煤礦生產的安全性。

3 結語

單片機在煤礦產業中的優勢無可替代,在煤礦電氣自動化控制技術中也發揮著重要作用。通過本文的分析,對煤礦電氣自動化控制系統的設計及模塊有了詳細的了解,并就單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用進行了重點分析,為清晰的認識單片機在煤礦電氣自動化控制系統中所發揮的作用,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中的應用研究[J].電腦知識與技術,2011(32).

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

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

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