煤礦電氣自動化中單片機的運用

鄧軍

摘 要：對于煤礦生產來說，對安全性、經濟效益都提出了更高要求。單片機最大的優點就是體積小、成本低、智能化，具備自動監測、自動控制、自動糾錯功能，可以保證生產的安全性，降低生產成本。從目前我國煤礦發展狀況來說，應當積極使用以單片機為代表的自動控制技術，實現煤礦生產的綜合效益。

關鍵詞：單片機； 安全生產； 生產成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.038

0 引言

我國是個“多煤、缺油、少氣”的國家，已經探明的煤炭儲量占據世界的1/3左右。煤炭在我國一次能源結構中一直處于絕對地位。截止2014年底，全國存在的大小煤礦將近一萬一千多。長期以來，在煤炭開采過程中存在效能低下、安全事故頻發的多種因素?？偨Y其主要原因，歸根結底還是技術落后。當前我國為了解決煤炭行業的囧境，正在對煤礦的生產設施、設備進行自動化改造和提升，其中最為關鍵的是采用以單片機技術為核心的自動化控制技術來實現煤礦安全、經濟生產的目的。

1 單片機可以提高煤礦生產安全

1.1 減少瓦斯事故

瓦斯突出、瓦斯爆炸是煤礦生產中的最受關注的安全生產隱患。一直以來對瓦斯的檢測采用的是移動式手持檢測儀。這種檢測儀雖然靈敏度、寬度可以到達檢測的目的，但是由于需要人為操縱，容易造成檢測間隔期內發生濃度超標卻出線漏檢情況。我國煤礦瓦斯爆炸事故層出不窮，也說明了目前瓦斯檢測的效果不盡如意。當采用單片機自動化控制技術以后，它可以利用自身的連續工作特點，以及適應不同惡劣環境下的檢測要求，實現全時段、全地域的檢測和監控，并能提前做出預判和預警，從而為采取應急措施提供了時間和依據。極大地降低了發生瓦斯事故的概率。

1.2 防止觸電事故

觸電是煤礦生產中非常普遍的安全事故。針對電氣的安全防護措施可謂層出不窮。應用最多的還是低壓漏電保護措施。目前，我國絕大多數煤礦生產系統中都安裝了控制繼電器，當絕緣程度降低到整定值時，繼電器動作，切斷供電電源。這種方法的缺點是由于大都采用分立元件，容易受到荷載不均勻、雜散電流比較多而產生誤動作，加上繼電器機械裝置影響，檢測時間較長，反應不靈敏，因此可靠性降低。為了解決這些問題，可以采取單片機自動控制技術。單片機的保護原理就是利用零序電流方向和附加直流電流共同作用，利用其自配的軟件程序進行邏輯判斷和快速計算，發現檢漏點并給出絕緣程度，通過I/O接口迅速關斷電力供應。

1.3 保證巷道運輸安全

煤礦井下存在大量貨運機車、人員機車，要想在狹窄、昏暗的巷道內安全暢通，必須施行統一調度，包括信號設置、軌位跟蹤、道岔移位等等。單片機通過對工作關系的分析，進行邏輯控制，具備了強大的靈活性、安全性。單片機還可以通過綜合控制平臺實現局域網的整體控制，通過模擬大屏，真正實現巷道內”安全交通”。當然，單片機最大好處還在于自身故障很低，避免了繁雜的斷路器、繼電器組成的控制系統帶來的故障率高、調整麻煩等弊端。

另外，由于電動機車大部分是交流電動機，在開停過程中會帶來額外的電流沖擊，對煤礦井下的電力系統，特別是弱電系統產生誤動作，極大影響消防、通信傳輸和控制。單片機技術在對交流電機開停過程中可以實現軟啟動，減弱電流電壓，使得整個煤礦作業安全得到保證。

2 單片機可以降低煤礦生產成本

2.1 節約用電

通風是保證煤礦安全生產的前提，如為工人提供充足的空氣，稀釋井下瓦斯濃度等。煤礦對風機的使用也很嚴格，對風速、風壓、風量的設置都有嚴格的要求。硬件電路進行的控制基本上是全壓型控制，在通斷頻率非常高的煤礦生產環境中，每次的關合都產生大量的有功功率損耗，造成無謂的浪費，產生不必要的熱能。單片機技術在自動控制系統中應用之后，采取柔性啟動方式，通過變頻技術實現無級調速，節約了電機大量電力。同時，單片機本身耗電量和傳統繼電器控制方式也極大節約了用電成本。

2.2 減少工作量

為了保證煤礦電力系統工作的可靠性，必須安排大量的電氣專業人員定期開展電氣專項檢查、維護工作。從接地電阻測量、變壓器絕緣檢測、電壓的變動監控、二次的整定等等，在實際工作中工作量相當大，而且工作效率非常低下。單片機通過智能接口，現場采樣，把模擬信號轉化為數字信號，統一傳送到綜合平臺，由監控室統一監控，還能定期自動分析，提供單項或者綜合分析報告，工人只要在監控室值班，通過監控平臺就可以發現現場的問題了，保證了維護的針對性和有效性、快速性。單片機的小型化、智能化特點解決了現場安裝、使用的諸多難題，使煤礦實現自動化生產變成了可能。

2.3 提高設備壽命

采煤機是煤炭生產中的關鍵設備，直接影響生產量。當前大部分煤礦還是以工人操作為主，針對煤層的不同情況，不斷地調整設備。那么由于人的因素就會發生調整不及時或者調整頻繁造成產量下降，甚至調整不及時使得采煤機燒毀。那么，可以利用單片機對采煤機進行控制，通過對電流、電壓、溫度數據的變動，執行機構在單片機有效控制之下，當電流增大時會自動調整速度或者避讓，保證了減速不減產，提高了經濟效益。

3 結語

總之，單片機對于煤礦生產來說，使用的深度和廣度會越來越增強，這是不可逆轉的潮流，符合科技發展的趨勢，隨著單片機技術的日臻成熟，其功能和作用也會日益強大，不僅在安全領域、成本控制方面可以大顯身手，還可以在環境保護、職業檢測等等方面發揮作用。作為產煤大國，我們應當積極使用單片機技術，不斷革新新技術，為煤礦生產保駕護航。

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