淺談單片機在礦山電氣自動化控制技術中的應用

曾令揮，羅書弟

（1.江西鎢業集團有限公司，江西 南昌 330096 2.中國人民武裝警察部隊水電第二總隊四支隊，江西 南昌 330100）

淺談單片機在礦山電氣自動化控制技術中的應用

曾令揮1，羅書弟2

（1.江西鎢業集團有限公司，江西 南昌 330096 2.中國人民武裝警察部隊水電第二總隊四支隊，江西 南昌 330100）

當前，我國經濟社會迅猛發展，對礦產的需求量較大，為了提高礦產開發效率，大部分礦產企業紛紛運用單片機自動化控制技術進行開采。本文重點介紹了單片機在礦山電氣自動化控制技術中的運用情況，從而更好地指導實踐工作。

單片機；礦山；電氣自動化；控制技術

電動設備的動力傳動裝置和系統是礦山電氣自動控制技術的主要對象，其中，電力控制系統是這一裝置的主體，主要工作目標在于實現工業自動化。單片機的運用在一定程度上提升了礦產開采效率、降低了開采耗能和安全風險，因此其在礦山電氣自動化運用中發揮著越來越重要的作用。

1 礦山電氣自動化控制簡要介紹

礦山電氣控制技術是一種能夠逐步實現礦產資源自動化開采的技術，其作用對象主要是電氣設備的動力傳動裝置和相關系統。近年來，自動化、智能化技術日益成熟，使得電氣控制技術出現了實質性改變，從傳統手動控制轉變為自動化控制[1]。傳統電氣控制技術是運用邏輯控制系統（單一化有觸頭的繼電器系統），但是當前控制系統則是微計算機網絡化系統。現階段礦山電氣控制技術是集網絡、計算機、自動化控制相關技術為一體的先進技術。

電氣自動化技術在融入礦山機械化生產過程中，必須堅持以下兩點原則：（1）先識機后識電。首先全面了解整個礦產生產設備的內部構造和運行情況，然后全面掌握整個生產機械日常運行情況；后識電工作的實施必須以識機為基礎，明確電力拖動控制標準需求，從而為順利分析電力工作奠定理論基礎；（2）以識主為先，以識輔為后。識主是指從主回路開始進行整個識圖工作。識輔是指電路識讀，識輔時需要以主電路為切入點，了解相關電力設備控制要求，認真分析其控制內容。

2 單片機在礦山電氣自動化控制技術中應用的重要意義

當前，礦山電氣控制技術正在逐步實現礦山開采過程自動化，而單片機技術是網絡化自動控制系統的重要組成部分，其在提升礦業設備自動化程度中發揮了關鍵作用，有效提高了作業效率和礦產品產量。

單片機模塊的構成不僅包含了電源模塊和儲存器模塊兩部分，而且還包括了通信模塊和漏電閉鎖模塊。經過保護和動態監測電氣設施，并善于利用多通道數據傳輸模式，從而實現一種自動化控制系統應用平臺。在具體運行中，適當處理電信號，將其轉換為一種電壓信號，并將其傳輸到CPU，然后轉變數字信號后，借助計算機進行相關處理，在終端進行顯示，從而實現信號的一種閉鎖。基于上述特點，單片機技術在礦山電氣自動化控制技術中同樣具有較好的融合性，其能夠在具體運行過程中同其他計算機技術、微電子技術和自動化技術有效結合起來，從而提高礦山電氣設備運行的智能化和自動化。

總而言之，在礦山電氣自動化控制技術中應用單片機，在完成礦山生產安全監測和全過程監控的同時，還能使礦山生產過程中的智能化與自動化得到保證，這對金屬礦業的健康發展有很大的現實意義，讓企業獲得更高的經濟和社會效益。

3 礦山電氣自動化控制技術中單片機的應用分析

隨著時間推移，單片機技術的應用已成為發展現代化礦業的重要手段之一，是推動智能化礦山建設重要技術力量。下面對單片機技術在礦山作業幾個重要環節中的應用進行分析描述。

3.1 自動化電氣空制

為了有效預防工作人員意外觸電身亡，并確保礦山供電的穩定性與安全性，礦山采取了低壓漏電保護措施。當前，我國大部分礦山采用的檢漏設備都是分立元件，雖然不同類型分立元件的排布線路略有差異，但是其基本工作原理都是一致的，即利用電源總開關控制繼電器，將絕緣電阻值在整定值以下的電源切斷，或者將被進行電流電容補償的電源切斷，可靠性較低，失誤頻繁，尤其在帶負荷合閘時，很容易出現失誤。而利用單片機則不會出現上述失誤情況，因為單片機具有獨特的邏輯判斷功能，能夠檢測到合閘狀態，進而自動關閉自身的漏檢系統，確保只在穩定狀態下對線路進行漏檢，很好地解決了整個檢修問題。此外，傳統的漏電保護組裝置電流大、耗時長，并不能完全避免工人觸電身亡意外事故的發生[2]。而單片機在進行漏電檢測的過程中，由于其具備高精度的算數計算功能和良好的邏輯判斷功能，因此能夠發出穩定的電阻值，具有良好的檢測性能。這主要是由于單片機將附加直流電源和零序電流方向進行了組合，讓單片機既具備了附加值直流電源絕緣電網的功能，又具備了零序電流方向漏電保護選擇性功能，可以有效縮小停電范圍。

3.2 風機管理自動化應用

在礦山企業，安全是頭等大事，因此礦山開采尤其要注意作業的安全性。當前，由于科學技術的滯后及設備的陳舊，礦產資源開采依然需要人工深入礦井完成，而礦井中的氧氣含量少、有毒有害氣體重、粉塵大，給采礦工人的身體健康造成了很大的危害。為了優化采礦工作環境，確保采礦安全性，就必須在礦井內加裝風機，為礦井提供充足的新鮮空氣。但是風機需要晝夜不停的運轉，因此會消耗大量的電能。

對于礦山這類生產型企業而言，準確掌握風機運行特性，對于減低能耗、提高經濟效益而言具有明顯作用[3]。有單片機參與的電氣自動化控制系統，可以將生產部門的統計資料、通風機的性能參數和電動機的實時運行參數等，通過礦山網絡準確的傳入中央處理器上，讓礦山管理人員和電氣維修部門輕松的掌握風機運行數據，并進行記錄和狀態判斷。當前，為了更加科學的控制風機以及礦山其他電氣設備的用電量，除了單片機外，大量傳感器、外圍智能設備等都被用于了礦山電氣自動化控制系統，進一步增強了系統的可靠性和控制精度。

3.3 井下監控系統的電氣自動化應用

采礦人員在進行開采礦作業過程中，要提前對設備進行測量校驗，并嚴格按照作業規程和作業步驟進行采礦，加強對開采過程的監控，預防冒頂偏幫、炮煙中毒事故。由于很多有毒氣體是無色無味的，單靠作業人員和安監人員的監控，并不能完全避免此類安全事故的發生。因此，為了有效降低這一風險因子，在開采過程中就要注意利用現代監控系統對礦山氣體進行實時監測和化驗[4]。單片機的運用，能有效提升礦山監控系統的自動化性能，讓整個金屬礦山處于嚴密的監控體系之中。利用單片機的勘測功能，可以掌握礦山中的氣體成分和類型，并識別出危險氣體，當礦山中的危險氣體濃度接近限值后，單片機就會立即向總系統設備發出通知，進而有效預防氣體爆炸或中毒現象的發生。因此，在礦山監控自動化系統中引入單片機，可以明顯提升礦山井下作業安全性，為礦山工作者提供切實的安全保障，如圖1所示。

3.4 礦井提升機電氣自動化控制應用

交流電在金屬礦業中的應用比較普遍，交流電能夠把開采的效率進行大幅度提高，讓開采設備的工作運行更加靈活，將整個開采效率提高了幾個層次。但是其也有缺點，電能消耗過大就是其中之一，并且由于交流電的布置相對一般來說較為復雜，所以發生安全問題的可能性更高。與此同時，假使錯誤的設置交流電，就很容易造成機器損害，進而產生嚴重的經濟損失[5]。因此，為了避免類似情況的發生，應用單片機技術是最好解決辦法。單片機中內設有科技手段，在礦山電氣自動化中的控制作用，能夠較好的控制交流電的電流，同時高效的降低電流形成的壓力，讓電壓與電流保持在一個相對較好的水平內，這樣不僅可以讓開采的效率得到保證，也能將礦山開采的安全性大大提高，減少了機器耗損，保護了設備，并且也避免了電能的多余浪費。因此，對礦山進行開采的過程中，應該重視對單片機的使用，對大量使用交流電可能帶來的問題進行有效控制，同時依靠單片機的智能特點讓開采的全過程保持高效、平穩，使其處于良好的工況狀態下,如圖1所示。

圖1 井下安全監控系統的結構圖

圖1 礦井提升機拖動系統的結構示意圖

4 結束語

綜上所述，隨著計算機技術的快速發展，促進了單片機技術在礦山作業領域的應用，這對現階段礦業轉型升級、智能化礦山建設、資源綠色開發和綜合高效利用具有明顯的促進作用。單片機在礦山電氣自動化控制技術中的應用，不但實現了礦業生產的智能化，也提高了我國礦業生產水平和發展速度。由于筆者理論知識水平有限，提出的觀點和看法不夠全面，還請各位專家學者提出寶貴意見，以便筆者進行進一步的思考和研究。

[1] 馮睿鵬. 電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J]. 化工設計通訊，2016,(01):9~11.

[2] 呂鵬飛，曹騰. 電氣自動化技術在煤礦的應用分析[J]. 電子技術與軟件工程，2016,(04):22~24.

[3] 史文安. 單片機在煤礦電氣自動化中的應用[J]. 黑龍江科技信息，2013，（19）：44～45.

[4] 馬曉穎. 淺析單片機在礦山電氣自動化中的應用[J]. 科技資訊，2011,(07):112~114.

[5] 王曉東. 探討電氣自動化在我國礦業的發展現狀及未來展望[J]. 科技與企業，2013,(04):66~69.

TP368.12；TD67

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