單片機在煤礦電氣自動化中的設計及應用實踐

郭岳一

[摘 ?要]隨著科學技術的迅速發展，煤礦行業中也開始應用越來越多的自動化設備，其中計算機大規模集成電路已經廣泛的應用在了煤礦電氣自動化中。單片機是一種典型的微型化計算機，具有較強的算數和邏輯運算能力，在一定程度上推動了我國煤礦電子自動化技術的發展。本文主要對單片機在煤礦電氣自動化中的設計和應用進行了具體的分析。

[關鍵詞]單片機 ?煤礦電氣自動化 ?設計應用

中圖分類號：TS761.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0090-01

當前，煤礦企業的高效安全生產離不開計算機技術。單片機是一種集成電路芯片，通過應用超大規模的集成電路技術，可以利用計算機系統集成大量數據。單片機技術應用在電氣自動化領域中，可以有效提高現代化煤炭生產的效率，提高企業的經濟效益，有助于促進煤炭企業的安全生產。

1、單片機選型設計分析

1.1 設計 PLC 單片機

首先，對于不同的工作環境而言，PLC 有著不同的設備及 I/O模塊，并且，將人機對話的接口模塊安裝到了該系統中，能夠將操作性能提升，令操作更加便捷簡單;為了確保通訊在工業局部網絡中更加順暢，因此，將網絡的接口模塊設置了進去，這些類別不同的 I/O 模塊，將很大的便利帶給了 PLC 的應用。將隔離保護措施在輸入接口處要做好，為了防止輻射干擾或者電磁干擾到輸入端，通常將光電耦合器當作電路輸入端。一般選擇 RC 濾波器解決觸電振動問題，對于避免誤動作問題的出現會帶來很大的幫助。其中晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出為 PLC 輸出接口的三種重要形式。[1]并且，都將對應的隔離器設置到了線路上，大大的提升了系統的運行性能。

其次，低能耗、便于安裝、體積小。在對設備進行連接時，因為 PLC 模塊體積不大，重量小，因此，安裝起來非常容易，通過很短的時間就可以構建起 PLC 控制系統，并且，在系統上可以明了簡單的展示給用戶，便于操作。并且，故障檢測系統在 PLC 系統的每個模塊中都被安裝了上去。將故障的位置利用監視器可以準確的判斷出來，一旦有問題存在于 PLC 的模塊中，這樣將發生故障的模塊用其他性能良好的模塊取締，從而使系統可以重新工作。對系統的整體運行不會帶來影響。

再次，可以非常簡單的編制程序。梯形圖語言是 PLC 的主要接線方式，此種方式類似于繼電器原理。較為鮮明的特征是應用一方能夠直接的將程序內容看清楚，盡管很多工人員的編程技巧不扎實，但是，也可以很好的掌握該技術。在工廠企業中，該技術的操作會非常的簡單，程序可以隨時的被修正。在 PLC 技術中，它的開放性、經濟性和靈敏性都非常的優異，在應用期間可以對系統的構造進行簡化處理，可以將人機和控制等應用程序連接到一起。在操作時僅用一個平臺就可以實現，易學易用，操作簡單。然而，在運行期間，還會面臨些許問題，最為關鍵的是 PLC 技術只能夠在 PC 操作系統上才可以運行，局限性會非常的明顯，實時性較弱。因此，應該對執行算法或者運行環境等進行改善，才可以有效的解決這種問題。

1.2 在煤礦電氣設備中應用 PLC 單片機的作用

近年來，我國計算機技術取得了前所未有的發展，在采礦的過程中，廣泛的應用了煤礦電氣自動化技術，在煤礦電氣自動化系統中應用 PLC 單片機，在某種程度上將煤礦生產效率有效的提升了上來，并且，還確保了系統可靠、安全運行的效率。PLC 在單片機中逐漸的展現出了自身的優越性，因此，該技術的應用量將逐漸增大。一旦有問題出現在了器件的運行過程中，在 PLC 技術下，該系統就會自行報警。之后利用軟件能夠有效的診斷出系統中所出現的故障。進而將 PLC 在工作中的安全性與穩定性提升。

2、單片機在煤礦電氣自動化中的應用分析

2.1 應用于低壓系統漏電保護

煤礦供電安全保護措施中包括低壓漏電保護，將觸電帶來的傷亡事故能夠有效降低。因此，在煤礦生產中這是一個重要環節。現階段，越來越多的集中撿漏設備被投入到煤礦生產中，盡管設備各異，但是卻有著大致相同的原理： 首先，在補償電容時，會應用到零序電抗器;其次，當在設定電阻值以下設置絕緣電阻時，就會利用繼電器斷開電源的開關。因為誤動作在系統中的出現幾率較大。因此，就很難保證其有效性，所以，單片機邏輯判斷就派上了用場，在關閉電源的瞬間，閉鎖檢查電源的漏洞。待線路可以穩定運行以后，在對漏洞進行檢測。從而確保供電系統可以安全、穩定運行。在單片機高精度運算及邏輯判斷功能下，可以將煤礦電氣自動化系統的穩定性提升。將停電的范圍縮小。

2.2 應用于變電所運行記錄

在煤礦生產企業中，變電所為其中的重要部門，它能否可靠安全的運行，對煤礦生產效率和質量有著巨大的影響。所以將智能單片機電度表應用進去意義非常重大： 首先，計算電荷，對于用電部門的電能消耗，可以通過單片機智能電度表進行統計，而且，還可以將平均每小時的用電電荷計算出來。還能夠統計出月總用電量及高峰值的超額用電量;其次，及時的出來負荷。如果在設定負荷最大值以上存在全礦高峰期的用電量，這樣報警信號就會從單片機智能電度表中被發出來。[2]進而工作人員就會相應的消減電壓的輸出，從而確保電壓在合理的數值內。

2.3 應用在漏電保護裝置中

單片機因為其智能性比較強，所以將其利用在檢漏工作中，一旦有漏電的數據被采集到只能數據運算的程序當中，中央數據處理系統會立刻做出實時的反饋，這種反饋回促使繼電保護發生作用，進而及時的切斷電源保證安全?？傮w而言，單片機的智能化程度越高，檢漏的效率也越高，因為單片機本身存在數據處理和數據傳輸的能力，所以其工作的效率更加的更好，綜合效果也更強。

2.4 應用于煤礦井下風機節能

在煤礦的具體生產中，對井下的風速計風壓都有很高的要求。因為生產環節的不同，也會從不同的角度去要求井下空氣質量。因為風機有著較大的功率，井下風機的運行方式主要通過調速系統進行調節。是確保風機能夠安全、穩定運行的重要策略。煤礦企業通過單片機系統統計其所需的信息資料。然后向著計算機控制中心傳輸測到的通風機性能參數。將繞線式的交流電動機應用到井下，然后變頻調速風機?，F階段，已經具備了非常成熟的單片機技術，而且其核心為數字化控制技術，在具體的應用中，將控制電路的復雜性明顯減少。硬件的邏輯電路逐漸被軟件所取代，從而就量系統的控制精度與運行效率有效的提升了上來，從而對井下風機的經濟運行給予了保證。

結語：

單片機是一種代表性的微型計算機，當前已經廣泛的應用在了煤礦電氣自動化中，以其突出的邏輯運算能力和算術能力實現了煤礦企業的高效安全生產。安全問題是煤礦生產中的一項關鍵問題，單片機實現了煤礦企業的智能化監管，極大的促進了煤礦企業的安全生產。

參考文獻

[1]孫福兆. 單片機在煤礦電氣自動化中的設計和應用[J].煤礦機械，2013，09：263-264.

[2]楊福佳. 單片機在煤礦電氣自動化控制中的應用[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2014，09：87-88.

[3]賈晉杰. 單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2015，25：13.