单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究

陈玉宝

(1.安徽淮北煤电技师学院,安徽淮北 235000;2.安徽矿业职业技术学院,安徽淮北 235000)

单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究

陈玉宝1,2

(1.安徽淮北煤电技师学院,安徽淮北 235000;2.安徽矿业职业技术学院,安徽淮北 235000)

煤矿企业在近些年的发展中不断拓展新的技术,煤矿电气自动化控制技术得到了很好的应用及发展。煤矿电气自动化控制技术的应用大大提高了煤矿产业的工作效率,而在煤矿电气自动化控制技术应用中,单片机发挥着非常重要的作用。本文在对煤矿电气自动化控制系统的设计及控制模块,进行全面分析的基础上,重点对单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用进行分析研究。

单片机 煤矿 电气自动化控制技术 应用研究

煤矿电气自动化控制技术在我国煤矿企业中得到了广泛应用,而在计算机推动工业发展的今天,单片机以其自身的独特优势在电气自动化控制技术应用中,发挥着非常重要的作用。单片机是通过大规模集成电路而发明出来的,单片机将CPU、ROM、RAM等电子元件进行集成,使得自身具备强大的逻辑运算及算术运算能力。而单片机自身优势突出,不仅操作简单,而且维护方便。因此,在煤矿产业中所发挥的作用不可替代。煤矿电气自动化控制系统使得煤矿企业在生产过程中实现了自动化控制,了解其设计及控制模块,并探讨单片机在其中所发挥的作用,能够清晰的认识到煤矿自动化控制技术的实现过程。

1 煤矿电气自动化控制系统的设计及控制模块分析

1.1 煤矿电气自动化控制系统的设计分析

煤矿电气自动化控制系统的设计要求比较严格,一般在设计中要选择防护能力较强的防爆类的电气设备,温度要高于应用环境气体点燃的温度。在特别危险的场所,要选择气体及粉尘的双重防爆电气设备,要防爆和可燃性粉尘特性双重满足。另外,为了保障安全性,还要进行接地系统的设置,并且将所有的电器元件、电缆及导体封闭在一个坚固的外壳之中。再者,对于煤矿电气自动化系统的设计还要符合国家关于防爆电气设备的标准,并按国家标准进行严格的执行,以保障电气自动化系统的防爆措施有效可靠。最后,还要进行环境安全监控系统的设置,对气体的浓度、负压、温度及风速等进行相关的监控。在甲烷超过限定值时自动启动相应的报警装置,以有效的避免环境中的危险因素带来的危害。

1.2 煤矿电气自动化控制系统的控制模块分析

煤矿电气自动化控制系统的控制模块主要包括以下两个方面:一、数据采集模块,这一模块的运作主要是在交流电路中,通过采集交流电压及电流信号的瞬时值,来进行运算及相关的转换,从而获取被测电压的数值。其中的数字量数据主要有继电保护动作信号及运行报警信号等等,回路中电压的干扰主要是通过配置RC滤波器及相关的隔离措施实现的。二、数据的传输模块。这一模块主要采用多通道数据传输模式,来通过不同的参数以完成数据的分析,并将数据分析结果发送至电气自动化控制系统的应用平台当中。这一模块的工作流程是将数据输入到相应的通信模块,而后进行数据分析,并将数据按规则进行分类、打包、传输,最后对数据进行解析。

1.3 煤矿电气自动化控制系统的功能分析

煤矿电气自动化控制系统的功能主要包括以下三个方面。首先,电气自动控制系统具有保护功能,由于电气设备在运行的过程中设备自身及相关线路会发生故障,此时电气自动控制系统便通过检测这些故障信号,来对设备和线路进行自动的调整,从而达到对设备及线路的保护作用;其次,煤矿电气自动化控制系统具有监视的功能,其通过对各种信号的自动辨别,来实现对电气的监视;再者,煤矿电气自动化控制系统还具有测量的功能。电气设备的工作状态虽然通过简单的信号可以判别,但要实现精确的测量则需要对各种设备进行测量,电气自动化控制系统即可以实现对线路详细参数的获取。通过以上三个功能的发挥,来实现电气控制系统的自动控制。

2 单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用分析

2.1 单片机在漏电保护中的应用分析

煤矿矿井下的低压漏电保护非常重要,如若漏电保护不到位,很容易引起煤矿作业人员触电事故。当前,我国煤矿漏电保护装置基本上原理相似,即在绝缘电阻下降到整定值时,继电器运作时的总馈电开关会关闭,并且会有零序电抗器对电容电流进行补偿。但这些装置的元件基本上都是分立的,可靠性不是特别高,在带负荷载合闸时,很容易出现误动作。此时单片机的应用就非常重要,单片机具有击落判断功能,在合闸的瞬间可以准确闭锁捡漏回路,在线路稳定之后在进行捡漏工作,这样的情况下问题就能够很好的得到解决。另外,煤矿所应用的选择性漏电保护装置的动作电流非常大,并且作用时间较长。在这种状况下,单片机的应用,可以有效的解决井底漏电事故发生,保障矿工人身安全。

2.2 单片机在自动抄表系统中的应用分析

在采矿工作中,矿井中的超窄带载波抄表系统能够有效的利用超窄频带技术,将低功率的信号集合在窄频带当中,从而有效的完成传送工作。这一过程的完成要通过载波模块、主站及信道等几个部分。因此,在自动抄表系统中的电量采集系统中,要利用智能集中器对电表中的用电数据进行采集,从而使得变电站接收器和发送模块之间的通信能够有效的实现。在这种模式之下,电能表内发送模块的传输可靠性及穿透力对抄收率有直接的影响,单片机所发挥的作用非常重要。

单片机的运算功能主要通过两个部件来实现,一是数据采集器,二是数据集中器。首先,在市电转化后的电源供给单片机进行工作之后,可以对电度表电瓶进行不断的检测,单片机89C51根据电度表电平从高到低的变化会在相应的电度表数上加1,单片机89C2051在完成这一操作之前单片机还会检测标志位的电平,在电平为低的时候不进行计数。其次,在后备电源断电的情况下,单片机89C51则不能够进行用户数据显示及发送,这种情况下单片机89C2051则主要负责对电度表脉冲进行检测及记数。直至电源工作正常后,89C51便会进行存储数据的重新读取,最终完成断电检测。

2.3 单片机在无线监测系统中的应用分析

煤矿生产中检测井下环境的装置,往往不能够有效的对间隔内的变化进行有效的测量,而在这种情况下,瓦斯很容易在二次测量的间隔内聚集到发生爆炸的浓度,从而对煤矿的安全生产造成直接的影响。因此井下的检测系统能够有效的实现检测功能,以有效提高矿井的安全性,避免矿井隐患的接触。而在当前,矿井中的控制系统不仅承受的负载大,而且线路复杂,辅助接触点加多,将单片机作为核心技术可以很好的对控制系统进行技术改造,并能够对电流及速度进行实时的监控和测试,可以有效的防止对机械系统所造成的冲击。

其中,基于单片机的钢丝绳监测预警系统就是无线监测系统中的代表,这一系统的功能模块分别由井下数据采集系统、无线数据传输系统、显示控制系统及处理系统等构成。通过对钢丝绳的张力进行实时的监测,来发出相关的信号,避免煤矿事故的发生,这一系统的应用还解决了境地布线及数据传输中断的状况。而单片机在这一系统中发挥着非常重要的作用,不仅能够有效的进行数据采集,还可以进行精确的处理。单片机AT89C51所用的处理器可以很好的接收信号,从而实现数字的测量。并且这类单片机的接口具有良好的适用性及数据处理能力,在无线传输模块中的应用也比较广泛,误码率较低且系统稳定性较大,在煤矿电气自动化监测系统中发挥着重要的作用。

2.4 单片机在风机节能中的应用分析

风机在煤矿生产中发挥着不可替代的作用,其属于矿井下的固定设备,在矿井下肩负空气供应的重要任务。由于煤矿生产的特殊性,矿井下的风速及风压都要进行良好的控制,并且在煤矿生产的不同时期,也要对井下的空气量进行相应的调整。此时就需要采用调速系统,一般选择绕线式交流电动机串级调速,或者采用鼠笼异步电动机进行变频调速,这两种调速方案都需要应用单片机为基础的数字化控制技术,以减少控制电路的复杂性。并用软件对大量的硬件逻辑电路进行代替,以提高系统的可靠性和控制的精度,从而大大降低系统的造价成本。

2.5 单片机的变电所运行记录应用分析

变电所在煤矿生产中起着至关重要的作用,变电所运行的可靠性直接影响着煤矿生产的安全性。在以往的变电所工作中,用电量一般是采用人工进行统计完成,但由于电业部门对煤矿企业的用电量进行限额控制,如果超出规定的限额便要承受相应的罚款。而以往的变电所工作模式对用电量不能够进行有效的控制,因此需要一个智能电度表来对用电量进行测量和控制。单片机在电气自动化控制技术中的应用可以更好的解决这一问题,对变电所运行记录进行有效分析,并通过分析实现有效控制和测量用电量的目的,从而有效的保障在电量限定的范围之内变电所运行的可靠性,以保障煤矿生产的安全性。

3 结语

单片机在煤矿产业中的优势无可替代,在煤矿电气自动化控制技术中也发挥着重要作用。通过本文的分析,对煤矿电气自动化控制系统的设计及模块有了详细的了解,并就单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用进行了重点分析,为清晰的认识单片机在煤矿电气自动化控制系统中所发挥的作用,做了诠释。

[1]王玉英,王文魁.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].电脑知识与技术,2011(32).

[2]温跃飞.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].企业技术开发(下半月),2014(12).

[3]刘琴.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].中小企业管理与科技[J],2013(34).

陈玉宝(1981—),男,安徽淮北人,本科,毕业于安徽理工大学,讲师,研究方向:自动化控制。