浅谈单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用

曾令挥，罗书弟

（1.江西钨业集团有限公司，江西 南昌 330096 2.中国人民武装警察部队水电第二总队四支队，江西 南昌 330100）

浅谈单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用

曾令挥1，罗书弟2

（1.江西钨业集团有限公司，江西 南昌 330096 2.中国人民武装警察部队水电第二总队四支队，江西 南昌 330100）

当前，我国经济社会迅猛发展，对矿产的需求量较大，为了提高矿产开发效率，大部分矿产企业纷纷运用单片机自动化控制技术进行开采。本文重点介绍了单片机在矿山电气自动化控制技术中的运用情况，从而更好地指导实践工作。

单片机；矿山；电气自动化；控制技术

电动设备的动力传动装置和系统是矿山电气自动控制技术的主要对象，其中，电力控制系统是这一装置的主体，主要工作目标在于实现工业自动化。单片机的运用在一定程度上提升了矿产开采效率、降低了开采耗能和安全风险，因此其在矿山电气自动化运用中发挥着越来越重要的作用。

1 矿山电气自动化控制简要介绍

矿山电气控制技术是一种能够逐步实现矿产资源自动化开采的技术，其作用对象主要是电气设备的动力传动装置和相关系统。近年来，自动化、智能化技术日益成熟，使得电气控制技术出现了实质性改变，从传统手动控制转变为自动化控制[1]。传统电气控制技术是运用逻辑控制系统（单一化有触头的继电器系统），但是当前控制系统则是微计算机网络化系统。现阶段矿山电气控制技术是集网络、计算机、自动化控制相关技术为一体的先进技术。

电气自动化技术在融入矿山机械化生产过程中，必须坚持以下两点原则：（1）先识机后识电。首先全面了解整个矿产生产设备的内部构造和运行情况，然后全面掌握整个生产机械日常运行情况；后识电工作的实施必须以识机为基础，明确电力拖动控制标准需求，从而为顺利分析电力工作奠定理论基础；（2）以识主为先，以识辅为后。识主是指从主回路开始进行整个识图工作。识辅是指电路识读，识辅时需要以主电路为切入点，了解相关电力设备控制要求，认真分析其控制内容。

2 单片机在矿山电气自动化控制技术中应用的重要意义

当前，矿山电气控制技术正在逐步实现矿山开采过程自动化，而单片机技术是网络化自动控制系统的重要组成部分，其在提升矿业设备自动化程度中发挥了关键作用，有效提高了作业效率和矿产品产量。

单片机模块的构成不仅包含了电源模块和储存器模块两部分，而且还包括了通信模块和漏电闭锁模块。经过保护和动态监测电气设施，并善于利用多通道数据传输模式，从而实现一种自动化控制系统应用平台。在具体运行中，适当处理电信号，将其转换为一种电压信号，并将其传输到CPU，然后转变数字信号后，借助计算机进行相关处理，在终端进行显示，从而实现信号的一种闭锁。基于上述特点，单片机技术在矿山电气自动化控制技术中同样具有较好的融合性，其能够在具体运行过程中同其他计算机技术、微电子技术和自动化技术有效结合起来，从而提高矿山电气设备运行的智能化和自动化。

总而言之，在矿山电气自动化控制技术中应用单片机，在完成矿山生产安全监测和全过程监控的同时，还能使矿山生产过程中的智能化与自动化得到保证，这对金属矿业的健康发展有很大的现实意义，让企业获得更高的经济和社会效益。

3 矿山电气自动化控制技术中单片机的应用分析

随着时间推移，单片机技术的应用已成为发展现代化矿业的重要手段之一，是推动智能化矿山建设重要技术力量。下面对单片机技术在矿山作业几个重要环节中的应用进行分析描述。

3.1 自动化电气空制

为了有效预防工作人员意外触电身亡，并确保矿山供电的稳定性与安全性，矿山采取了低压漏电保护措施。当前，我国大部分矿山采用的检漏设备都是分立元件，虽然不同类型分立元件的排布线路略有差异，但是其基本工作原理都是一致的，即利用电源总开关控制继电器，将绝缘电阻值在整定值以下的电源切断，或者将被进行电流电容补偿的电源切断，可靠性较低，失误频繁，尤其在带负荷合闸时，很容易出现失误。而利用单片机则不会出现上述失误情况，因为单片机具有独特的逻辑判断功能，能够检测到合闸状态，进而自动关闭自身的漏检系统，确保只在稳定状态下对线路进行漏检，很好地解决了整个检修问题。此外，传统的漏电保护组装置电流大、耗时长，并不能完全避免工人触电身亡意外事故的发生[2]。而单片机在进行漏电检测的过程中，由于其具备高精度的算数计算功能和良好的逻辑判断功能，因此能够发出稳定的电阻值，具有良好的检测性能。这主要是由于单片机将附加直流电源和零序电流方向进行了组合，让单片机既具备了附加值直流电源绝缘电网的功能，又具备了零序电流方向漏电保护选择性功能，可以有效缩小停电范围。

3.2 风机管理自动化应用

在矿山企业，安全是头等大事，因此矿山开采尤其要注意作业的安全性。当前，由于科学技术的滞后及设备的陈旧，矿产资源开采依然需要人工深入矿井完成，而矿井中的氧气含量少、有毒有害气体重、粉尘大，给采矿工人的身体健康造成了很大的危害。为了优化采矿工作环境，确保采矿安全性，就必须在矿井内加装风机，为矿井提供充足的新鲜空气。但是风机需要昼夜不停的运转，因此会消耗大量的电能。

对于矿山这类生产型企业而言，准确掌握风机运行特性，对于减低能耗、提高经济效益而言具有明显作用[3]。有单片机参与的电气自动化控制系统，可以将生产部门的统计资料、通风机的性能参数和电动机的实时运行参数等，通过矿山网络准确的传入中央处理器上，让矿山管理人员和电气维修部门轻松的掌握风机运行数据，并进行记录和状态判断。当前，为了更加科学的控制风机以及矿山其他电气设备的用电量，除了单片机外，大量传感器、外围智能设备等都被用于了矿山电气自动化控制系统，进一步增强了系统的可靠性和控制精度。

3.3 井下监控系统的电气自动化应用

采矿人员在进行开采矿作业过程中，要提前对设备进行测量校验，并严格按照作业规程和作业步骤进行采矿，加强对开采过程的监控，预防冒顶偏帮、炮烟中毒事故。由于很多有毒气体是无色无味的，单靠作业人员和安监人员的监控，并不能完全避免此类安全事故的发生。因此，为了有效降低这一风险因子，在开采过程中就要注意利用现代监控系统对矿山气体进行实时监测和化验[4]。单片机的运用，能有效提升矿山监控系统的自动化性能，让整个金属矿山处于严密的监控体系之中。利用单片机的勘测功能，可以掌握矿山中的气体成分和类型，并识别出危险气体，当矿山中的危险气体浓度接近限值后，单片机就会立即向总系统设备发出通知，进而有效预防气体爆炸或中毒现象的发生。因此，在矿山监控自动化系统中引入单片机，可以明显提升矿山井下作业安全性，为矿山工作者提供切实的安全保障，如图1所示。

3.4 矿井提升机电气自动化控制应用

交流电在金属矿业中的应用比较普遍，交流电能够把开采的效率进行大幅度提高，让开采设备的工作运行更加灵活，将整个开采效率提高了几个层次。但是其也有缺点，电能消耗过大就是其中之一，并且由于交流电的布置相对一般来说较为复杂，所以发生安全问题的可能性更高。与此同时，假使错误的设置交流电，就很容易造成机器损害，进而产生严重的经济损失[5]。因此，为了避免类似情况的发生，应用单片机技术是最好解决办法。单片机中内设有科技手段，在矿山电气自动化中的控制作用，能够较好的控制交流电的电流，同时高效的降低电流形成的压力，让电压与电流保持在一个相对较好的水平内，这样不仅可以让开采的效率得到保证，也能将矿山开采的安全性大大提高，减少了机器耗损，保护了设备，并且也避免了电能的多余浪费。因此，对矿山进行开采的过程中，应该重视对单片机的使用，对大量使用交流电可能带来的问题进行有效控制，同时依靠单片机的智能特点让开采的全过程保持高效、平稳，使其处于良好的工况状态下,如图1所示。

图1 井下安全监控系统的结构图

图1 矿井提升机拖动系统的结构示意图

4 结束语

综上所述，随着计算机技术的快速发展，促进了单片机技术在矿山作业领域的应用，这对现阶段矿业转型升级、智能化矿山建设、资源绿色开发和综合高效利用具有明显的促进作用。单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用，不但实现了矿业生产的智能化，也提高了我国矿业生产水平和发展速度。由于笔者理论知识水平有限，提出的观点和看法不够全面，还请各位专家学者提出宝贵意见，以便笔者进行进一步的思考和研究。

[1] 冯睿鹏. 电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J]. 化工设计通讯，2016,(01):9~11.

[2] 吕鹏飞，曹腾. 电气自动化技术在煤矿的应用分析[J]. 电子技术与软件工程，2016,(04):22~24.

[3] 史文安. 单片机在煤矿电气自动化中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2013，（19）：44～45.

[4] 马晓颖. 浅析单片机在矿山电气自动化中的应用[J]. 科技资讯，2011,(07):112~114.

[5] 王晓东. 探讨电气自动化在我国矿业的发展现状及未来展望[J]. 科技与企业，2013,(04):66~69.

TP368.12；TD67

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1671-0711（2016）07（上）-0058-02