單片機在綜采工作面電氣控制系統中的應用

史榮斌

摘要：隨著我國科學技術的快速發展，很多高科技技術運用到我國各行業中，使其發展非常迅速。針對我國煤礦綜采工作面電氣自動化控制系統以及單片機工作原理、選型原則進行研究，并在此基礎上著重分析了單片機在煤礦綜采工作面電氣控制系統的應用，詳細闡述了單片機在監控系統、通風系統、滾筒采煤機以及提升機的工作原理。

關鍵詞：單片機；綜采工作面；電氣控制系統；應用

引言

近年來，我國煤礦行業的開發和利用已經越來越規?；统墒旎?，很多先進技術運用其中，其中煤礦綜采工作面電氣控制系統是保證煤礦自動化生產的基礎。另外，除了新型算法在煤礦綜采工作面電氣控制系統的引入外，也有單片機和PLC控制器被應用到綜采工作面電氣控制系統中。其中，單片機在綜采工作面電氣控制系統中的應用從一定程度上提高了煤炭生產的安全性。

1單片機技術

單片機屬于集成電路芯片之一，其通過選用較大規模的集成電路技術，借助現有的技術把有關的處理器、計時器、計算機設備及內存等模塊加以集成，這就使得一塊硅片組成的小型計算機控制系統得以集成，集成出現的單片機往往具備有關小型計算機的組建單元、有關計算機的一些功能，以此來獲得諸多控制方面所需的特征及功能。同時單片機還具備微型計算機的功能特性，具體構成部分有：運算設備、控制設備、寄存設備等，運算模塊的具體作用是完成有控制器發出的控制信號的執行任務；計算模塊的主要作用是能夠進行多種相應的算術運算與相應的邏輯運算，且達到一定邏輯測試的目的，運算模塊的具體作用為：完成控制器所發出控制信號的實施任務；寄存模塊的具體作用是對相應的數據信息進行儲存；單片機通過這些模塊單元設備，可有效地控制設備儀器。

2煤礦綜采工作面電氣控制系統設計要求

為了保證煤礦綜采工作面電氣控制系統能夠在工作面惡劣的環境中發揮其精確、快速的控制效果，工作面電氣控制系統的設計需遵循以下原則：1）在選用工作面的電氣設備時，始終選擇防爆性和防塵性優越的電氣設備，保證電氣設備對瓦斯和粉塵的雙重防爆特性；2）電氣設備運行過程中盡量避免被水浸泡。在電氣設備安裝完成后，需對整套電氣設備進行檢查，保證其導線連接處不存在漏電的情況。為了保險起見，一般的電氣設備均安裝有漏電保護系統。該系統將電氣設備的導線和導線之間的接頭與外界隔離開，并保證設備運行期間，漏電保護系統處于關閉狀態；3）電氣爆炸是引起煤礦事故的重要因素之一，為此國家對電氣設備安全出臺了一系列的規章制度。因此，電氣系統設計時嚴格遵守國家對電氣設備的規范和要求。

3在綜采工作面電氣控制系統中的應用

3.1單片機在工作面監控系統中的應用

單片機作為對工作面各技術指標信息收集的組成部分之一，其功能是對采集到的數據傳輸到中央處理器中對其進行分析，以確定當前工作狀態是否安全，并根據分析結果發出相應的指令，以保證工作面安全、穩定的運行。針對綜采工作面溫度、瓦斯濃度以及二氧化碳含量的監控為例，基于以傳感器參數和煤礦安全生產參數為依據對單片機進行設置，進而實現了對工作面溫度、瓦斯以及二氧化碳進行監控和報警。

3.2單片機技術在傳動軟件中的應用

在電氣傳動控制系統中，單片機技術是十分重要的技術。將單片機應用在電氣的傳動控制系統當中，能夠明顯提高電氣設備的運行效率。在單片機技術的具體應用中，應用與傳動軟件系統，應該以不斷優化電氣設備對數據信息的存儲能力為核心。在電氣設備處理數據信息時，對于匯編語言而言，其中的運算形式不僅是匯編語言的核心與難點，同時也是單精度浮點。但是，隨著單片機更新難度的不斷增加，對設備算法效率與精確性的要求也隨之提升?，F階段，在電氣設備對數據信息進行處理時，通常情況下，所使用的是計算機C語言；同時也要照顧到信息的速度與數據的執行情況，在該環節中使用匯編代碼可以保證單片機技術在其中得以應用。

3.3單片機在滾筒采煤機中的應用

主要依據其對滾筒采煤機實時的工作電流進行監控，進而判斷采煤機當前的工作狀態。根據對采煤機工作狀態的判斷從而實現對采煤機的智能調高，并間接的保護了采煤機的驅動電機，從而延長了采煤機的使用壽命。具體工作原理為：由于原煤和巖石的硬度不同，當采煤機滾筒切割到煤或者煤矸石時，其負載電流值不同，單片機根據負載電流值的變化情況實現對采煤機滾筒的智能調高或者降低，從而保護了采煤機的電機。

3.4單片機在通風系統中的應用

通風系統如果持續滿負荷的運行，勢必造成電能的過度損耗。單片機在通風控制系統中應用的最終效果是達到節能減排的目的。具體工作原理為：單片機將采集到通風系統各部分的運行參數傳送到中央處理器中，處理器對當前的工作狀態進行判斷分析后，將執行的命令轉換為信號通過單片機實現對通風系統的控制，實現對通風風機的串級調速和變級調速。單片機在通風系統中的應用主要是實現了對通風設備的信息化控制。

3.5單片機在算法優化中的應用

通過大量實踐數據分析來看，單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用除了以上幾點還有在算法優化中的應用。經過有關的研究表明，在電氣的傳動控制系統中，對于數據的計算大部分是通過浮點運算來進行的，但是，在該系統中依舊存在著設備的計算方法不是這樣的情況，例如，電氣傳動控制系統中的轉速調節器。該電氣設備的轉速值必為整數，而且對該設備的跟蹤進度是直接由編碼器來決定的，比如，在確定采樣周期之后，將控制器與寄存器雙方的輸出值進行比較后，會發現數值都是整數，如果這時想要對轉速調節器進行控制，只需要相關操作人員對其中的參數加以調整即可。采用將單片機技術應用到計算中方式，除了可以省略控制系統中的計算代碼，還可以在很大程度上提高設備的計算效率與準確性。

3.6控制系統

單片機的控制系統構成部分包括：主電路、接口電路及控制電路，其中單片機系統電路是控制單路的關鍵組成，濾波電路、H橋及整流電流等均屬于主電路的構成部分；其中接口電路可有效控制電路中的信號傳遞，可借助串行總線來達到顯示器和鍵盤間數據交換的目的，從而對顯示部分加以控制。80C196為單獨控制部分的內容，由于伺服系統中的電流控制調節器具備的計算量比較大、周期比較短。

結語

近年來，隨著單片機控制技術的不斷發展，使其更加廣泛的應用到煤礦綜采工作面的電氣控制系統中。單片機的應用從一定程度上提升了煤礦綜采設備的使用壽命、提升煤炭開采、運輸的工作效率以及降低煤炭開采過程中的能耗等。因此，應加強對單片機的開發應用，使其促進我國煤炭行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]齊杰龍，高芬.單片機在煤礦安全儀表中的應用[J].電子測試，2017（2）：69.

[2]景旭，盧文華.單片機礦井安全監測系統[J].自動化與儀器儀表，2003（2）：43-45.

[3]裴素萍，王福忠，吳必瑞.基于單片機的煤礦設備安全遠程監控系統[J].河南理工大學學報（自然科學版），2012，31（5）：575-579.

[4]陳玉娟，劉東波，汪春梅，等.基于以太網的分布式煤礦溫度遠程監控系統[J].制造業自動化，2014（1）：30-33.