曾令揮，羅書(shū)弟

（1.江西鎢業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096 2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第二總隊(duì)四支隊(duì)，江西 南昌 330100）

淺談單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的應(yīng)用

曾令揮1，羅書(shū)弟2

（1.江西鎢業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096 2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第二總隊(duì)四支隊(duì)，江西 南昌 330100）

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)的需求量較大，為了提高礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)效率，大部分礦產(chǎn)企業(yè)紛紛運(yùn)用單片機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采。本文重點(diǎn)介紹了單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的運(yùn)用情況，從而更好地指導(dǎo)實(shí)踐工作。

單片機(jī)；礦山；電氣自動(dòng)化；控制技術(shù)

電動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力傳動(dòng)裝置和系統(tǒng)是礦山電氣自動(dòng)控制技術(shù)的主要對(duì)象，其中，電力控制系統(tǒng)是這一裝置的主體，主要工作目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。單片機(jī)的運(yùn)用在一定程度上提升了礦產(chǎn)開(kāi)采效率、降低了開(kāi)采耗能和安全風(fēng)險(xiǎn)，因此其在礦山電氣自動(dòng)化運(yùn)用中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

1 礦山電氣自動(dòng)化控制簡(jiǎn)要介紹

礦山電氣控制技術(shù)是一種能夠逐步實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源自動(dòng)化開(kāi)采的技術(shù)，其作用對(duì)象主要是電氣設(shè)備的動(dòng)力傳動(dòng)裝置和相關(guān)系統(tǒng)。近年來(lái)，自動(dòng)化、智能化技術(shù)日益成熟，使得電氣控制技術(shù)出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性改變，從傳統(tǒng)手動(dòng)控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化控制[1]。傳統(tǒng)電氣控制技術(shù)是運(yùn)用邏輯控制系統(tǒng)（單一化有觸頭的繼電器系統(tǒng)），但是當(dāng)前控制系統(tǒng)則是微計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。現(xiàn)階段礦山電氣控制技術(shù)是集網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制相關(guān)技術(shù)為一體的先進(jìn)技術(shù)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)在融入礦山機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中，必須堅(jiān)持以下兩點(diǎn)原則：（1）先識(shí)機(jī)后識(shí)電。首先全面了解整個(gè)礦產(chǎn)生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造和運(yùn)行情況，然后全面掌握整個(gè)生產(chǎn)機(jī)械日常運(yùn)行情況；后識(shí)電工作的實(shí)施必須以識(shí)機(jī)為基礎(chǔ)，明確電力拖動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)需求，從而為順利分析電力工作奠定理論基礎(chǔ)；（2）以識(shí)主為先，以識(shí)輔為后。識(shí)主是指從主回路開(kāi)始進(jìn)行整個(gè)識(shí)圖工作。識(shí)輔是指電路識(shí)讀，識(shí)輔時(shí)需要以主電路為切入點(diǎn)，了解相關(guān)電力設(shè)備控制要求，認(rèn)真分析其控制內(nèi)容。

2 單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中應(yīng)用的重要意義

當(dāng)前，礦山電氣控制技術(shù)正在逐步實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采過(guò)程自動(dòng)化，而單片機(jī)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其在提升礦業(yè)設(shè)備自動(dòng)化程度中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，有效提高了作業(yè)效率和礦產(chǎn)品產(chǎn)量。

單片機(jī)模塊的構(gòu)成不僅包含了電源模塊和儲(chǔ)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(jīng)過(guò)保護(hù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)施，并善于利用多通道數(shù)據(jù)傳輸模式，從而實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)。在具體運(yùn)行中，適當(dāng)處理電信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為一種電壓信號(hào)，并將其傳輸?shù)紺PU，然后轉(zhuǎn)變數(shù)字信號(hào)后，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理，在終端進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的一種閉鎖。基于上述特點(diǎn)，單片機(jī)技術(shù)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中同樣具有較好的融合性，其能夠在具體運(yùn)行過(guò)程中同其他計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)有效結(jié)合起來(lái)，從而提高礦山電氣設(shè)備運(yùn)行的智能化和自動(dòng)化。

總而言之，在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中應(yīng)用單片機(jī)，在完成礦山生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)和全過(guò)程監(jiān)控的同時(shí)，還能使礦山生產(chǎn)過(guò)程中的智能化與自動(dòng)化得到保證，這對(duì)金屬礦業(yè)的健康發(fā)展有很大的現(xiàn)實(shí)意義，讓企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3 礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用分析

隨著時(shí)間推移，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已成為發(fā)展現(xiàn)代化礦業(yè)的重要手段之一，是推動(dòng)智能化礦山建設(shè)重要技術(shù)力量。下面對(duì)單片機(jī)技術(shù)在礦山作業(yè)幾個(gè)重要環(huán)節(jié)中的應(yīng)用進(jìn)行分析描述。

3.1 自動(dòng)化電氣空制

為了有效預(yù)防工作人員意外觸電身亡，并確保礦山供電的穩(wěn)定性與安全性，礦山采取了低壓漏電保護(hù)措施。當(dāng)前，我國(guó)大部分礦山采用的檢漏設(shè)備都是分立元件，雖然不同類(lèi)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(kāi)關(guān)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(jìn)行電流電容補(bǔ)償?shù)碾娫辞袛啵煽啃暂^低，失誤頻繁，尤其在帶負(fù)荷合閘時(shí)，很容易出現(xiàn)失誤。而利用單片機(jī)則不會(huì)出現(xiàn)上述失誤情況，因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有獨(dú)特的邏輯判斷功能，能夠檢測(cè)到合閘狀態(tài)，進(jìn)而自動(dòng)關(guān)閉自身的漏檢系統(tǒng)，確保只在穩(wěn)定狀態(tài)下對(duì)線路進(jìn)行漏檢，很好地解決了整個(gè)檢修問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的漏電保護(hù)組裝置電流大、耗時(shí)長(zhǎng)，并不能完全避免工人觸電身亡意外事故的發(fā)生[2]。而單片機(jī)在進(jìn)行漏電檢測(cè)的過(guò)程中，由于其具備高精度的算數(shù)計(jì)算功能和良好的邏輯判斷功能，因此能夠發(fā)出穩(wěn)定的電阻值，具有良好的檢測(cè)性能。這主要是由于單片機(jī)將附加直流電源和零序電流方向進(jìn)行了組合，讓單片機(jī)既具備了附加值直流電源絕緣電網(wǎng)的功能，又具備了零序電流方向漏電保護(hù)選擇性功能，可以有效縮小停電范圍。

3.2 風(fēng)機(jī)管理自動(dòng)化應(yīng)用

在礦山企業(yè)，安全是頭等大事，因此礦山開(kāi)采尤其要注意作業(yè)的安全性。當(dāng)前，由于科學(xué)技術(shù)的滯后及設(shè)備的陳舊，礦產(chǎn)資源開(kāi)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(yōu)化采礦工作環(huán)境，確保采礦安全性，就必須在礦井內(nèi)加裝風(fēng)機(jī)，為礦井提供充足的新鮮空氣。但是風(fēng)機(jī)需要晝夜不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此會(huì)消耗大量的電能。

對(duì)于礦山這類(lèi)生產(chǎn)型企業(yè)而言，準(zhǔn)確掌握風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性，對(duì)于減低能耗、提高經(jīng)濟(jì)效益而言具有明顯作用[3]。有單片機(jī)參與的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以將生產(chǎn)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)資料、通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)等，通過(guò)礦山網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確的傳入中央處理器上，讓礦山管理人員和電氣維修部門(mén)輕松的掌握風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行記錄和狀態(tài)判斷。當(dāng)前，為了更加科學(xué)的控制風(fēng)機(jī)以及礦山其他電氣設(shè)備的用電量，除了單片機(jī)外，大量傳感器、外圍智能設(shè)備等都被用于了礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和控制精度。

3.3 井下監(jiān)控系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

采礦人員在進(jìn)行開(kāi)采礦作業(yè)過(guò)程中，要提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量校驗(yàn)，并嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程和作業(yè)步驟進(jìn)行采礦，加強(qiáng)對(duì)開(kāi)采過(guò)程的監(jiān)控，預(yù)防冒頂偏幫、炮煙中毒事故。由于很多有毒氣體是無(wú)色無(wú)味的，單靠作業(yè)人員和安監(jiān)人員的監(jiān)控，并不能完全避免此類(lèi)安全事故的發(fā)生。因此，為了有效降低這一風(fēng)險(xiǎn)因子，在開(kāi)采過(guò)程中就要注意利用現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)礦山氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和化驗(yàn)[4]。單片機(jī)的運(yùn)用，能有效提升礦山監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化性能，讓整個(gè)金屬礦山處于嚴(yán)密的監(jiān)控體系之中。利用單片機(jī)的勘測(cè)功能，可以掌握礦山中的氣體成分和類(lèi)型，并識(shí)別出危險(xiǎn)氣體，當(dāng)?shù)V山中的危險(xiǎn)氣體濃度接近限值后，單片機(jī)就會(huì)立即向總系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出通知，進(jìn)而有效預(yù)防氣體爆炸或中毒現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在礦山監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)中引入單片機(jī)，可以明顯提升礦山井下作業(yè)安全性，為礦山工作者提供切實(shí)的安全保障，如圖1所示。

3.4 礦井提升機(jī)電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用

交流電在金屬礦業(yè)中的應(yīng)用比較普遍，交流電能夠把開(kāi)采的效率進(jìn)行大幅度提高，讓開(kāi)采設(shè)備的工作運(yùn)行更加靈活，將整個(gè)開(kāi)采效率提高了幾個(gè)層次。但是其也有缺點(diǎn)，電能消耗過(guò)大就是其中之一，并且由于交流電的布置相對(duì)一般來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，所以發(fā)生安全問(wèn)題的可能性更高。與此同時(shí)，假使錯(cuò)誤的設(shè)置交流電，就很容易造成機(jī)器損害，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[5]。因此，為了避免類(lèi)似情況的發(fā)生，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)是最好解決辦法。單片機(jī)中內(nèi)設(shè)有科技手段，在礦山電氣自動(dòng)化中的控制作用，能夠較好的控制交流電的電流，同時(shí)高效的降低電流形成的壓力，讓電壓與電流保持在一個(gè)相對(duì)較好的水平內(nèi)，這樣不僅可以讓開(kāi)采的效率得到保證，也能將礦山開(kāi)采的安全性大大提高，減少了機(jī)器耗損，保護(hù)了設(shè)備，并且也避免了電能的多余浪費(fèi)。因此，對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，應(yīng)該重視對(duì)單片機(jī)的使用，對(duì)大量使用交流電可能帶來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行有效控制，同時(shí)依靠單片機(jī)的智能特點(diǎn)讓開(kāi)采的全過(guò)程保持高效、平穩(wěn)，使其處于良好的工況狀態(tài)下,如圖1所示。

圖1 井下安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

圖1 礦井提升機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)在礦山作業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，這對(duì)現(xiàn)階段礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、智能化礦山建設(shè)、資源綠色開(kāi)發(fā)和綜合高效利用具有明顯的促進(jìn)作用。單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的應(yīng)用，不但實(shí)現(xiàn)了礦業(yè)生產(chǎn)的智能化，也提高了我國(guó)礦業(yè)生產(chǎn)水平和發(fā)展速度。由于筆者理論知識(shí)水平有限，提出的觀點(diǎn)和看法不夠全面，還請(qǐng)各位專(zhuān)家學(xué)者提出寶貴意見(jiàn)，以便筆者進(jìn)行進(jìn)一步的思考和研究。

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