单片机在煤矿中的应用研究.doc

单片机在煤矿中的应用研究 [摘要]讲述单片机在煤矿电气自动化中的应用情况。单片机具有算术运算和逻辑运算等功能，通过分析其在煤矿电气设备中的应用，说明这种智能芯片将为煤矿中的电气设备的安全性、节能性和自动化水平等进一步的提高奠定物质基础。 [关键词] 煤矿；自动化；单片机 [abstract] about microcomputer in the application of coal mine electrical automation. SCM has arithmetic operations and logic operations, and other functions, through the analysis of the coal mine electrical equipment in the application shows that the intelligent chips will for mine of electrical equipment safety, energy conservation and automation level of further improve material foundation laid. [key words] coal; Automation; Single-chip microcomputer 中图分类号O741.2文献标识码A 文章编号 0 概述 计算机从上世纪40年代后期发明以来，在短短的几十年中，有了突飞猛进的发展，特别是七十年代超大规模集成电路的出现，促使计算机技术有了更大的发展。单片机是计算机朝着微型机发展的最新成果，是控制应用的最理想器件。它在一个芯片上集成了计算机所有的重要部件，如CPU、PIO、SIO等．特别适用于工业领域的要求，它已经渗透到了工业的各个领域。使用单片机技术的设备，运行安全可靠，节能，维护工作量小，操作方便，性能提高。下面将从几个方面叙述单片机在采煤工业中的应用情况。 一、漏电保护 低压漏电保护是保证煤矿井下安全供电的三大保护之一。是防止人身触电伤亡的重要措施。我国煤矿目前广泛使用的集中检漏设备尽管线路各有差异，但就其原理均相同。一是绝缘电阻下降到整定值时，继电器运作，使总馈电开关切断电源二是均有零序电抗器对电容电流进行补偿。大部分都是采用分立元件。则可靠性较低，经常误动作，特别是在带负荷载债闸的瞬间。采用单片机的击落判断功能．在合闸的瞬间闭锁检漏回路。等合闸后线路进入稳定状态后再进行检漏，可以方便的解决这个问题。再则以往的选择性漏电保护装置，动作时间长，动作电流大．很难保证人身触电安全。采用零序电流办向与附加直流电源想结合的带单片机的保护原理，利用零序电流方向实现漏电保护的选择性，以附加直流电源对电网的绝缘进行检测，利用单片机的逻辑判断功能和高精度算数运算功能进行准确测量，可使专职具有很好的选择性和固定不变的工作电阻值，可以提高装置的可靠性，避免停电范围的扩大。 二、风机节能 风机是煤矿生产中不可缺少的固定设备。它负担着煤矿井下空气供应的重要任务。煤矿生产对井下风速、风压的大小有一定的要求，而且在煤矿生产的不同阶段，井下空气需要量也不相同，解决的办法是采用调速系统代替以往的恒速系统。调速系统可选用绕线式交流电动机串级调速，或鼠笼异步电动机变频调速，采用以单片机为基础的数字化控制技术在这两种调速方案中已经很成熟，减少了控制电路的复杂性，用软件代替人鼍的硬件逻辑电路，大大提高了系统的可靠性和控制精度，降低了系统的造价。 三、变电所运行记录 变电所是煤矿生产的一个要害部门，它的安全可靠运行无疑对煤矿安全生产是至关重要的。但长期以来，煤矿用电量的统计工作是由操作人员按时统计完成的。由于目前能源的空前紧张，电业部门对各工矿企业用电进行了限额。煤矿企业也不例外。特别是短时用电量最大值的定额限制．如果超过此值或用电总量超过限定值，电业部门则给予罚款。一个中型或 大型煤矿每年的罚款额在几十万左右。因此，工矿企业急需一种智能电度表来解决这个问题。智能电度表具有以下功能1实时计算全矿备用电部门的用电负荷，每小时用电量，以 及全矿每15分钟平均负荷，用电量的分时累计等；2打印各项结果，包括每小时打印全矿正点负荷．每小时用电量，备用电部分的正点负荷每小时用电量，每天打印日最高负荷，日高峰期用电量，日低后期用电量，日总用电量，日连续15分钟平均最大负荷，每月打印月 15分钟平均最大负荷，月高峰期用电量，月低后期用电量，月总用电量3超负荷处理，一旦全矿在用电高蜂期超负荷，则连续报警，由值班人员通知全矿生产调度室，由调度室通知次要部门压负荷，直至负荷压下来为止，这样可以由调度室统一指挥全矿用电。智能电度表可以由单片机、传智能电度表具有以下功能1实时计算全矿备用电部门的用电负感器、外围设备单独实现，也可以由单片机检测与微型机构成二级系统。 四、井下环境的监控系统 井下环境以往采用手持直读式的就地检测装置，不能测量间隔内的变化。井下瓦斯有可能在二次测量的间隔内聚集到发生爆炸的浓度，对煤矿安全生产造成直接威胁，井下环境的检测系统可以连续的对矿井环境参数进行检测，能够提高矿井安全，改善管理，预测隐患。另外，可以及时发现和确定瓦斯积聚地段，火灾的形成以及由于冒顶而造成通风变化。 检测系统可以提前报警，以便采取有效措施。 五、提升机的技术改造 在我国，目前约有90％以上的矿井提升机是用交流电动机拖动的，而且几乎都是绕线式交流电动机转子串电阻的调速方法，控制线路是以电流时间混合方式的控制线路，这种混合控制线路在控制性能上虽然较单纯时间控制优越，但在负载变动很大时，启动特性仍不理想。而且线路复杂，辅助触点多，调整较麻烦，要求电流继电器有较高的返同系数。可以采用以单片机为核心的控制系统对上述系统进行技术改造，由单片机系统实时地对速度、电流进行测量，得出每一钩的实际负载，根据每钩负载的不同以恒加速度肩动为原则，由单片机控制电阻的切除。这样，可以使起动平稳，避免了对机械系统的冲击过大，省去了对电流继电器动作值的繁琐调整，还可以排除在某一段电阻上停留的时间过长，烧坏启动电阻。 六、井下电动机调度系统 井下电机车调度系统又称井下“信、集、闭”，由它对全矿井下电机车进行统一调度，防止出现运输事故，保证安全生产。它包括以下功能井底电机车的全盘调度；岔道口信号灯指示；各电机车在钢轨上实际位置跟踪，并在模拟显示盘上显示道岔的自动移位，以及道岔密贴位置的监视；尾车自动监视。由可编程序控制器实现的井下电机车调度系统，可以大大简化控制线路，所有逻辑关系均由软件实现，灵活性很大，功能增强，控制装置体积小，是井下电机车调度系统的发展方向。 七、滚筒采煤机的自动调高系统 我们知道，煤层的厚度在开采过程中是有一定变化的，这就要求采煤机在开采过程中开采的高度应随煤层厚度的变化进行调整，以往都是由采煤工人人工调整，在开采上顶煤时，经常遇到岩石，这就大大减少了采煤机的寿命，严重时可能烧坏采煤机驱动电机，可以应用滚筒采煤机自动调高系统解决这个问题，由单片机组成的这个系统在线连续测量采煤机驱动 电机的定子电流，由定子电流的值实时算出负荷的变化情况，由于岩石比煤硬，遇到岩石荷增大，因此电动机的低定子电流增加，当增量大于某一个正值时，单片机输出控制量使采煤机的高度自动调整，绕过岩石。这样有助于提高采煤机的寿命。 八、结语 通过以上分析可以看出单片机或可编程控制器在煤矿生产中大有应用价值，它的推广有助于煤矿自动化水平的提高。 参考文献 [1]张增芳等，智能电度表软硬件设计，国际单片机技术交流会论文集，2004，lO2729． [2]吴学胜．李冬辉，单片微璋l机在采煤机滚筒自动调高系统中的应用，电气自动化2005。4l 123125． 作者简介杨振，男，（1979-），2002年6月毕业于淮南市职业技术学院，同年7月参加工作，中共党员，国投新集能源股份有限公司口孜东矿综采一队，从事井下综采机电设备维修工作，2005年评为机电助理工程师。