单片机在综采工作面电气控制系统中的应用

史荣斌

摘要：随着我国科学技术的快速发展，很多高科技技术运用到我国各行业中，使其发展非常迅速。针对我国煤矿综采工作面电气自动化控制系统以及单片机工作原理、选型原则进行研究，并在此基础上着重分析了单片机在煤矿综采工作面电气控制系统的应用，详细阐述了单片机在监控系统、通风系统、滚筒采煤机以及提升机的工作原理。

关键词：单片机；综采工作面；电气控制系统；应用

引言

近年来，我国煤矿行业的开发和利用已经越来越规模化和成熟化，很多先进技术运用其中，其中煤矿综采工作面电气控制系统是保证煤矿自动化生产的基础。另外，除了新型算法在煤矿综采工作面电气控制系统的引入外，也有单片机和PLC控制器被应用到综采工作面电气控制系统中。其中，單片机在综采工作面电气控制系统中的应用从一定程度上提高了煤炭生产的安全性。

1单片机技术

单片机属于集成电路芯片之一，其通过选用较大规模的集成电路技术，借助现有的技术把有关的处理器、计时器、计算机设备及内存等模块加以集成，这就使得一块硅片组成的小型计算机控制系统得以集成，集成出现的单片机往往具备有关小型计算机的组建单元、有关计算机的一些功能，以此来获得诸多控制方面所需的特征及功能。同时单片机还具备微型计算机的功能特性，具体构成部分有：运算设备、控制设备、寄存设备等，运算模块的具体作用是完成有控制器发出的控制信号的执行任务；计算模块的主要作用是能够进行多种相应的算术运算与相应的逻辑运算，且达到一定逻辑测试的目的，运算模块的具体作用为：完成控制器所发出控制信号的实施任务；寄存模块的具体作用是对相应的数据信息进行储存；单片机通过这些模块单元设备，可有效地控制设备仪器。

2煤矿综采工作面电气控制系统设计要求

为了保证煤矿综采工作面电气控制系统能够在工作面恶劣的环境中发挥其精确、快速的控制效果，工作面电气控制系统的设计需遵循以下原则：1）在选用工作面的电气设备时，始终选择防爆性和防尘性优越的电气设备，保证电气设备对瓦斯和粉尘的双重防爆特性；2）电气设备运行过程中尽量避免被水浸泡。在电气设备安装完成后，需对整套电气设备进行检查，保证其导线连接处不存在漏电的情况。为了保险起见，一般的电气设备均安装有漏电保护系统。该系统将电气设备的导线和导线之间的接头与外界隔离开，并保证设备运行期间，漏电保护系统处于关闭状态；3）电气爆炸是引起煤矿事故的重要因素之一，为此国家对电气设备安全出台了一系列的规章制度。因此，电气系统设计时严格遵守国家对电气设备的规范和要求。

3在综采工作面电气控制系统中的应用

3.1单片机在工作面监控系统中的应用

单片机作为对工作面各技术指标信息收集的组成部分之一，其功能是对采集到的数据传输到中央处理器中对其进行分析，以确定当前工作状态是否安全，并根据分析结果发出相应的指令，以保证工作面安全、稳定的运行。针对综采工作面温度、瓦斯浓度以及二氧化碳含量的监控为例，基于以传感器参数和煤矿安全生产参数为依据对单片机进行设置，进而实现了对工作面温度、瓦斯以及二氧化碳进行监控和报警。

3.2单片机技术在传动软件中的应用

在电气传动控制系统中，单片机技术是十分重要的技术。将单片机应用在电气的传动控制系统当中，能够明显提高电气设备的运行效率。在单片机技术的具体应用中，应用与传动软件系统，应该以不断优化电气设备对数据信息的存储能力为核心。在电气设备处理数据信息时，对于汇编语言而言，其中的运算形式不仅是汇编语言的核心与难点，同时也是单精度浮点。但是，随着单片机更新难度的不断增加，对设备算法效率与精确性的要求也随之提升。现阶段，在电气设备对数据信息进行处理时，通常情况下，所使用的是计算机C语言；同时也要照顾到信息的速度与数据的执行情况，在该环节中使用汇编代码可以保证单片机技术在其中得以应用。

3.3单片机在滚筒采煤机中的应用

主要依据其对滚筒采煤机实时的工作电流进行监控，进而判断采煤机当前的工作状态。根据对采煤机工作状态的判断从而实现对采煤机的智能调高，并间接的保护了采煤机的驱动电机，从而延长了采煤机的使用寿命。具体工作原理为：由于原煤和岩石的硬度不同，当采煤机滚筒切割到煤或者煤矸石时，其负载电流值不同，单片机根据负载电流值的变化情况实现对采煤机滚筒的智能调高或者降低，从而保护了采煤机的电机。

3.4单片机在通风系统中的应用

通风系统如果持续满负荷的运行，势必造成电能的过度损耗。单片机在通风控制系统中应用的最终效果是达到节能减排的目的。具体工作原理为：单片机将采集到通风系统各部分的运行参数传送到中央处理器中，处理器对当前的工作状态进行判断分析后，将执行的命令转换为信号通过单片机实现对通风系统的控制，实现对通风风机的串级调速和变级调速。单片机在通风系统中的应用主要是实现了对通风设备的信息化控制。

3.5单片机在算法优化中的应用

通过大量实践数据分析来看，单片机技术在电气传动控制系统中的应用除了以上几点还有在算法优化中的应用。经过有关的研究表明，在电气的传动控制系统中，对于数据的计算大部分是通过浮点运算来进行的，但是，在该系统中依旧存在着设备的计算方法不是这样的情况，例如，电气传动控制系统中的转速调节器。该电气设备的转速值必为整数，而且对该设备的跟踪进度是直接由编码器来决定的，比如，在确定采样周期之后，将控制器与寄存器双方的输出值进行比较后，会发现数值都是整数，如果这时想要对转速调节器进行控制，只需要相关操作人员对其中的参数加以调整即可。采用将单片机技术应用到计算中方式，除了可以省略控制系统中的计算代码，还可以在很大程度上提高设备的计算效率与准确性。

3.6控制系统

单片机的控制系统构成部分包括：主电路、接口电路及控制电路，其中单片机系统电路是控制单路的关键组成，滤波电路、H桥及整流电流等均属于主电路的构成部分；其中接口电路可有效控制电路中的信号传递，可借助串行总线来达到显示器和键盘间数据交换的目的，从而对显示部分加以控制。80C196为单独控制部分的内容，由于伺服系统中的电流控制调节器具备的计算量比较大、周期比较短。

结语

近年来，随着单片机控制技术的不断发展，使其更加广泛的应用到煤矿综采工作面的电气控制系统中。单片机的应用从一定程度上提升了煤矿综采设备的使用寿命、提升煤炭开采、运输的工作效率以及降低煤炭开采过程中的能耗等。因此，应加强对单片机的开发应用，使其促进我国煤炭行业的可持续发展。

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