【摘要】近几年来，随着电气自动化控制技术的不断发展，单片机以超强的编程能力及逻辑运算能力，被广泛应用于煤矿电气自动化系统中。煤矿电气自动化控制是以电气控制系统为主导，进而实现煤矿工业生产的自动化。本文首先阐述单片机的工作原理，然后重点探讨单片机在煤矿电气自动化系统中的应用。

【关键词】单片机;煤矿电气自动化系统;应用

长期以来，煤矿电气自动化系统中采用的是传统的接触器、继电器控制系统，尽管操作设备简单、价格低廉、便于维修，但是该设备存在多种缺点，如电器触点寿命短、可靠性差、灵活性差，使得在实际自动化控制中的应用越来越狭窄。随着电气自动化技术的发展，单片机以自身独有的优点，逐渐代替传统的接触器控制，而实现智能化控制。

一、单片机的工作原理

计算机从发明到目前的普遍运用，仅仅用经过了几十年的时间，其发展是突飞猛进式的。上世纪七十年代，出现了超大规模集成电路，此后，计算机的计算速度更快，运行稳定性更强，而且体积越来越小，计算机呈现出微型化的特征。单片机技术就是在这种微型计算机技术的基础上发展起来的最新成果。该项技术在一个芯片上将计算机所有的主要部件如CPU、RAM、ROM等集成在一起，使控制系统有编程功能，可以代替线路实现功能。集成后的单片机在使用上更加专业化，运行效率更高，特别适用于工业领域的要求。

单片机主要是对井下电气设备起到较好的监控及保护效果，将检测到的电信号直接转换为电压信号，对其进行放大成0.5V的电压信号，进行传送，在传送的过程中将所需要的信号送往到CPU，再在CPU中实现M的转换，通过电脑进行处理，最后在电脑上进行显示，就能够观察到电气设备的工作情况。

二、煤矿电气自动化系统中单片机的应用

在短短的几十年，单片机技术就使得工业领域的计算机应用面貌焕然一新，目前煤炭企业贯彻节能增效理念，普遍通过单片机的应用达到目的。实际应用成果大致有以下几个方面：

1.漏电保护自动化

传统的检漏设备大部分采用的都是分立元件，智能化水平较低，执行检测时需要长时间动作，且有容易出现检测死角。采用单片机系统的检漏设备，具有智能击落判断功能，能够在合闸的瞬间闭锁检漏回路，等线路状态稳定后再进行检漏，检测结果较为可靠，误判较少，系统较可靠，可有效控制及减少漏电时的停电范围。智能漏电断路器的工作原理为：漏电发生时，互感器立即将剩余电流转换成信号，经放大器放大后，输入到单片机端口，单片机即可对剩余电流进行检测。系统中的相位同步电路能发出与电网频率相同的脉冲信号，提供给单片机。单片机判断出剩余电流过零点，结合脉冲信号，一起检测出漏电后电流幅值和相位的变化，完成对漏电的检测。单片机控制系统还能根据漏电情况，采取不同的漏电保护措施。这是因为系统提供了设定额定动作漏电电流、动作时间的功能。

2.风机管理自动化

长期以来，传统的风扇调速系统是绕线式交流串级调速，其控制性相对较差。为此，在控制灵活性和准确性方面，还是加入了单片机的数字化控制系统更加优秀，加入单片机后，控制系统更加简单，且系统稳定性更强。而且，相比绕线式调速装置，采用单片机的控制系统的造价非常低。这种装置的控制系统用软件代替硬件逻辑电路，能够在很大程度上减少使用电路的复杂性，使系统的可靠性得到提高。

3.变电所运行自动化

因为能源紧张的加剧和节能环保的倡导下，电业部门出台措施限制了各工矿企业的用电额。若用电负荷超过规定的用电量，不仅对设备造成损害，而且还对电业部分带来罚款。煤矿类企业属于能源消耗大户，用电量常常会超出定额。一个中型或大型煤矿每年需要缴纳的罚款额都在几十万左右。以往采用人工对用电量进行统计的做法，显然不足以解决问题。若能使用加入单片机技术的智能电度表来对用电额进行随时控制，则可以帮助工矿企业解决这个问题，减少罚款的费用支出。若全矿出现用电超负荷的现象，系统则会发生报警现象，及时让工作人员发现问题，对其进行解决，最终将负荷降到规定额度以下。

4.提升机的自动化改造

在我国，采用交流电动机拖动提升的矿井占到总数的90%以上，而且这种提升方式采用的控制部件几乎都是经过改良的绕线式交流电动机转子串电阻。特殊情况如负载变动很大时，这种控制部件启动性能不够理想。且这种控制装置内部设置线路比较复杂，还需要大量触点辅助，实际使用起来非常麻烦。以单片机为核心的控制系统的提升机就克服了这些麻烦，系统操作起来非常简单，反应非常灵活，且吊篮提升启动十分平稳，并能根据测量所得的电流情况估算每一钩的实际负载。而且，传统提升机常有的烧坏启动电阻情况也很少见了。

5.滚筒采煤机调高的自动化

煤层在地下的分布是不均匀的，煤层的厚度是有变化的。长期以来，传统的采煤机不具备较强的灵活性，常常会挖掘到坚硬的岩石，给采煤机造成程度不一的损坏，严重影响采煤机的使用寿命。而单片机技术可以有效提高滚筒采煤机的智能程度，连续监测采煤机驱动电机的定子电流功能，对实际工作情况进行实时反馈，使采煤机能够自动调整开采中的高度，避免采煤机对岩石的强力开采这种情况的发生。

6.井下电动机调度的自动化

电动机调度系统的主要作用是对全矿井下的电机车统一调度，保证生产活动平稳有序进行，防止出现运输事故。该调度系统的主要控制内容有：全盘调动井底的电机车;控制岔道口的信号灯使其能够发挥指示方向的作用;跟踪各电机车，并将跟踪结果显示在模拟显示盘上，使控制人员指导电机车的具体位置;轨道的变轨移位;自动监视井下尾车状况。井下电机车调动系统的工作复杂，精确度要求高，采用传统的逻辑电路控制系统缺点颇多，而采用可编程控制器后，不仅大大简化了井下电机车调度系统的控制线路，而且调度系统的灵活性和作业精确度都显著增强，但是，控制装置却小巧了许多。这种智能化和微型化的调动系统正是未来井下电机车调度系统电气化的优秀代表。

7.井下环境监控的自动化

若在监测的时间段内井下瓦斯浓度升高，很难被发现，对煤矿安全生产造成直接威胁之高，难以估量。而采用了单片机控制系统的井下环境的智能检测系统可以连续地对矿井环境进行检测，反应极为灵敏，且没有测量间隔期，可以起到提高矿井安全，预测隐患的。这套智能监测系统能够不间断对井下的瓦斯情况进行检测，还能辅助检测明火、通风状况等。一旦发现异情，可以立即报警，给工作人员留下了采取措施规避风险的时间。

三、结束语

煤矿电气工程的自动化技术以电气控制系统为主导，实现对各类电动机的动力传动装置与系统的操作控制，达到煤矿企业生产的高度自动化和智能化。近几年是计算机控制技术大爆发的时期，过去那些需要大量人工手工操作来完成煤炭生产的煤矿电气控制技术不见了，而通过自动控制来完成煤炭生产的自动化设备让生产更加高效、清洁。

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