２０１３．Ｎ０．０４ 机械与自动化 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 单片机技术在煤炭电气工程中的具体应用 王靖国 （山西省煤炭规划设计院，山西 太原０３０ｏ４５） 摘要：单片机是采用集成电路技术将采集的数据集成到现代计算机管理系统中，属于管理系统的“神经中枢”。煤炭工业 是我国经济发展的主要动力，将单片机技术应用到现代煤炭电气工程的实际生产及管理中是时代的必然趋势，不仅可以提高煤炭 生产的经济效益，也是煤炭工业安全生产的必要保障。 关键词：单片机技术；煤炭；电气 中图分类号：ＴＤ６７２文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５１６８（２０１３）０７—０１３３—０１ 一单片机的特・眭及选型 １．单片机的特点 单片机是通过中央处理器（即ＣＰＵ）实现对各部分功能的 统一协调、控制，其中主要控制的部分有时钟电路、程序存储、 数据存储、定时器与计数器、各种输入输出Ｅｌ等。单片机采取 特殊的半导体制造工艺，因此具有如下优点及特点：（１）单片 机的拥有丰富的指令系统，包括跳转指令、Ｉ／Ｏ Ｅｌ的逻辑操作 以及位处理等功能，因此决定了单片机的超强控制能力；（２） 单片机是各种功能部件的浓缩集成，减少了芯片内部之间不 必要的连线，因此其集成度高、体积小，可靠性高，具有较强的 抗干扰能力；（３）单片机供电小、能耗低，便于携带与生产，因 此广泛应用到生产的各个领域，成为电子、机械行业的时代新 宠；（４）单片机的系统扩展、系统配置较为典型、规范，容易构 成各种模块的应用系统。 ２．单片机的选型 因着单片机市场的广阔前景，加入单片机研发与生产的 厂家数目繁多，因此单片机的世界也是百花齐放、各有千秋， 其中占主要市场的单片机有ＡＶＲ系列、Ｐｈｉｌｉｐｓ系列、Ｍｏｔｏｒｏｌａ 系列及ＰＩＣ系列，因煤炭工作环境的特殊性，煤炭企业在电气 自动化控制中多选用ＰＩＣ些列单片机，其优胜特点有：具有较 强的抗干扰能力，可有效防御外界电磁干扰，适应能力强，易 于进行井下工作；具有防水、防漏电的特性；单片机外围电路 简单，提高整机的可靠性。 二单片机在煤炭电气设备中的应用 １．单片机在煤矿无线抄表系统中的应用 基于单片机的无线抄表系统相对传统的抄表系统合理利 用了单片机的各内部功能，更好的实现数据的发送与接收器 的接收，有效地保障了数据传输之间的可靠性，并通过控制数 码管的显示实现工作人员的直观记录。单片在煤矿无线抄表 系统中得主要应用有： （１）数据采集器：数据采集包括对正常供电的采集与断电 时的信息采集：当正常供电时，市电经电压转换后供电给单片 机８９Ｃ５１，则单片机８９Ｃ５１对电平高低进行检测并将相应的存 储区度数加一；而单片机８９Ｃ２０５１会在正常供电时进行电平 脉冲变化进行检测，并取出数据经由数码管显示。当断电情 况下，单片机８９Ｃ５１无法检测用电数据，而单片机８９Ｃ２０５１可 以负责电平脉冲检测与计数，当电源供电正常时，单片机 ８９Ｃ５１课直接从存储器中读取数据。 （２）数据集中器：单片机在数据集中器的应用是将采集到 的数据送至存储器中，并经由ＰＳＴＮ网络传送给主控台。集中 器单片机在接收到远端计算机的指令信号后会及时发送数 据，实现远程无线控制的抄表功能，有效地避免了因传输线受 干扰或响应速度缓慢带来的问题，有效的节省了等待时间，提 高了工程的经济效益。 ２．单片机在漏电保护装置中的应用 煤矿井下工作环境恶劣，常因瓦斯骤增、灰尘积聚、水滴 形成造成电气设备因腐蚀断裂而产生的漏电或单相接地的故 障，极易造成爆炸、伤亡事故。单片机的硬件系统组成的漏电 闭锁模块主要是针对绝缘电阻的检测，通过绝缘电阻检测值 与整定值的大小判断是否漏电，并通过对外围继电器或高压 熔断器的控制切断电源连接，从而达到检测漏电、控制通断的 目的，提高作业人员的人身安全，减少事故发生率。 单片机的集成功能决定着漏电保护装置具有漏电监视、 过流、失压，并通过先进的综合保护器进行自动的合闸、分闸， 例如ＧＳＺＪ—Ｈ５一Ａ型系列高压开关数码综合保护监控器，它 是基于５１单片机的微机技术，是依据煤矿井下操作环境而设 计的，是一种多功能保护装置。 ３．单片机在自动提升系统中的应用 煤层的开采厚度不是一成不变的，要根据岩石的厚度而 改变、调整，因此在采煤过程中就要求开采机要根据煤层的厚 度而变化调整开采的高度。由单片机组成的自动提升系统， 利用定子电流的连续测量并通过单片机系统对负荷变化情况 进行实时反馈、实时计算，当岩石的硬度大于煤矿的硬度时， 发动机的负荷会增大，致使单片机统计的定子电流大于某一 正值，则单片机输出合理、科学的采煤机的高度，从而达到对 采煤机开采深度进行实时控制的目的，有效地调整采煤机驱 动机的工作效率，延长了采煤机的使用寿命。 单片机在自动提升系统中的应用大大提高了采煤机的自 动调节能力，增加了采煤机的使用寿命，降低了工人的劳动强 度，从而为煤炭企业获得更多利润。 ４．单片机在瓦斯浓度传感器中的应用 煤炭工业瓦斯安全治理是煤炭安全管理的决定性措施， 因此单片机在瓦斯浓度传感器中应用的意义是不言而喻的。 该系统主要以单片机ＡＴ８７Ｃ５５２为核心，包含甲烷浓度采样 器、ＡＤ转化器、红外遥控系统、数据存储器、ＬＣＤ显示器和５５５ 定时报警装置等功能模块，实现瓦斯浓度信息的传输，经单片 机处理并发出操作指令。如果井下瓦斯浓度超过规定值，则 该系统及时发出声光报警并执行预定指令来降低瓦斯浓度， 实现检测系统对瓦斯安全浓度的检测、报警和控制。 ＡＴ８７Ｃ５５２的应用实现了电子硬件设计的“软件化”，大大 的提高了系统的可靠性和抗干扰能力。该传感器可以有效的 监测煤炭矿井内瓦斯浓度，并对危险浓度提出警示并做出控 制，其扩展性好，且具有较高的性价比，安全可靠，适合各类煤 矿瓦斯的安全监控，可有效减少煤炭开采工程的瓦斯事故发 生率，提高煤炭开采作业的安全性、科学性，降低企业成本。 三总结 煤炭工业是我国一次性能源的主导产业，它直接关着国 家能源的安全与社会的稳定，由于煤炭工业是在井下进行劳 作，而煤炭本身存在于易燃易爆的危险环境，所以煤炭的安 全、科学的操作对煤炭工业及从事煤炭相关工作的人员是首 要关注的。单片机技术的飞速发展及在煤炭电气自动化中的 广泛应用，加快了煤矿企业现代化的进程，提高了煤炭生产的 质量与作业人员的安全，使企业高效、安全、快速的发展。 作者简介： 王靖国（１９８１．０８一），山西省宁武县人，毕业于太原电力 高等专科学校，研究方向：电气工程及其自动化。 １３３