山东省焦家金矿工程项目部 山东 烟台 261400
摘要：随着社会的不断发展，现今采矿企业为满足时代发展所需，早已将采矿电气自动化控制技术广泛运用于矿山资源开采过程中。其中，单片机是矿山电气自动化控制技术中有着不可替代的地位，是提高工作人员开采矿资源效率的关键所在。本文主要对单片机在矿山电气自动化控制技术中的运用进行分析研究。
关键词：单片机；矿山；电气自动化；应用
一、单片机概述
单片机是一个微型控制系统，可以将整个计算机系统集成到一个小型芯片中，也就是说，单片机是一台微型计算机。与传统计算机相比较而言，单片机的占地面积更小，质量更轻，携带更方便。微控制器一般按结构和功能分为两类：一是普林斯顿结构，该结构具有单片微机数据存储的功能，所以进行程序存储时不会占用存储空间。另一种是冯•诺依曼结构，该结构的芯片在进行数据存储时，在数据存储器和程序存储器中分开进行，且两者在进行数据存储时不占用公共存储空间。目前这两种单芯片结构的单片机在市面上都有售卖。但由于单芯片微型计算机是微控制器，主要是为了让用户在工作时更方便，所以大多数单片机采用第二种结构，即冯•诺依曼结构。
单片机微型电子技术因为使用方便，自身带有计算功能和逻辑运算功能，可以实现电气设备的自动控制，减少人工操作的烦琐过程，有效提高生产效率，所以在许多的领域和行业中普及开来。在自动化技术的应用及原理中，单片机作为自动化自动控制系统的一部分，提高了采矿设备的自动化水平，并确保了采矿过程中各环节的顺利进行和采矿的工作效率。在ＳＣＭ（软件配置管理）中，除了基本的电源模块和存储器模块之外，还包括防漏模块和通信模块，结合多通道数据传输为应用程序管理构建自动操作系统。通过对各种计算机硬件设施进行集成，可以实现与其他微电子计算机进行搭配工作，有效提高其本身的电气设备的自动化水平。
二、矿山设备对单片机的选择分析
2.1 PIC单片机的概述和特点
单片机选择过程中需以实际生产环境为参考依据来进行分析，有利于保证矿山开采时其能够在矿山设备中最大程度发挥自身作用来奠定基础，目前煤矿企业对井下作业设备多选择51系列单片机，该 PIC 系列的单片机不仅具有较好的防水性能，实际运用过程中还具有漏电保护现象，且自身所具备的较强抗干扰性对提高矿山设备性能的最大发挥具有重要的辅助作用。
2.2 以PIC单片机电气设备为基础在矿山中的应用
根据我国矿山领域中的自动化技术发展现状来看，该技术的优化已收获了显著性成果。其中，PIC 单片机是目前自动化设备中应用率最高的设备，且有相关煤矿企业开采结果表明，矿山自动化设备中运用 PIC 单片机，不仅大幅度提升了矿山资源的开采量以及作业人员的开采效率，还能有效弥补矿山设备中无法及时处理的技术操作和电子技术的缺陷，保证了企业在安全生产情况下并促进其生产经济效益的进一步发展。
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三、单片机在矿山电气自动化控制技术中的运用分析
3.1在漏电保护中的运用
漏电保护能够对采矿生产过程中的用电安全起到保护的作用，减少用电安全事故的发生概率。在漏电保护中应用单片机，可以采用零序电流方向与附加直流电源相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。然后使用单片机强大的运算功能进行计算，对停电的范围加以限制，达到既能够起到漏电保护，又能够将停电的范围限制在一定的区间，不会为生产带来较大的损失。
3.2应用于风机系统之中
单片机也被成功的应用到采矿生产的风机系统之中，风机系统在采矿过程中主要起到空气供应的作用，属于采矿工程中的必需设备。在传统的风机系统之中，都是采用的恒速控制系统，对空气的输送大小始终处于恒定的状态，但是在实际的生产活动中，对于空气的需求量是在不断变化的。为了能够让风机系统更加科学合理，将单片机应用于其中，通过单片机来实现变频调速，让采矿过程所需要的风压、风速等都处于最优的状态，同时也起到良好的节能作用。
3.3应用于井下环境的监控
在采矿过程中，瓦斯爆炸是一种发生频率高、破坏较大的安全事故，一直受到煤矿企业的高度重视，对矿井中瓦斯的浓度进行实时的监控变得十分的重要。在传统的瓦斯浓度监控中需要人手持监控仪器对矿井各区域内的瓦斯浓度进行检测，这种监测方式缺乏时效性，虽然在一定程度上对瓦斯爆炸起到了预防的作用，但是仍旧有着较大的发生几率。当前在监控系统中引入单片机，可以实现对矿井内瓦斯浓度的实时监控，将存在的安全隐患及时消除，增加了矿山生产的安全性。
3.4 应用于调度改造
自动化控制系统中单片机的调度主要体现在电动机调度、滚筒采矿机电动方面。以井下电动机调度系统为例，其被赋予较多功能，如信号灯指示、电机车全盘调度、电机车位置跟踪。这样整个系统运行中，可利用可编程序对调度系统进行控制，其优势在于控制装置体积小、功能性与灵活性强大。另外，在滚筒采矿机调度系统方面，其应用中主要考虑矿层厚度不同，采矿过程中需对采矿机进行调整，传统人工调整方式应用下，一旦遇到开采山顶矿情况，调整较为困难，这样采矿机容易受损，而滚筒采矿机中，以单片机作为系统重要构成部分，其可对采矿机驱动电机情况进行测定，如定子电流数值，以此为依据进行负荷变化情况的测定，一旦负荷值过大，单片机便会将控制量输出，调整采矿机高度。除此之外，在技术改造层面，以矿井提升机为例，原有的技术更注重采用调整绕线式交流电动机转子串电阻方法，控制线路较为复杂。对此，将单片机引入其中做技术改造，可测量电流、速度等。这样控制系统运行中，单片机可通过测量电流或速度，得到实际负载，以此为依据控制负载，可解决频繁调整继电器动作值、启动电阻被烧坏等问题。
3.5 电气节能
在采矿作业中，交流电是一种常见的供电类型，能提高矿山开采的效率，提高工作的速度。但是，在实际应用中，交流电的能耗大，且布设工作十分复杂，安全隐患也较高，稍不留神易引发安全事故。例如交流电设置错误，将导致供电系统无法正常运行，还会降低设备的使用寿命，最终造成不可估量的经济损失。为了避免事故的出现，引入单片机技术是最有效的途径。单片机自动化控制系统是一个相对安全和稳定的系统，能保证电压和电流在一个稳定的环境中作业。一方面能提高开采工作的整体效率，还能减少能耗，保护设备的正常运行，提升设备的性能和使用寿命；另一方面，还能减少设备的损耗，节约电能，提升矿山开采的安全性，凭借单片机的自身优势，保证整个工作的稳定性和高效性。
结束语
矿山的安全生产一直受到政府和相关部门的重视，随着计算机技术和微电子技术的发展，矿山的自动化水平和智能化水平也在不断提高，在保证创造经济效益的同时，更加提高了矿山的安全性。
参考文献
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论文作者:杨黎斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：单片机论文; 矿山论文; 技术论文; 电气论文; 自动化控制论文; 过程中论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第29期论文;