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單片機在礦山電氣自動化的應(yīng)用論文
摘要：為了確保產(chǎn)品的生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率，礦業(yè)公司引進了電氣自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)了對不同類型設(shè)備的自動化和控制。文章結(jié)合我國電氣自動化控制的相關(guān)要求，分析研究了單片機在礦山電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：單片機；礦山；電氣自動化控制技術(shù)
引言
單片機是一個微型控制系統(tǒng)，可以將整個計算機系統(tǒng)集成到一個小型芯片中，也就是說，單片機是一臺微型計算機。與傳統(tǒng)計算機相比較而言，單片機的占地面積更小，質(zhì)量更輕，攜帶更方便。微控制器一般按結(jié)構(gòu)和功能分為兩類：一是普林斯頓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有單片微機數(shù)據(jù)存儲的功能，所以進行程序存儲時不會占用存儲空間。另一種是馮諾依曼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的芯片在進行數(shù)據(jù)存儲時，在數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器中分開進行，且兩者在進行數(shù)據(jù)存儲時不占用公共存儲空間。目前這兩種單芯片結(jié)構(gòu)的單片機在市面上都有售賣［１］。但由于單芯片微型計算機是微控制器，主要是為了讓用戶在工作時更方便，所以大多數(shù)單片機采用第二種結(jié)構(gòu)，即馮諾依曼結(jié)構(gòu)。單片機微型電子技術(shù)因為使用方便，自身帶有計算功能和邏輯運算功能，可以實現(xiàn)電氣設(shè)備的自動控制，減少人工操作的煩瑣過程，有效提高生產(chǎn)效率，所以在許多的領(lǐng)域和行業(yè)中普及開來。在自動化技術(shù)的應(yīng)用及原理中，單片機作為自動化自動控制系統(tǒng)的一部分，提高了采礦設(shè)備的自動化水平，并確保了采礦過程中各環(huán)節(jié)的順利進行和采礦的工作效率。在ＳＣＭ（軟件配置管理）中，除了基本的電源模塊和存儲器模塊之外，還包括防漏模塊和通信模塊，結(jié)合多通道數(shù)據(jù)傳輸為應(yīng)用程序管理構(gòu)建自動操作系統(tǒng)［２］。通過對各種計算機硬件設(shè)施進行集成，可以實現(xiàn)與其他微電子計算機進行搭配工作，有效提高其本身的電氣設(shè)備的自動化水平。
１礦山電氣自動化控制中單片機的應(yīng)用模式分析
１．１供電監(jiān)測
單片機可以應(yīng)用在電源運行系統(tǒng)中，可以對電源系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測，確保礦山中的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少礦山在運行過程中因為電力系統(tǒng)故障而影響整個礦山的開采，避免因為電力運行中斷造成不必要的經(jīng)濟損失。
１．２漏電保護
漏電保護的基本原理是當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到絕緣電阻下降到一定程度時，主開關(guān)自動切斷。這也就使得電力系統(tǒng)的使用安全不能得到保障，就需要利用單片機的計算功能，實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的自動化控制，以更快地實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的快速檢修，并對零序電流和直流電流進行準確的校對分析，對出現(xiàn)問題的電源系統(tǒng)電路進行處理，大幅度提高了檢修效率，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。
１．３風(fēng)機管理
由于技術(shù)條件有限，采礦仍然是以人工開采為主。在鉆孔時為了確保不因為粉塵問題影響工作效率，就需要安裝風(fēng)機對采礦過程中產(chǎn)生的粉塵進行及時處理，保證生產(chǎn)安全［３］。
１．４監(jiān)控系統(tǒng)
大規(guī)模的地下采礦活動會存在重大安全隱患，所以在采礦過程中對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測顯得尤為重要，一旦發(fā)現(xiàn)任何安全隱患，在監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下就可以快速發(fā)現(xiàn)，并進行相應(yīng)的處理，以防止安全事故。將ＳＣＭ引入井下自動化系統(tǒng)進行監(jiān)測，可顯著提高鉆井作業(yè)的安全性，并有效改善為礦山安全生產(chǎn)條件。
２單片機在礦山勘察設(shè)備系統(tǒng)中的具體應(yīng)用
近年來，礦山勘察設(shè)備的使用情況并不樂觀，為此，科學(xué)界將一種單片微機技術(shù)的新興技術(shù)引入自動化控制設(shè)備中，使這些勘察設(shè)備更加精細化。
２．１礦山勘察設(shè)備系統(tǒng)中的單片機程序設(shè)計
目前，在我國勘探設(shè)備中，單片機使用的大多數(shù)程序都是Ｃ程序和匯編程序，單片機中的算法是一種高精度的浮點運算，且匯編程序能支持單精度浮點運算，因此大多數(shù)微控制器都使用Ｃ程序來支持單精度浮點運算。單精度的浮點運算，能夠數(shù)據(jù)進行高效的處理，并能夠提供高精度運算。滿足自動化控制技術(shù)測量設(shè)備的Ｃ９６程序是基于復(fù)雜精度算法而制造的。Ｃ９６程序不僅可以用單精度算法，而且能對各種精度算法進行轉(zhuǎn)化，使其化簡為單精度算法，如圖１所示。通過這個過程我們可以看到Ｃ９６程序更具可讀性，從編程中獲得的編程數(shù)據(jù)更準確，周期更短，在進行數(shù)據(jù)程序中的調(diào)用時非常簡單快捷。鑒于上述編程微控制器的優(yōu)點，程序編寫人員將優(yōu)先考慮Ｃ９６程序，雖然Ｃ９６程序有很多優(yōu)點，但也存在以下問題：例如ＦＤＭ傳遞一個錯誤參數(shù)，產(chǎn)生偽指令，使得兩個ＦＤＭ單元和ＳＤＭ單元不能互相切換。當(dāng)發(fā)生錯誤的程序時，ＦＤＭ單元和ＳＤＭ單元量兩者之間發(fā)生數(shù)據(jù)疊加，無法進行數(shù)據(jù)交換。這就會導(dǎo)致程序不能正常讀取，并且不能正常切換，導(dǎo)致程序終止，三個浮點值Ｘ不穩(wěn)定，且顯示為一個變量值，影響累計的Ｙ值，代碼不能正常顯示處理速度。程序員在編程時程序如果出現(xiàn)上述問題，Ｃ９６程序?qū)o法滿足編程要求［４］，此時匯編器必須開始對微控制器進行編程。
２．２礦山勘察設(shè)備系統(tǒng)中單片機程序算法
礦山自動化控制技術(shù)中單片機程序算法主要包括一次精度浮點運算、雙精度浮點運算、高精度浮點運算。其中轉(zhuǎn)換控制器用于單片機對技術(shù)工作的控制，用于完成計算工作，公式如下：公式中，Ｅ１是程序代碼；Ｅ２是對應(yīng)關(guān)系的計算值；Ｅ３是程序波長；Ｅ４是一個計算結(jié)果；Ｊｐｂｒ是浮點數(shù)值，能夠在單片機進行數(shù)據(jù)浮點運算時對數(shù)據(jù)進行核對，加快單片機的浮點運算讀取速度；Ｅｍ是流速。用公式可以確定浮點運算是單片機運算的計算過程，當(dāng)轉(zhuǎn)速過大時，速度編碼器的精度會降低，數(shù)據(jù)流量減小，假設(shè)浮點值Ｊｐｂｒ和轉(zhuǎn)速Ｅｒ不變，隨著流量Ｅｍ增加而減小。當(dāng)流量Ｅｍ下降時，周期增加，因此該浮點值是數(shù)據(jù)采樣流動控制的周期。還可以看出，當(dāng)周期增加時，會對算法進行重新核對運算，流速Ｅｍ減小，當(dāng)周期減小時，流速Ｅｍ增加浮點運算精度高，雙精度復(fù)雜運算，運算復(fù)雜，精度高，可根據(jù)上述公式調(diào)整運算速度，提高微控制器的工作效率。
３結(jié)語
總的來說，計算機技術(shù)的普及、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展、自動控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，保證了單片機技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于采礦作業(yè)，提高礦井的化建設(shè)水平，保障了采礦效率，實現(xiàn)了對資源開采的高效利用，標志著中國礦業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
參考文獻
［１］扈彥平．單片機在礦山電氣自動化控制技術(shù)中的運用［Ｊ］．新疆有色金屬，２０１７，４０（４）：９６－９７．
［２］劉小棠．單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究［Ｊ］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，２０１７（１２）：１４２．
［３］孟鄭軍．單片機在王莊煤礦電氣自動化控制中的運用［Ｊ］．機械管理開發(fā)，２０１６，３１（５）：８１－８２．
［４］逄雪．探討電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用解析［Ｊ］．科研，２０１６（１１）：１３９．
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