單片機控制下的短路檢測保護技術(shù)在井下供電設(shè)備中的應(yīng)用研究

摘 要：對基于單片機的短路檢測保護技術(shù)在井下供電設(shè)備中的應(yīng)用做了介紹，設(shè)備可以通過可編程控制終端進行監(jiān)視且參數(shù)能被修改。在實現(xiàn)單片機控制后，可以使系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠、經(jīng)濟適用、操作簡單、維護方便。應(yīng)用后確保了控制系統(tǒng)的安全可靠。實現(xiàn)了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。有針對性，科學合理。

關(guān)鍵詞：單片機；供電設(shè)備；可編程控制；短路保護

1.概述

單片機是以自動控制技術(shù)、微計算技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。能實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制、模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制等功能。本文研究一種新型基于單片機的電流變化率的短路檢測保護技術(shù)，此項技術(shù)受線路參數(shù)影響小、動作靈敏、可靠。應(yīng)用在井下供電設(shè)備中，將短路和漏電保護動作時間縮短到5ms以內(nèi)，提高對供電線路及設(shè)備的保護性能。

2.工作現(xiàn)狀

由于單片機的體積小、功能強、速度快、可靠性高，而且具有較大的靈活性和擴展性，所以他得到了廣泛的應(yīng)用。他即可以用于單臺機電設(shè)備的控制，也可以用于工業(yè)流水線的控制。我國現(xiàn)已有不少工礦企業(yè)采用了單片機，但總體水平較低，老設(shè)備占多數(shù)，如何利用單片機對原設(shè)備進行改造，提高其安全保護措施，延長其使用壽命，是擺在我們面前的重要任務(wù)。

以XMZ150/1200-3型井下壓濾機為例，其電器控制部分采用繼電器控制，其控制線路復(fù)雜，繼電器等開關(guān)使用較多，其運轉(zhuǎn)可靠性差、使用壽命短、故障較頻繁，由短路問題造成的備件損壞多、費用高、更重要的是影響生產(chǎn)作業(yè)。因該工序固、液堿性高，空氣濕度大，長期試用其接線端子的標號字跡不清，給故障檢查排除工作增加了困難。而壓濾機的自動控制是通過電器、機械、液壓等各方面聯(lián)合控制來實現(xiàn)的，所以需要整個系統(tǒng)各方面工作安全可靠。

3.系統(tǒng)的功能與實現(xiàn)

井下自動壓濾機的工作全過程分為六種工作狀態(tài)，這六種工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是相應(yīng)的時間、限位開關(guān)等條件來完成的。

3.1泄壓：當投料過濾完成后，啟動壓濾機開始卸料，卸壓閥打開，將油缸內(nèi)的高壓油排泄掉，以防止機頭松開時高壓油對液壓系統(tǒng)的沖擊。卸壓時間由單片機控制，當延時時間到后，壓濾機轉(zhuǎn)入機頭松開狀態(tài)。

3.2機頭松開：油泵電機高速運轉(zhuǎn)，松開閥，減壓閥開，液壓站往油缸前腔供油，油缸帶動機頭緩緩后退，濾室被打開，卸料過程開始。

3.3取板：油泵電機低速運轉(zhuǎn)，減壓閥開，液壓站通過液壓馬達帶動濾板移動器開始取板。移動器碰到濾板后，液壓馬達阻轉(zhuǎn)，油壓上升，繼電器動作。

3.4拉板：液壓馬達反轉(zhuǎn)，濾板移動器開始拉板。移動器拉著濾板碰壓緊板時，液壓馬達阻轉(zhuǎn)，油壓上升，液壓壓力繼電器（2ps）動作。結(jié)束后，重新取板，這樣取板，直至拉完所有濾板，空鉤返回，碰限位開關(guān)后，卸料結(jié)束，壓濾機轉(zhuǎn)入壓緊狀態(tài)。

3.5機頭壓緊：油泵電機高速運轉(zhuǎn)，壓緊閥開，液壓站往油缸后腔供油，機頭將推動濾板開始壓緊，當壓到與止推板相互接觸時，電接點壓力表指示的壓力開始上升，達到給定的上限值經(jīng)延時續(xù)壓后，壓緊停止，壓濾機轉(zhuǎn)入保壓狀態(tài)，即可投料過濾。

3.6保壓：保壓機在過濾過程中，維持濾板之間的壓力在一定范圍內(nèi)，但由于泄漏等原因，會使壓力逐漸下降，當下降到電接點壓力表下限時，壓濾機又重新壓緊，進行補壓，使壓力恢復(fù)到電接點壓力表上限。

以上所有動作都可以在單片機的控制下完成，我們選用的是日本OMRON公司生產(chǎn)的CPM1A-30CDR-A型單片機，其機構(gòu)簡單，使用方便，又很高的性能價格比。

我們?yōu)榱诉M一步方便操作，并使PC機更好的適應(yīng)其特殊環(huán)境要求，在原控制方式的基礎(chǔ)上有針對性的進行了下述內(nèi)容的技術(shù)改進，均取得了理想效果：

3.6.1壓濾機工作現(xiàn)場潮濕，容易引起外部執(zhí)行元件短路，造成單片機的輸出點燒壞。所以，在PC機的輸出點增加了0.5A的熔斷器作短路保護。

3.6.2S-12S手動操作開關(guān)應(yīng)在檢修或調(diào)試時使用，但因原繼電器連鎖控制故障多，自動操作控制不可靠。所以其手動開關(guān)一直在生產(chǎn)中作為常用操作開關(guān)頻繁使用。改為單片機控制后，自動開關(guān)工作可靠，生產(chǎn)中無需使用手動開關(guān)。且單片機不應(yīng)在潮濕的環(huán)境中使用，因此，將手動開關(guān)與單片機一起安裝在控制箱內(nèi)，并將控制箱門鎖住，即避免了環(huán)境的影響，更重要的是保證設(shè)備的安全可靠。

3.6.3生產(chǎn)中因物料需要進行重復(fù)洗滌分離，且壓濾機也經(jīng)常更換濾布，均不需要運行整個控制程序，只需要對壓濾機進行拉板即可。所以，在1PS＼2PS拉板上并聯(lián)19S＼20S點動開關(guān)，以實現(xiàn)隨時的卸料操作，方便生產(chǎn)。

3.6.4壓濾機一般多用于液固比含量較小的漿液的固液分離，但我廠的壓濾機是主要生產(chǎn)設(shè)備之一，生產(chǎn)產(chǎn)量大，裝卸車次數(shù)極多，如分離崗位每天每臺車需卸料約20車次，每車次需拉取板54塊。改為LQ-2005LR型感應(yīng)式接近開關(guān)后，其調(diào)整范圍大、壽命長、工作可靠、保證設(shè)備的長期自動運行。

3.6.5利用的單片機的特殊內(nèi)部輸出點，當出現(xiàn)意外原因使得單片機的兩點同時動作時，能及時關(guān)閉所有輸出，確保設(shè)備不受損害。

4.結(jié)束語

通過我們的精心設(shè)計和實踐研究，不僅使引進的單片機得以成功的應(yīng)用，使壓濾機操作控制更加方便可靠，大大提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率，減少了設(shè)備故障率，提高了產(chǎn)量。該技術(shù)與現(xiàn)有短路檢測技術(shù)相比，采用不同的技術(shù)思路和理論基礎(chǔ)，是一種創(chuàng)新技術(shù)。利用本技術(shù)，可降低了備件消耗，降低了生產(chǎn)成本，提高安全性，保證了生產(chǎn)進度，取得了節(jié)支增收的效果，確有一定的推廣使用價值。

基金項目：河南省高等學校青年骨干教師資助計劃項目（2015GGJS-203）。

參考文獻

[1]徐世許.單片機原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò).中國科技大學出版，2000

[2]宮淑貞.單片機原理及應(yīng)用.人民郵電出版社，2002

[3]于海生.微型計算機控制技術(shù).清華大學出版社，1998

作者簡介：

連晗（1980-），男，河南南陽人，碩士，副教授，主要研究方向：電氣控制技術(shù)、自動化技術(shù)。