煤电钻综合保护软件设计论文

1智能型煤电钻综合保护装置研究的背景

煤炭在我国能源消费构成中占70%以上，是主要的能源，在我国经济发展中起着重要作用。而在煤炭工业生产中，煤矿安全又处于特别重要的地位。先进的装备、安全的设备以及自动化程度高是矿井安全生产的重要保证[1]。在煤炭开采前需要进行瓦斯抽放，瓦斯抽放需要用煤电钻打孔。煤炭安全规程规定煤电钻必须配备综合保护装置。为适应生产的要求，抽放瓦斯所需的孔径比原来大，也比原来深。瓦斯抽放所需大功率轻便钻机已开发出来并用于生产，而与之配套的煤电钻综合保护装置由于功率小不适应大功率轻便钻机的要求，经常出现损坏的现象。因此迫切需要新型煤电钻综合保护装置的研制。

2智能型煤电钻综合保护装置软件设计

单片机应用系统中，硬件是系统的基础，而软件是系统的精髓。单片机之所以能够自动地、有条不紊地工作，正是因为计算机能够照着程序所规定的步骤一步一步地执行相应的操作，好的程序设计能够使系统的性能大幅度提高。

2.1软件整体设计

智能型煤电钻综合保护装置的软件系统编程采用模块化和自顶向下的软件设计方法，程序执行时采用循环扫描的方式[2]。开发语言选择应用于51单片机的C语言（C51）作为系统的开发语言，可以加快开发进度，大大缩短开发周期。开发环境采用KeiluVision4作为开发环境。整个系统软件包括主函数和功能模块函数，整个程序由主函数实现控制，分别调用不同功能函数，实现煤电钻的综合保护功能。模块化程序设计的优点是将较大的程序分成较小的程序，可以分别调试、编写，便于修改，降低开发的难度，缩短开发周期[3]。2.1.1主程序设计主程序是系统的主要工作，系统启动后主程序首先进行初始化，然后对系统进行自检，待自检程序结束后允许用户进行参数设置、故障查询等操作，最后进入系统监测和控制程序。煤电钻综合保护装置主程序流程图如图1所示。2.1.2校准程序设计煤电钻综合保护装置系统在投入实际生产前要进行系统校准，以便能够更加准确可靠地判断系统出现的各种故障。工作的主要任务有三相电流调零、三相工作电流设定和三相电流系数设定等，在校准工作完成后，系统自动将校正后的数据记忆在EEPROM里。校准程序流程图如图2所示。校准程序的特点是具有对监测的参数进行手工，从而实现智能型煤电钻综合保护装置对多种容量的煤电钻进行保护功能，为系统在实际井下瓦斯抽放等工作提供必要的数据设定，作为提供准确可靠保护动作的依据。

2.1.3数据采样程序设计

在过载保护电路中，首先将煤电钻的三相工作电流，有电流互感器检测出来，然后将电流信号转换成成电压信号，经过滤波电路，最后将电压数据送到5460A的输入端，为了避免电压过高对A/D转换器造成损坏，在5460A信号输入端反并二支二极管，5460A将送来的按比例变换的电压信号，由A／D转换器实现将模拟信号变为16位数字信号，将取到的数值进行是否非法判。若取到的数值大于上次取值的5倍以上，即判定非法，丢弃不用。若取值不大于上次取值的5倍以上，则经过程序的滤波，即前2次数值与本次数值、3次数值的平均值送累加器，当累加器累加满规定的采集数据后，由程序进行对采集到的电压电流信号进行运算，并计算出有效值送微处理器。电流数据采样程序流程如图3所示。

3智能型煤电钻综合保护装置设计的意义

智能型煤电钻综合保护装置以单片机为核心保护器，要求容量6kVA，适用于3.0kW以下各种功率的轻便钻机，控制范围广。控制保护装置能够对煤电钻的漏电、短路、过载、断相等问题进行保护控制，并具有故障记忆查询功能。

作者：李世豪 刘丞 单位：平顶山工业职业技术学院，河