單片機在防爆柴油機單軌吊機車中的研究與應用

徐高飛 袁艷衛

摘要：隨著工程技術的發展，防爆柴油機單軌吊機車得到深入的研究與發展，極大地提高了工程效率。單片機在防爆柴油機單軌吊機車中的研究主要基于其良好的通信性能。本文通過對單片機的功能入手，對機車的轉速測量、狀態檢測與壓力預警等都提出了基于單片機的解決方案，進一步提高了機車的使用性能，使運行更加可靠、自動化。

關鍵詞：單片機；防爆柴油機；單軌吊機車；狀態；壓力；轉速

1.引言

我國的煤炭資源十分豐富，隨著現代社會的發展，對能源節約的重視程度不斷加深。煤礦井下輔助運輸設備向著本質安全型方向發展，單軌吊運輸同樣也面臨著改革。單軌吊機車基于良好的靈活性與適應性，能夠在多彎道、多起伏的巷道中應用，被越來越多的煤礦企業應用，是一種重要的井下輔助運輸工具。防爆柴油機單軌吊機車最開始來自于進口，隨著技術的發展，我國也開始對其進行研究。整體上來講，防爆柴油機單軌吊機車的維修與維護成本非常高，而國產的機車驅動力小，爬坡度低，無法運輸大型設備。單片機芯片的應用可以很好地解決單軌吊機車的使用狀態監測問題。[1]一旦機車在運行過程中出現各類異常，都可以通過先進的通信系統把信號傳遞到顯示端，操作人員可以根據機車的運行狀態提示進行有針對性的維修與維護，從而大大提高機車的應用性，提升現代工程設備的應用效果。

2.單片機功能概述

單片機是一種集成電路的芯片，采用大規模集成電路把數據處理功能的CPU與存儲器、輸入輸出系統與計數器等功能設備聯系在一起，形成一個系統化的集成系統。目前，單片機已經在工程控制領域得到廣泛地應用，人類生活的電子器件中幾乎都會有集成單片機，如手機、計算機、鼠標等。隨著汽車行業的不斷發展，一般的汽車上都會配備有40多片單片機，更有復雜的工業控制系統中應用多達上百個單片機同時工作。

3.防爆柴油機單軌吊機車設計需求

柴油機單軌吊重量輕，適應性強，是一種良好的輔助運輸工具，與普通的運輸相比，沒有掉道、斷繩與跑車的危險，一旦發生意外情況，可以采取相應的措施進行解決，完全可以控制與掌握。防爆柴油機單軌吊機車與蓄電池單軌吊機車相比較，設備的重量更輕，續航能力更大，在長度大于2000米的巷道內安裝重型設備時更有優勢，目前該技術已經在國外被廣泛地應用。但由于煤礦或其他場合的空間限制，工作人員不可能對單軌吊實行全面監控。利用單片機的集成系統對單軌吊機車進行研究將有助于進一步實現輔助設備的自動化與智能化，單軌吊機車向著功能性方向發展，將會促進現代通信技術在工程領域的深入應用。

圖一 單片機應用指令關系簡圖

4.單片機在機車中的設計研究

4.1單片機處理系統

對于礦用輔助運輸設備--防爆柴油機單軌吊機車運行環境的復雜性，要求用戶要能夠實時采集、記錄與存儲其正常的運行參數。這些參數主要包括司機的操作參數、設備的運行參數、機車的運行參數與故障參數等。單片機數據存儲系統對實時時鐘電路進行組合，由提供的日期與時間可以對參數進行精確定位，利于對故障的精確定位。單片機處理系統可靠性高，數據采集準確性高，可以記錄大量的數據，當發生實際的事故時，能夠提供準確的數據證據，對機車的運行情況與狀態進行真實反映。

4.2基于單片機的轉速測量技術

在防爆柴油機單軌吊機車轉速測量技術中，采用單片機與外圍電路，依靠光電傳感器技術，以數字脈沖式測速作為發展主流。采用單片機技術可以對整個轉速范圍進行高精確度測量，對于信號的檢出與處理均采用數字技術，也有利于與計算機接口進行通信，抗干擾能力強，不需要調零操作。

4.3基于單片機的機車狀態檢測技術

防爆柴油機單軌吊機車的軸溫監測報警裝置是其安全穩定運行的重要手段，目前軸報裝置多采用單總線數字溫度傳感器，把控制線、地址線與數據線合為一體，一根線接很多個數字溫度傳感器。但測溫線路中一個溫度傳感器連接線短路的話將會造成整個軸報裝置的失效，為確保單軌吊機車的運行可靠穩定，需要進行狀態監測。

測溫線路檢測儀由數據線電壓測量電路、測溫線路絕緣電阻測量電路與顯示電路、單片機最小系統組成。單片機系統包括單片機、時鐘電路、自動復位電路等。數據線電壓測量電路由A/D轉換電路、二進制計數器、開關與電阻組成，轉換電路利用可調精密電壓基準LM431來作為參考電壓源。

4.4壓力檢測與預警

防爆柴油機單軌吊機車的液壓傳動系統主要包括起動用液壓回路、主傳動回路、機車制動回路與起吊轉換回路、驅動輪擠壓回路等。以PV183軸向變量柱塞泵為主泵的閉式液壓系統驅動馬達為定量柱塞馬達，由三套驅動部組成，并聯于主傳動系統，系統工作壓力為24MPa。通過單片機壓力傳感器可以對壓力進行準確監測。通過系統中設定的壓力值，在超出相應的設定值后，會在顯示器中進行顯示，并發出報警聲，提示操作人員進行關注或采取進一步措施。

5.結語

單片機在普通小型汽車的應用為大型工程機械設備中的應用奠定了基礎。隨著科學技術的不斷發展，單片機可以對單軌吊機車的運行參數進行準確記錄，對于轉速、壓力等進行準確檢測，一旦超出相應的設定值，將會出現報警。目前單片機在機車應用中的研究進一步發展，將會進一步推動煤礦工程設備行業的前進。

參考文獻：

[1]謝子家，李建升.DC120Y防爆柴油機單軌吊機車的研制與應用[J].山東煤炭科技，2011，05：51-52.

[2]潘越，趙卓云，郭光明，李長偉，鄭金良.防爆柴油機單軌吊電控系統的設計[J].礦山機械，2013，11：32-35.