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摘 要 本文主要从传统提升机控制系统入手，分析了其存在的问题，接着介绍了PIC单片机的各种优点和PIC单片机在矿井提升机中的工作原理，并和传统老式提升机简单的进行了比较。
关键词 PIC单片机；提升机；控制系统
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-085-2
矿井提升机的控制系统长期以来使用的都是直流拖动的方式，但是这一模拟系统的不足随着社会的发展日益显现，对矿井提升机控制系统数字化的改造势在必行。PIC单片机由于价格低、体积小、抗干扰性高、运行速度快等特点广泛的被控制系统所采用。在控制系统中，单片机起主要作用的环节分别是启动、停车、换速等。一般的电器控制都需要选层器和中间继电器等控制设备，而单片机系统可以完全舍掉这一过程，从而克服了设备过多，使用和维护不方便的缺点，减少成本的投入。
1 矿井提升机控制系统出现的问题
提升机是矿井进行生产活动的主要设备，其控制系统可靠与否直接影响着矿井的生产安全。矿井提升机一般采用直流拖动的形式，运用的系统属于所谓的模拟系统。实践证明，这一模拟结构存有各种不利因素。例如，一旦确定了系统的控制回路，控制参数便无法进行调整，难以达到优化控制。机器内部的温度变化容易造成保护电路的“零漂”现象，不断变化的环境温度也会对绝缘电阻产生影响，改变系统的性能。系统设备内部的电路非常复杂，分立元件众多，容易发生故障，无法确保它的可靠性，因而使削弱了控制系统的精确度，降低了它的安全性能。电控系统发生故障时，其诊断能力低下，对出现的故障的部位和故障的类型无法做出快速、及时的定位。
封闭式的控制系统间的通信协议大多不符合规范，更不具有透明化；用于信息传输的各种设备接口各种样式的都有，不具有统一性；设备的软件功能各不相同，无法更换。系统中传感器的信息属于标准信号，这种标准信号在接受的时候会消耗控制站里的大量计数器，费用的高低和通道的多少成正比，而且现行的仪器的只能进行单一信号的接收和传送，还无法实现通讯的功能。系统内部结构分布有复杂的线路，无论哪一个结构中的电缆出现故障，将会消耗大量的人力和物力，检查维护困难，容易增加成本开支。交流调速系统中的电气控制一般使用的是版式结构，它的体积比较大，在使用时产生的噪声高，而且接线端柱都暴露在外面，时刻威胁到生产的安全。因此，非常有必要对提升机的控制系统进行改造。
2 PIC单片机的优点
PIC单片机所使用的是哈佛总线结构，这一结构对于提取流水作业的指令性实现是十分方便的。具体是在执行其中一条指令的时候，也能对另外一条指令发出取指令的操作，这有利于实现指令的单周期化和单字节化，从而提高CPU执行任务的速度。PIC单片机里的数据总线通常是和指令總线是分开的，而且它们的宽度也不相同，数据存储器和程序存储器二者的寻址空间也是分开相互独立的，这两种存储器的宽度自然也不同。如此设计的原因是可以保证数据空间安全、提高运行速度，还可以使指令全部实现单字节化。
PIC单片机的寻址方式十分简单，一共才有四种，这包括立即数寻址、位寻址、直接寻址、寄存器间接寻址。而其他形式的单片机的寻址方式则要比它多很多，例如68HC05单片机共有六种。PIC单片机另外一个突出特征是指令系统技术精简。PIC单片机具备的指令系统相对于其他单片机指令系统的指令要少得多，一共才有35条指令。在存储空间相同的情况下，PIC单片机能够存储更多的指令。还有一点是这种单片机的运行速度非常之高，这主要归功于哈佛总线结构的使用和读取、执行指令的时候运用流水线的方式。PIC单片机还是世界上至今为止消耗功率最低的品种之一，这也是它的一种优势。
3 PIC单片机在矿井提升机中的应用
PIC单片机的系统核心是由PIC16f产品的16位单片机构成，在工作中主要执行的任务是产生并形成正弦脉宽调制波和运行时需要的理想的速度曲线；依照光电编码盘里的输入信息算出提升机的运转速度，然后和事先设定好了的速度值进行比较，再按照结果对调制波进行宽度调整，确保提升机依照理想化设定的速度曲线正常运行。光电编码盘的作用主要是为了测量提升机在运行时的运转速度，它输出的脉冲信号和转速是成正比的，这种脉冲信号输入进单片机里的EPA，然后进行速度的反馈。
提升机在工作运行过程中通常包括加速、匀速、减速三个阶段。传统形式的矿井提升机使用的大都是积分器式的电路，一般都设置启动与制动的时间，因此导致在制动过程中容易出现速度曲线爬行的状况，从而降低矿井提升机的工作效率。在这个系统中，往往是由程序来完成速度给定，由所使用的提升机具有的性能具体确定工作使各种运行中的速度，并把他们编写成程序，然后输入到单机片里。矿井提升机在工作运行时参照理想曲线的准则，在减速阶段时依照来自光电编码盘里的信号进行提升机位置的判断，单片机发出一系列减速信号，然后系统在进行自动调速，实现停靠。
提升机的控制功能是靠单机片直接完成的，单机片输出的调制波能够驱动各种型号的电机。在这一系统中，供给电机使用的正弦电主要是通过对单片机输出的调制波形给以控制，然后经过电机处理形成的。提升机运行速度的检测设备是光电编码盘，每当电机转动一圈的时候，光电编码盘就会及时的输出脉冲数，经过计数处理，就能得到电机的运行速度。
4 硬件和软件的结构设计
提升机的控制系统程序结构为模块化，内部程序的功能分别是按键响应的完成和处理、读取并处理提升机的水平位置、显示提升机的位置和电铃信息。系统程序在设计时遵循的原则是，不论提升机的位置是在上行还是下行状态，或者是一种等待的状态，主程序都能够循环使用内部的各个程序，确保提升机能够得到及时的反馈并顺利运行。由于当前水平、目的水平和电铃等重要信息需要存放在固定位置上，所以要留有特定的内存空间来存放这些信息。
控制系统所使用的单片机还可以和微机通讯，甚至进行远距离的监视。CPU本身的接口无法满足需要，可以通过在电路中设置芯片，增加接口的办法来解决这一问题。控制系统中，在输出控制信号之后，要经由三极管进行放大处理，进而驱动继电器。受到继电器驱动的交流接触器会发出动作控制电机的启动和换速，最后带动提升机的运动。
系统设置的电路还支持与微机的单向通讯，即控制器每隔一定的时间就会向微机输送定量的数据。这些数据的内容通常是提升机各类信息状态、工作状态数据，还包括提升机工作结束的信息。通过查看微机监控器发送过来的信息就可以检查提升机在进行工作时的状态，这种方式十分方便。在系统控制器和通讯电路之间，使用了一种光电隔离的保护措施。在不需要断电的前提下，就可以和微机进行连接、断开的操作，微机使用的系统抗干扰性也非常强。
5 结束语
通过对单片机的分析，结合提升机的具体操作步骤，在充分利用软硬件的基础之上，再加入高质量的抗干扰性，提升机的控制系统在设置了PIC单片机之后，与传统的提升机相比，控制系统得以完善，运行过程更加简单，运行更加的安全，功能得到了极大的提高，效率更高，经济效益更加明显。
参考文献
[1]李伟.矿井提升机控制系统设计[D].太原理工大学，2010.
[2]周广兴.单片机在矿井提升机打点器中的应用[J].煤矿机械，2009（7）：32-34.
关键词 PIC单片机；提升机；控制系统
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-085-2
矿井提升机的控制系统长期以来使用的都是直流拖动的方式，但是这一模拟系统的不足随着社会的发展日益显现，对矿井提升机控制系统数字化的改造势在必行。PIC单片机由于价格低、体积小、抗干扰性高、运行速度快等特点广泛的被控制系统所采用。在控制系统中，单片机起主要作用的环节分别是启动、停车、换速等。一般的电器控制都需要选层器和中间继电器等控制设备，而单片机系统可以完全舍掉这一过程，从而克服了设备过多，使用和维护不方便的缺点，减少成本的投入。
1 矿井提升机控制系统出现的问题
提升机是矿井进行生产活动的主要设备，其控制系统可靠与否直接影响着矿井的生产安全。矿井提升机一般采用直流拖动的形式，运用的系统属于所谓的模拟系统。实践证明，这一模拟结构存有各种不利因素。例如，一旦确定了系统的控制回路，控制参数便无法进行调整，难以达到优化控制。机器内部的温度变化容易造成保护电路的“零漂”现象，不断变化的环境温度也会对绝缘电阻产生影响，改变系统的性能。系统设备内部的电路非常复杂，分立元件众多，容易发生故障，无法确保它的可靠性，因而使削弱了控制系统的精确度，降低了它的安全性能。电控系统发生故障时，其诊断能力低下，对出现的故障的部位和故障的类型无法做出快速、及时的定位。
封闭式的控制系统间的通信协议大多不符合规范，更不具有透明化；用于信息传输的各种设备接口各种样式的都有，不具有统一性；设备的软件功能各不相同，无法更换。系统中传感器的信息属于标准信号，这种标准信号在接受的时候会消耗控制站里的大量计数器，费用的高低和通道的多少成正比，而且现行的仪器的只能进行单一信号的接收和传送，还无法实现通讯的功能。系统内部结构分布有复杂的线路，无论哪一个结构中的电缆出现故障，将会消耗大量的人力和物力，检查维护困难，容易增加成本开支。交流调速系统中的电气控制一般使用的是版式结构，它的体积比较大，在使用时产生的噪声高，而且接线端柱都暴露在外面，时刻威胁到生产的安全。因此，非常有必要对提升机的控制系统进行改造。
2 PIC单片机的优点
PIC单片机所使用的是哈佛总线结构，这一结构对于提取流水作业的指令性实现是十分方便的。具体是在执行其中一条指令的时候，也能对另外一条指令发出取指令的操作，这有利于实现指令的单周期化和单字节化，从而提高CPU执行任务的速度。PIC单片机里的数据总线通常是和指令總线是分开的，而且它们的宽度也不相同，数据存储器和程序存储器二者的寻址空间也是分开相互独立的，这两种存储器的宽度自然也不同。如此设计的原因是可以保证数据空间安全、提高运行速度，还可以使指令全部实现单字节化。
PIC单片机的寻址方式十分简单，一共才有四种，这包括立即数寻址、位寻址、直接寻址、寄存器间接寻址。而其他形式的单片机的寻址方式则要比它多很多，例如68HC05单片机共有六种。PIC单片机另外一个突出特征是指令系统技术精简。PIC单片机具备的指令系统相对于其他单片机指令系统的指令要少得多，一共才有35条指令。在存储空间相同的情况下，PIC单片机能够存储更多的指令。还有一点是这种单片机的运行速度非常之高，这主要归功于哈佛总线结构的使用和读取、执行指令的时候运用流水线的方式。PIC单片机还是世界上至今为止消耗功率最低的品种之一，这也是它的一种优势。
3 PIC单片机在矿井提升机中的应用
PIC单片机的系统核心是由PIC16f产品的16位单片机构成，在工作中主要执行的任务是产生并形成正弦脉宽调制波和运行时需要的理想的速度曲线；依照光电编码盘里的输入信息算出提升机的运转速度，然后和事先设定好了的速度值进行比较，再按照结果对调制波进行宽度调整，确保提升机依照理想化设定的速度曲线正常运行。光电编码盘的作用主要是为了测量提升机在运行时的运转速度，它输出的脉冲信号和转速是成正比的，这种脉冲信号输入进单片机里的EPA，然后进行速度的反馈。
提升机在工作运行过程中通常包括加速、匀速、减速三个阶段。传统形式的矿井提升机使用的大都是积分器式的电路，一般都设置启动与制动的时间，因此导致在制动过程中容易出现速度曲线爬行的状况，从而降低矿井提升机的工作效率。在这个系统中，往往是由程序来完成速度给定，由所使用的提升机具有的性能具体确定工作使各种运行中的速度，并把他们编写成程序，然后输入到单机片里。矿井提升机在工作运行时参照理想曲线的准则，在减速阶段时依照来自光电编码盘里的信号进行提升机位置的判断，单片机发出一系列减速信号，然后系统在进行自动调速，实现停靠。
提升机的控制功能是靠单机片直接完成的，单机片输出的调制波能够驱动各种型号的电机。在这一系统中，供给电机使用的正弦电主要是通过对单片机输出的调制波形给以控制，然后经过电机处理形成的。提升机运行速度的检测设备是光电编码盘，每当电机转动一圈的时候，光电编码盘就会及时的输出脉冲数，经过计数处理，就能得到电机的运行速度。
4 硬件和软件的结构设计
提升机的控制系统程序结构为模块化，内部程序的功能分别是按键响应的完成和处理、读取并处理提升机的水平位置、显示提升机的位置和电铃信息。系统程序在设计时遵循的原则是，不论提升机的位置是在上行还是下行状态，或者是一种等待的状态，主程序都能够循环使用内部的各个程序，确保提升机能够得到及时的反馈并顺利运行。由于当前水平、目的水平和电铃等重要信息需要存放在固定位置上，所以要留有特定的内存空间来存放这些信息。
控制系统所使用的单片机还可以和微机通讯，甚至进行远距离的监视。CPU本身的接口无法满足需要，可以通过在电路中设置芯片，增加接口的办法来解决这一问题。控制系统中，在输出控制信号之后，要经由三极管进行放大处理，进而驱动继电器。受到继电器驱动的交流接触器会发出动作控制电机的启动和换速，最后带动提升机的运动。
系统设置的电路还支持与微机的单向通讯，即控制器每隔一定的时间就会向微机输送定量的数据。这些数据的内容通常是提升机各类信息状态、工作状态数据，还包括提升机工作结束的信息。通过查看微机监控器发送过来的信息就可以检查提升机在进行工作时的状态，这种方式十分方便。在系统控制器和通讯电路之间，使用了一种光电隔离的保护措施。在不需要断电的前提下，就可以和微机进行连接、断开的操作，微机使用的系统抗干扰性也非常强。
5 结束语
通过对单片机的分析，结合提升机的具体操作步骤，在充分利用软硬件的基础之上，再加入高质量的抗干扰性，提升机的控制系统在设置了PIC单片机之后，与传统的提升机相比，控制系统得以完善，运行过程更加简单，运行更加的安全，功能得到了极大的提高，效率更高，经济效益更加明显。
参考文献
[1]李伟.矿井提升机控制系统设计[D].太原理工大学，2010.
[2]周广兴.单片机在矿井提升机打点器中的应用[J].煤矿机械，2009（7）：32-34.