安防报警系统在萃取液面控制中的研究与设计

刘志信，王文，郭金妹，黄小群，戴裕龙

安防报警系统在萃取液面控制中的研究与设计

刘志信1，王文1，郭金妹2，黄小群1，戴裕龙1

（1.江西金世纪新材料股份有限公司，江西 南昌 330000；2.江西应用技术职业学院，江西 赣州 343000）

为了有效提高产品质量和减少工作人员工作量，在研究传统萃取技术的基础上，设计了萃取液面报警系统对萃取液面实现实时智能监控的方法。系统通过干簧管不断采集萃取液面信号，当液面出现液位过高的故障时，将信号送至报警模块中进行初步分析，同时通讯主机采集报警信号，将信号送至上位机进行实时显示，并通过声光报警器和电子地图对故障信号进行有效提示，实现对萃取液面故障的自动报警智能控制。相较于传统方法，此设计有效杜绝了液位过高导致液体外溢的故障，极大提高了产品质量和工作人员工作效率。

安防报警系统；萃取液面控制；智能控制；萃取区

1 引言

在湿法物料冶炼过程中，萃取是控制过程中主要的工序。萃取槽萃取时需使用各种电器设备，如搅拌电机、搅拌皮带、搅拌浆等，这些设备在长时间工作中容易出现电机故障、传动皮带断开、搅拌浆脱落、浆叶断裂等系列问题。出现故障时，萃取槽内前级设备注入的原液不断增加，后级设备由于电机故障没有抽力导致液位不断上升，如果发现不及时，料液就会溢出萃取槽，导致产品质量事故和贵重料液的损耗。

为了解决这一故障，传统的做法是采用人工定期巡查。但这也只能发现电机和传送皮带等设备的表面故障，而诸如搅拌浆脱落或浆叶断裂等在槽体内的故障，难以被及时发现，实际生产中全凭工人的工作经验来判断。传统做法不仅会增加员工劳动强度，而且也无法完全杜绝萃取槽内萃取液体外溢，因此，针对上述问题，较多企业在不断寻求新的技术和方法。

本文立足于当前企业现状，结合传统技术的不足，提出了一种采用安防报警系统对萃取液面实现实时监控的方法。本系统将安防报警系统应用于物料萃取液面的监控过程中，实现了对萃取液面的智能监控，有效提高了产品质量和员工工作效率。

2 系统总体设计

为减轻员工劳动强度，保证生产正常有序进行，解决因设备故障原因引起冒槽等问题，本文对传统萃取控制工序做了改进。主要采取的技术方案是利用市场上技术比较成熟的安防报警系统，结合干簧管的工作原理，让它们有机联系起来，组成萃取液面报警系统。萃取液面报警系统包括上位机、通讯主机、报警模块、声光报警器、萃取槽内的干簧管和浮球，以及为了增加监控数量而在通讯主机上连接的中继器。

系统的结构如图1所示。

图1 系统的结构示意图

通讯主机为系统核心部件；干簧管为探测设备；报警模块主要采集报警信号，并将信号送给主机处理；声光报警器和电子地图为输出信号。通讯主机建立在多级通讯网络平台上，可接收萃取区报警装置各报警点的报警信号，通过总线方式对开关信号进行传输和处理，具有报警响应时间短、系统容量大、可靠性高、数据安全、扩充性强、施工简单、操作方便等特点。各报警点输出的报警信号为开关信号，是干簧管在永久磁铁中通过上下移动而产生的开关状态变化所产生的信号。开关信号具体的触发过程为：触发浮球内的永久性磁铁伴随着液位的升高而升高，慢慢靠近上方固定好的干簧管，其中干簧管在预设时可以为常开或常闭状态的一种，且所有的萃取区报警装置的干簧管必须保持一致的预设状态。当不同萃取槽的触发浮球上升到预设的报警液位时，使干簧管改变原来的开关状态，进而触发报警，通讯主机上的指示灯可显示模块的对应位置，同时萃取槽的指示灯也可单独亮起报警灯。为了给工作人员更强的提示，本系统还在指示灯显示模块上增加声光报警器，只要指示灯显示模块中的任一指示灯的报警灯亮起，声光报警器便会触发启动。

为了增加通讯主机的监控萃取槽的监控数量，系统采用中继器对信号进行放大，采取更多萃取区报警装置的报警信号。一个报警系统主机最多可接1 024个报警区，通讯距离可达2 400 m。同时配合指示灯显示模块的指示灯指示，可根据现场实景实现的电子地图，对报警点一目了然，极大地提高了工作人员的监控和处理故障效率。

3 触发系统设计

本系统的触发系统由干簧管和浮球组成。具体结构如下：先在萃取槽内固定PVC管，与槽内的液体有相对接触的位置；并将干簧管固定在PVC管里，深度为萃取槽需触发报警的液位高度；同时用PVC材质做—个圆形可沿PVC管上下无磨擦运动的浮球，将永久性磁铁置于触发浮球内。干簧管通过10 kΩ电阻将信号送入报警装置，其中接入电阻的作用为减小信号对系统的干扰。

干簧管的接线如图2所示。

图2 干簧管接线图

当萃取液面发生故障时，液面升高，浮球跟着升高，到达预警位置时，浮球内永久性磁铁触发干簧管，使得开关信号常开闭或者常闭开。报警装置接到干簧管的开关信号，并将信号传输至通讯主机，而主机上设有与报警设备相对应的指示灯和声光报警器，进而实现对故障萃取液面的实时监控和报警。

4 通讯主机设计

本系统采用的通讯主机型号为ZTTM-AL2400的通讯模块。在实际连接中，根据通讯主机AL2400的型号可任意设定多个功能区，其本身带有8个报警点，同时可通过总线扩展至1 024个报警点。系统对报警区进行分区管理，最多有128个分区。系统采用双绞线输出，通过中继对报警点进行扩展，通讯距离支持双通讯总线输出，最长可达2 400 m。通讯模块采用RS232通讯线与上位机电脑进行连接，工作人员通过上位机可对报警信号进行实时显示和监控。当AL2400通讯主机采集到报警信号，将报警信号输出，驱动声光报警器发出声光报警和报警灯光电子地图显示。中继器对信号进行放大，提升了总线带载能力。中继器可将1个进线通道分成8个出线通道，各个出线通道可带1～128台报警设备，且每个出线通道通讯距离都可达到1 200 m。系统通讯线路如图3所示。

图3 干系统通讯线路图

5 结束语

与传统技术相比，本技术新颖，在萃取工序的每个萃取槽上都设置了单独的萃取区报警装置，可以准确高效地监测每个萃取槽的液位是否过高，一旦过高就及时反馈至通讯主机的指示灯显示模块上。指示灯显示模块构建了一个电子地图，并发出声光报警进行有效提示，使工作人员只需通过观看显示屏来完成监测工作，通过声光报警器及时发现和解决故障，在极大提高工作效率的同时，也提高了萃取区监控的准确性，杜绝了萃取槽内液体因设备问题而外溢。本文将安防报警系统应用于物料萃取液面的监控过程中，实现了对萃取液面的智能监控，极大降低了工作人员工作强度，提高了产品质量，具有一定的推广应用价值。

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2095－6835（2020）10－0143－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.064

〔编辑：严丽琴〕