安防報(bào)警系統(tǒng)在萃取液面控制中的研究與設(shè)計(jì)

劉志信，王文，郭金妹，黃小群，戴裕龍

安防報(bào)警系統(tǒng)在萃取液面控制中的研究與設(shè)計(jì)

劉志信1，王文1，郭金妹2，黃小群1，戴裕龍1

（1.江西金世紀(jì)新材料股份有限公司，江西 南昌 330000；2.江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 343000）

為了有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和減少工作人員工作量，在研究傳統(tǒng)萃取技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了萃取液面報(bào)警系統(tǒng)對(duì)萃取液面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能監(jiān)控的方法。系統(tǒng)通過(guò)干簧管不斷采集萃取液面信號(hào)，當(dāng)液面出現(xiàn)液位過(guò)高的故障時(shí)，將信號(hào)送至報(bào)警模塊中進(jìn)行初步分析，同時(shí)通訊主機(jī)采集報(bào)警信號(hào)，將信號(hào)送至上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并通過(guò)聲光報(bào)警器和電子地圖對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行有效提示，實(shí)現(xiàn)對(duì)萃取液面故障的自動(dòng)報(bào)警智能控制。相較于傳統(tǒng)方法，此設(shè)計(jì)有效杜絕了液位過(guò)高導(dǎo)致液體外溢的故障，極大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作人員工作效率。

安防報(bào)警系統(tǒng)；萃取液面控制；智能控制；萃取區(qū)

1 引言

在濕法物料冶煉過(guò)程中，萃取是控制過(guò)程中主要的工序。萃取槽萃取時(shí)需使用各種電器設(shè)備，如攪拌電機(jī)、攪拌皮帶、攪拌漿等，這些設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間工作中容易出現(xiàn)電機(jī)故障、傳動(dòng)皮帶斷開(kāi)、攪拌漿脫落、漿葉斷裂等系列問(wèn)題。出現(xiàn)故障時(shí)，萃取槽內(nèi)前級(jí)設(shè)備注入的原液不斷增加，后級(jí)設(shè)備由于電機(jī)故障沒(méi)有抽力導(dǎo)致液位不斷上升，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，料液就會(huì)溢出萃取槽，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量事故和貴重料液的損耗。

為了解決這一故障，傳統(tǒng)的做法是采用人工定期巡查。但這也只能發(fā)現(xiàn)電機(jī)和傳送皮帶等設(shè)備的表面故障，而諸如攪拌漿脫落或漿葉斷裂等在槽體內(nèi)的故障，難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際生產(chǎn)中全憑工人的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。傳統(tǒng)做法不僅會(huì)增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也無(wú)法完全杜絕萃取槽內(nèi)萃取液體外溢，因此，針對(duì)上述問(wèn)題，較多企業(yè)在不斷尋求新的技術(shù)和方法。

本文立足于當(dāng)前企業(yè)現(xiàn)狀，結(jié)合傳統(tǒng)技術(shù)的不足，提出了一種采用安防報(bào)警系統(tǒng)對(duì)萃取液面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法。本系統(tǒng)將安防報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用于物料萃取液面的監(jiān)控過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)萃取液面的智能監(jiān)控，有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量和員工工作效率。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)正常有序進(jìn)行，解決因設(shè)備故障原因引起冒槽等問(wèn)題，本文對(duì)傳統(tǒng)萃取控制工序做了改進(jìn)。主要采取的技術(shù)方案是利用市場(chǎng)上技術(shù)比較成熟的安防報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合干簧管的工作原理，讓它們有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，組成萃取液面報(bào)警系統(tǒng)。萃取液面報(bào)警系統(tǒng)包括上位機(jī)、通訊主機(jī)、報(bào)警模塊、聲光報(bào)警器、萃取槽內(nèi)的干簧管和浮球，以及為了增加監(jiān)控?cái)?shù)量而在通訊主機(jī)上連接的中繼器。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

通訊主機(jī)為系統(tǒng)核心部件；干簧管為探測(cè)設(shè)備；報(bào)警模塊主要采集報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)送給主機(jī)處理；聲光報(bào)警器和電子地圖為輸出信號(hào)。通訊主機(jī)建立在多級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，可接收萃取區(qū)報(bào)警裝置各報(bào)警點(diǎn)的報(bào)警信號(hào)，通過(guò)總線方式對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行傳輸和處理，具有報(bào)警響應(yīng)時(shí)間短、系統(tǒng)容量大、可靠性高、數(shù)據(jù)安全、擴(kuò)充性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)。各報(bào)警點(diǎn)輸出的報(bào)警信號(hào)為開(kāi)關(guān)信號(hào)，是干簧管在永久磁鐵中通過(guò)上下移動(dòng)而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化所產(chǎn)生的信號(hào)。開(kāi)關(guān)信號(hào)具體的觸發(fā)過(guò)程為：觸發(fā)浮球內(nèi)的永久性磁鐵伴隨著液位的升高而升高，慢慢靠近上方固定好的干簧管，其中干簧管在預(yù)設(shè)時(shí)可以為常開(kāi)或常閉狀態(tài)的一種，且所有的萃取區(qū)報(bào)警裝置的干簧管必須保持一致的預(yù)設(shè)狀態(tài)。當(dāng)不同萃取槽的觸發(fā)浮球上升到預(yù)設(shè)的報(bào)警液位時(shí)，使干簧管改變?cè)瓉?lái)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警，通訊主機(jī)上的指示燈可顯示模塊的對(duì)應(yīng)位置，同時(shí)萃取槽的指示燈也可單獨(dú)亮起報(bào)警燈。為了給工作人員更強(qiáng)的提示，本系統(tǒng)還在指示燈顯示模塊上增加聲光報(bào)警器，只要指示燈顯示模塊中的任一指示燈的報(bào)警燈亮起，聲光報(bào)警器便會(huì)觸發(fā)啟動(dòng)。

為了增加通訊主機(jī)的監(jiān)控萃取槽的監(jiān)控?cái)?shù)量，系統(tǒng)采用中繼器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，采取更多萃取區(qū)報(bào)警裝置的報(bào)警信號(hào)。一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)最多可接1 024個(gè)報(bào)警區(qū)，通訊距離可達(dá)2 400 m。同時(shí)配合指示燈顯示模塊的指示燈指示，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景實(shí)現(xiàn)的電子地圖，對(duì)報(bào)警點(diǎn)一目了然，極大地提高了工作人員的監(jiān)控和處理故障效率。

3 觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的觸發(fā)系統(tǒng)由干簧管和浮球組成。具體結(jié)構(gòu)如下：先在萃取槽內(nèi)固定PVC管，與槽內(nèi)的液體有相對(duì)接觸的位置；并將干簧管固定在PVC管里，深度為萃取槽需觸發(fā)報(bào)警的液位高度；同時(shí)用PVC材質(zhì)做—個(gè)圓形可沿PVC管上下無(wú)磨擦運(yùn)動(dòng)的浮球，將永久性磁鐵置于觸發(fā)浮球內(nèi)。干簧管通過(guò)10 kΩ電阻將信號(hào)送入報(bào)警裝置，其中接入電阻的作用為減小信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾。

干簧管的接線如圖2所示。

圖2 干簧管接線圖

當(dāng)萃取液面發(fā)生故障時(shí)，液面升高，浮球跟著升高，到達(dá)預(yù)警位置時(shí)，浮球內(nèi)永久性磁鐵觸發(fā)干簧管，使得開(kāi)關(guān)信號(hào)常開(kāi)閉或者常閉開(kāi)。報(bào)警裝置接到干簧管的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并將信號(hào)傳輸至通訊主機(jī)，而主機(jī)上設(shè)有與報(bào)警設(shè)備相對(duì)應(yīng)的指示燈和聲光報(bào)警器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障萃取液面的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警。

4 通訊主機(jī)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的通訊主機(jī)型號(hào)為ZTTM-AL2400的通訊模塊。在實(shí)際連接中，根據(jù)通訊主機(jī)AL2400的型號(hào)可任意設(shè)定多個(gè)功能區(qū)，其本身帶有8個(gè)報(bào)警點(diǎn)，同時(shí)可通過(guò)總線擴(kuò)展至1 024個(gè)報(bào)警點(diǎn)。系統(tǒng)對(duì)報(bào)警區(qū)進(jìn)行分區(qū)管理，最多有128個(gè)分區(qū)。系統(tǒng)采用雙絞線輸出，通過(guò)中繼對(duì)報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，通訊距離支持雙通訊總線輸出，最長(zhǎng)可達(dá)2 400 m。通訊模塊采用RS232通訊線與上位機(jī)電腦進(jìn)行連接，工作人員通過(guò)上位機(jī)可對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控。當(dāng)AL2400通訊主機(jī)采集到報(bào)警信號(hào)，將報(bào)警信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警和報(bào)警燈光電子地圖顯示。中繼器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，提升了總線帶載能力。中繼器可將1個(gè)進(jìn)線通道分成8個(gè)出線通道，各個(gè)出線通道可帶1～128臺(tái)報(bào)警設(shè)備，且每個(gè)出線通道通訊距離都可達(dá)到1 200 m。系統(tǒng)通訊線路如圖3所示。

圖3 干系統(tǒng)通訊線路圖

5 結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本技術(shù)新穎，在萃取工序的每個(gè)萃取槽上都設(shè)置了單獨(dú)的萃取區(qū)報(bào)警裝置，可以準(zhǔn)確高效地監(jiān)測(cè)每個(gè)萃取槽的液位是否過(guò)高，一旦過(guò)高就及時(shí)反饋至通訊主機(jī)的指示燈顯示模塊上。指示燈顯示模塊構(gòu)建了一個(gè)電子地圖，并發(fā)出聲光報(bào)警進(jìn)行有效提示，使工作人員只需通過(guò)觀看顯示屏來(lái)完成監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)聲光報(bào)警器及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障，在極大提高工作效率的同時(shí)，也提高了萃取區(qū)監(jiān)控的準(zhǔn)確性，杜絕了萃取槽內(nèi)液體因設(shè)備問(wèn)題而外溢。本文將安防報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用于物料萃取液面的監(jiān)控過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)萃取液面的智能監(jiān)控，極大降低了工作人員工作強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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2095－6835（2020）10－0143－02

TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.064

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕