液氯鋼瓶智能充裝及管理系統(tǒng)

董樹巍

（梅特勒-托利多（常州）測量技術(shù)有限公司，江蘇常州213125）

液氯鋼瓶智能充裝及管理系統(tǒng)

董樹巍

（梅特勒-托利多（常州）測量技術(shù)有限公司，江蘇常州213125）

介紹了一種新的液氯鋼瓶定值充裝模式，采用電子標(biāo)簽技術(shù)、總線通信技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，實現(xiàn)了液氯鋼瓶超期使用或超期未檢的自動檢查、液氯的自動定值充裝、鋼瓶檔案管理和流轉(zhuǎn)管理，大大降低了人為因素的影響，提高了工作效率和安全生產(chǎn)系數(shù)，提升了鋼瓶管理水平。

液氯鋼瓶；智能；電子標(biāo)簽；定值充裝；總線通信

液氯是化工生產(chǎn)的重要原料，同時也是有毒、有害、有腐蝕性的危險化學(xué)品[1]。在液氯鋼瓶充裝環(huán)節(jié)存在一些突出問題，主要表現(xiàn)：（1）充裝前后沒有對鋼瓶進行必要的檢查；（2）在充裝過程中對充裝量的控制不合格，過量充裝現(xiàn)象依然存在；（3）對超過使用年限的鋼瓶、超期未檢的鋼瓶、未進行使用登記的鋼瓶或其他不合格鋼瓶進行充裝等。從目前統(tǒng)計的液氯鋼瓶事故原因來看，也主要集中在這幾個方面。

針對液氯等危險化學(xué)品，國務(wù)院專門頒布了《危險化學(xué)品安全管理條例》，涉及危險化學(xué)品的生產(chǎn)、經(jīng)營、運輸、貯存、使用和處置廢棄等多個環(huán)節(jié)，為當(dāng)前的危險化學(xué)品的安全管理提供了法律依據(jù)，而液氯鋼瓶智能充裝及管理系統(tǒng)，則為該條例在氯堿行業(yè)的貫徹落實提供了可靠的技術(shù)保障。

1 液氯鋼瓶充裝控制模式介紹

當(dāng)前廣泛使用的充裝模式主要有手工模式和自動模式。

1.1 手工模式

鋼瓶上秤后，手工連接充裝料管，手工打開閥門，操作人員要一直關(guān)注著儀表顯示的重量變化，到目標(biāo)充裝量后手工關(guān)閉閥門，手工記錄下該瓶的液氯充裝量。該充裝模式很難保證充裝精度，欠充或過充現(xiàn)象十分常見，需要的操作人員較多，而且人員精神高度緊張，很容易疲勞和出差錯。

1.2 自動模式

自動模式是一種最常見的鋼瓶自動充裝控制模式，通常是由儀表或PLC來做控制器，充裝流程和閥門的開關(guān)由控制器執(zhí)行。鋼瓶上秤等準備工作完成后，輸入目標(biāo)充值量，操作人員按下“開始充裝”按鈕后，系統(tǒng)自動打開閥門進行充裝，到提前報警值時可以聲光警示，到目標(biāo)充裝量后自動關(guān)閉閥門。

該充裝模式把操作人員從繁重的工作中解脫出來，減少了人員，降低了勞動強度，提高了工作效率，并且保證了物料充裝精度，如果配以管理計算機，充裝數(shù)據(jù)和復(fù)檢數(shù)據(jù)可以顯示、保存、打印和追溯。但它也有不足之處，操作人員只能根據(jù)鋼瓶外觀來判斷是否可以充裝，對于超過檢驗期或超過使用期的鋼瓶無法在充裝前確認，存在安全隱患。

1.3 智能模式

智能模式是一種新的鋼瓶充裝控制模式。對于將要充裝的鋼瓶，操作人員只需掃描一下標(biāo)簽，就能提前自動檢測是否超期未檢或超過使用期，如有故障，則報警并禁止充裝，能自動檢測鋼瓶內(nèi)的殘液并根據(jù)殘液值計算充裝目標(biāo)值，有效地避免了超量殘液造成的過充情況。如果閥門關(guān)閉后仍然有重量增加，則可能是閥門泄漏，系統(tǒng)則會自動聲光報警提示并記錄在數(shù)據(jù)庫。充裝完成后，可以把充裝數(shù)據(jù)、復(fù)檢數(shù)據(jù)等回寫到鋼瓶標(biāo)簽，供鋼瓶運輸、存放等全程追溯。系統(tǒng)通過眾多的先進措施，提高了液氯充裝的工作效率和安全系數(shù)。

2 鋼瓶智能充裝和管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

整個鋼瓶智能充裝和管理系統(tǒng)可以分為3層，即現(xiàn)場控制層、企業(yè)管理層和Internet層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

最底層為現(xiàn)場控制層，主要包括稱重控制單元、手持機及鋼瓶標(biāo)簽。稱重控制單元包括秤臺、稱重儀表、可編程控制器、顯示屏以及按鈕指示燈等，PLC通過DP通訊模塊接入ProfibusDP現(xiàn)場總線，與鋼瓶管理系統(tǒng)進行交互通訊，同時還能接入DCS系統(tǒng)。

標(biāo)簽識別及傳輸系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、無線標(biāo)簽識別器、無線通訊基站和標(biāo)簽管理系統(tǒng)等組成。

無線通信基站安裝在充裝現(xiàn)場，和數(shù)據(jù)中心采用Ethernet連接，與識別器之間進行無線以太網(wǎng)通信。

中間層為工廠管理層，鋼瓶管理系統(tǒng)把鋼瓶信息、充裝數(shù)據(jù)在本地顯示和保存，并同時將這些數(shù)據(jù)通過企業(yè)網(wǎng)（Intranet）上傳到MIS（企業(yè)管理系統(tǒng)）或ERP，以便對鋼瓶的的充裝及流通情況進行統(tǒng)計、查詢和追溯。也可以在管理室配備電子屏幕墻和視頻監(jiān)控設(shè)備，操作人員只需在管理室，觀察到大屏幕上的重量到達目標(biāo)值時再出去操作，也減少了工作人員接觸有害氯氣的可能性。

最頂層為Internet層，工廠把鋼瓶的充裝數(shù)據(jù)、流轉(zhuǎn)信息發(fā)送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，監(jiān)管部門可以在網(wǎng)上實時監(jiān)管系統(tǒng)內(nèi)每一只鋼瓶的檢查結(jié)果、充裝情況以及當(dāng)前流向等。

3 系統(tǒng)管理功能

在鋼瓶的整個生命周期，在每只鋼瓶的每次操作，如購買、檢驗、充裝、流轉(zhuǎn)或報廢等，鋼瓶信息庫內(nèi)都有記錄，真正實現(xiàn)了鋼瓶的可追溯、可管理。

3.1 鋼瓶的檔案管理

將所有鋼瓶的基本信息，包括鋼瓶編號、生產(chǎn)廠家、出廠日期、下一次檢驗日期等都錄入鋼瓶基本數(shù)據(jù)庫。對于3個月后需要大修的鋼瓶自動報警提示。能反映報廢鋼瓶的報廢日期、報廢時的狀況等信息。

3.2 鋼瓶的流轉(zhuǎn)庫管理

使用無線標(biāo)簽系統(tǒng)可以自動錄入需要出庫或入庫的鋼瓶。該軟件能實時反映鋼瓶總數(shù)量、入庫空瓶數(shù)量、充裝后的重瓶數(shù)量以及流轉(zhuǎn)在外地的鋼瓶數(shù)量；能分類檢索某時段或某單位進出鋼瓶記錄，隨時統(tǒng)計各用戶單位尚未返還的鋼瓶信息，對于超過3個月未返回的鋼瓶數(shù)量及所在單位自動報警提示。

3.3 鋼瓶的智能充裝管理

實現(xiàn)液氯鋼瓶的自動檢斤充裝，顯示、保存和上傳鋼瓶的皮重、毛重、充值量、殘液等稱重數(shù)據(jù)，并可以查詢打印明細或匯總數(shù)據(jù)。

智能充裝控制流程見圖2。

3.4 鋼瓶標(biāo)簽管理

由于電子標(biāo)簽具有數(shù)據(jù)存儲功能，可以利用電子標(biāo)簽為鋼瓶建立詳細的管理檔案，將鋼瓶的出廠情況、檢測情況、充裝情況、流轉(zhuǎn)情況等信息完整地記錄在電子標(biāo)簽中。如此，一個鋼瓶從出廠到報廢，經(jīng)過了多少環(huán)節(jié)，用戶和監(jiān)管部門都可以清楚地知道。

4 結(jié)語

圖2 智能充裝控制流程

現(xiàn)場操作人員使用便攜式無線標(biāo)簽識別器來掃描氣瓶，使得鋼瓶入庫、充裝、出庫更加可靠高效；通過智能充裝控制系統(tǒng)來對不良鋼瓶、超期鋼瓶作出判斷識別，有效地避免了由于操作人員的疏忽和錯誤判斷所造成的鋼瓶安全事故；系統(tǒng)實時監(jiān)測在庫鋼瓶、流出鋼瓶信息，并形成信息報告供管理者決策，有助于減少鋼瓶超期服役、超期未歸現(xiàn)象；網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)使得數(shù)據(jù)共享、遠程查詢分析支持成為可能，使得鋼瓶監(jiān)管可以在更廣范圍內(nèi)實施。

信息化跟蹤管理鋼瓶，提高了液氯充裝的安全管理水平，有效地預(yù)防和減少鋼瓶安全事故的發(fā)生。

落后的手工充裝、管理模式正在被逐步淘汰，應(yīng)用先進技術(shù)提升鋼瓶充裝和管理水平，既是安全生產(chǎn)和安全監(jiān)管的要求，也是改進、提高企業(yè)管理水平的一個必然趨勢[2]。

［1］奚曉鳳．基于RFID的液氯鋼瓶安全管理系統(tǒng)．大連：大連理工大學(xué)，2008．

［2］顧億紅．淺析鋼瓶管理的物聯(lián)網(wǎng)解決模式．中國氯堿，2011（6）：27．

Intelligent charging andmanagement system of liquid chlorine cylinder

DONGShu-wei
(METTLER TOLEDO(Changzhou)Measurement Technology Co.,Ltd.,Changzhou 213125,China)

Thisarticle introduce a newmode of liquid chlorine cylinderbatch filling,the system can find the overtime chlorine cylinder,batch filling automatically,realize the cylinder record and circulatemanagement by the electric tag,bus communication,wireless technology and database technology,greatly reduce the man-made factor,improved on thework efficiency,safety coefficientand cylindermanagement level.

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book=40,ebook=51

TQ124.4+16

B

1009－1785(2012)06-0040-03

2012-02-02

董樹巍（1971—），男，電氣工程師，主要從事定量充裝系統(tǒng)軟件及電氣控制方面的研發(fā)設(shè)計工作。