液氯鋼瓶智能充裝及管理系統

董樹巍

（梅特勒-托利多（常州）測量技術有限公司，江蘇常州213125）

液氯鋼瓶智能充裝及管理系統

董樹巍

（梅特勒-托利多（常州）測量技術有限公司，江蘇常州213125）

介紹了一種新的液氯鋼瓶定值充裝模式，采用電子標簽技術、總線通信技術、無線網絡技術及數據庫技術等，實現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系數，提升了鋼瓶管理水平。

液氯鋼瓶；智能；電子標簽；定值充裝；總線通信

液氯是化工生產的重要原料，同時也是有毒、有害、有腐蝕性的危險化學品[1]。在液氯鋼瓶充裝環節存在一些突出問題，主要表現：（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品，國務院專門頒布了《危險化學品安全管理條例》，涉及危險化學品的生產、經營、運輸、貯存、使用和處置廢棄等多個環節，為當前的危險化學品的安全管理提供了法律依據，而液氯鋼瓶智能充裝及管理系統，則為該條例在氯堿行業的貫徹落實提供了可靠的技術保障。

1 液氯鋼瓶充裝控制模式介紹

當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，操作人員要一直關注著儀表顯示的重量變化，到目標充裝量后手工關閉閥門，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由控制器執行。鋼瓶上秤等準備工作完成后，輸入目標充值量，操作人員按下“開始充裝”按鈕后，系統自動打開閥門進行充裝，到提前報警值時可以聲光警示，到目標充裝量后自動關閉閥門。

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，充裝數據和復檢數據可以顯示、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，能自動檢測鋼瓶內的殘液并根據殘液值計算充裝目標值，有效地避免了超量殘液造成的過充情況。如果閥門關閉后仍然有重量增加，則可能是閥門泄漏，系統則會自動聲光報警提示并記錄在數據庫。充裝完成后，可以把充裝數據、復檢數據等回寫到鋼瓶標簽，供鋼瓶運輸、存放等全程追溯。系統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。

2 鋼瓶智能充裝和管理系統結構組成

整個鋼瓶智能充裝和管理系統可以分為3層，即現場控制層、企業管理層和Internet層。系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

最底層為現場控制層，主要包括稱重控制單元、手持機及鋼瓶標簽。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現場總線，與鋼瓶管理系統進行交互通訊，同時還能接入DCS系統。

標簽識別及傳輸系統主要由電子標簽、無線標簽識別器、無線通訊基站和標簽管理系統等組成。

無線通信基站安裝在充裝現場，和數據中心采用Ethernet連接，與識別器之間進行無線以太網通信。

中間層為工廠管理層，鋼瓶管理系統把鋼瓶信息、充裝數據在本地顯示和保存，并同時將這些數據通過企業網（Intranet）上傳到MIS（企業管理系統）或ERP，以便對鋼瓶的的充裝及流通情況進行統計、查詢和追溯。也可以在管理室配備電子屏幕墻和視頻監控設備，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據、流轉信息發送到相應的網絡服務器，監管部門可以在網上實時監管系統內每一只鋼瓶的檢查結果、充裝情況以及當前流向等。

3 系統管理功能

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、流轉或報廢等，鋼瓶信息庫內都有記錄，真正實現了鋼瓶的可追溯、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、生產廠家、出廠日期、下一次檢驗日期等都錄入鋼瓶基本數據庫。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 鋼瓶的流轉庫管理

使用無線標簽系統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量、入庫空瓶數量、充裝后的重瓶數量以及流轉在外地的鋼瓶數量；能分類檢索某時段或某單位進出鋼瓶記錄，隨時統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、殘液等稱重數據，并可以查詢打印明細或匯總數據。

智能充裝控制流程見圖2。

3.4 鋼瓶標簽管理

由于電子標簽具有數據存儲功能，可以利用電子標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、流轉情況等信息完整地記錄在電子標簽中。如此，一個鋼瓶從出廠到報廢，經過了多少環節，用戶和監管部門都可以清楚地知道。

4 結語

圖2 智能充裝控制流程

現場操作人員使用便攜式無線標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；系統實時監測在庫鋼瓶、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、超期未歸現象；網絡接入技術使得數據共享、遠程查詢分析支持成為可能，使得鋼瓶監管可以在更廣范圍內實施。

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

落后的手工充裝、管理模式正在被逐步淘汰，應用先進技術提升鋼瓶充裝和管理水平，既是安全生產和安全監管的要求，也是改進、提高企業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．大連：大連理工大學，2008．

［2］顧億紅．淺析鋼瓶管理的物聯網解決模式．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.

liquid chlorine cylinder;intelligence;electric tag;batch filling;buscommunication

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軟件及電氣控制方面的研發設計工作。