液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統

韓海強 樓檑鳴

(浙江中控自動化儀表有限公司)

液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統

韓海強 樓檑鳴

(浙江中控自動化儀表有限公司)

介紹一種液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統，給出系統特點與組成。采用先進的電子標簽管理技術、無線網絡通信及數據庫技術等，實現了液氯鋼瓶充裝控制、監控報警和鋼瓶智能信息化管理。

自動充裝 標簽管理 報警系統 液氯鋼瓶

液氯是化工生產中的重要原料，同時也是有毒、有害、有腐蝕性的危險化學品。目前，液氯鋼瓶充裝環節存在一些突出的問題：充裝前沒有對鋼瓶進行必要的檢查；在充裝過程中充裝量控制不合格，存在過量充裝的現象；對超年限的、超期未檢的、未進行使用登記的或不合格的鋼瓶進行充裝[1]。雖然安全監察管理部門制定了一系列液氯鋼瓶生產管理規定，然而在實際生產中仍存在較大的缺陷和風險，如鋼瓶身份無法準確識別、鋼瓶流失現象嚴重及鋼瓶以次充好等在各環節中流轉，將導致液氯鋼瓶充爆、人員傷亡等重大安全事故[2]。因此，采用原充裝和管理方式已無法滿足現代液氯鋼瓶流轉和充裝過程安全控制的需要。

為全面提升液氯充裝行業的安全性與規范性，加強液氯鋼瓶流轉環節和充裝過程的安全控制，筆者設計了一個液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統，以進一步提升液氯充裝、鋼瓶管理的自動化程度，減少或杜絕危險事故的發生。

1 系統特點

筆者設計的液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統具有以下5個特點：

a. 系統的核心控制單元采用筆者所在單位開發的混合控制系統(General Control System,GCS)。GCS系統具有高速邏輯運算與聯鎖控制功能、豐富的函數運算功能和完整的控制策略；系統環境適應能力強，可用于腐蝕性、溫濕度環境惡劣的場合；系統開放性強，可與第三方設備通信，也可連接符合EPA、Profibus、Modbus及HART等國際標準協議的各種智能設備和儀表。

b. 系統擁有強大的數據采集記錄功能，人性化的操作界面可顯示充裝批次、歷史曲線等。

c. 組網方式靈活，能夠穩定可靠地實現整個區域數據的采集與傳輸。

d. 無縫對接標簽管理系統，實現液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統的數據共享與交互。

e. 嚴密的控制流程，可從現場確認和顯示狀態兩方面全方位保證生產的安全運行。

2 系統組成

液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統(圖1)由液氯鋼瓶控制系統和鋼瓶標簽管理系統組成。

圖1 液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統框圖

2.1 液氯鋼瓶控制系統

為提升液氯鋼瓶的充裝效率，大多數企業采用雙管充裝的方式。即在液氯充裝管路上設計安裝充裝閥，當充裝結束后控制系統自動關閉閥門，人工關閉鋼瓶入口閥；然后人工打開抽空閥，通過真空泵抽空充裝管道中殘留的液氯，確保充裝安全。

液氯鋼瓶充裝流程(圖2)包括準備充裝、手/自動充裝、啟動充裝、停止充裝和緊急停止5部分。其中手/自動充裝是完全獨立的，可以自由切換。在自控閥門檢修狀態下，通過手動充裝能夠不影響生產進度。

圖2 液氯鋼瓶充裝流程

液氯鋼瓶控制系統(圖3)由現場儀表(充裝閥、抽空閥、有毒氣體檢測儀)、稱重系統、現場操作柱、報警系統、GCS系統和上位機監控系統組成。其中，在鋼瓶充裝位置配置的專用現場操作柱，能夠實現液氯鋼瓶充裝模式切換、現場操作、相關狀態顯示、操作確認、液氯泄漏聲光報警及緊急停止等功能。

圖3 液氯鋼瓶控制系統組成

該系統能夠實現液氯鋼瓶稱重數據的采集。在自動狀態下鋼瓶檢測通過后，稱重數據達到設定值時系統會自動關閉充裝閥門，并通過聲光報警提醒操作人員關閉氯氣鋼瓶入口閥。根據操作習慣在系統上設定抽空閥的打開時間，設定時間到達后系統將自動打開抽空閥；抽空閥打開延時結束后，系統自動關閉抽空閥。

2.2 鋼瓶標簽管理系統

液氯鋼瓶標簽管理系統由無線掃碼槍(Personal Digital Assistant,PDA)、無線局域網絡和標簽信息管理平臺組成。該系統以標簽為載體進行液氯鋼瓶信息管理，通過PDA實現鋼瓶信息審核和充裝后鋼瓶重量的復核，并根據現場情況采取合理的網絡構架模式，保證PDA數據上傳至標簽信息管理平臺。

液氯鋼瓶標簽管理系統的優勢有：

a. 鋼瓶基本信息管理和分級管理功能，包括鋼瓶的皮重、凈重、各過程允許偏值、出廠日期、使用年限、創建人、充裝權限授予、鋼瓶當前去向、人工檢查狀態及啟用狀態等。

b. 充裝數據管理功能，包括保存、備份、恢復、查詢、打印和統計功能，可按日期、月份、使用單位及鋼瓶號等查詢或打印數據記錄。

c. 通過與鋼瓶數據庫的數據交換，使入庫、出庫、原始數據、檢驗后的數據和充裝數據能自動合在一起，并同時對鋼瓶的入庫、出庫、空瓶存量及重瓶存量等相關情況進行查詢跟蹤，實時掌握鋼瓶的存庫、入庫、出庫情況，實現鋼瓶數據信息的全過程跟蹤管理功能。

d. 在上位機編程實現動態流程畫面，用于在充裝過程中實時顯示鋼瓶重量、鋼瓶的管理編號、充裝開始時間、充裝結束時間、皮重、毛重、凈重、操作人員及充裝秤號等信息，實現鋼瓶充裝過程的實時監控。

e. 充裝數據精確管理，包括自動去皮、定值點可調節、超差檢測和稱重復稱功能。

f. 自動診斷和故障報警功能，可提高系統工作中安全運行的可靠度。

g. 簡約、清晰的PDA操作界面。

3 液氯充裝過程智能化報警系統

筆者在液氯充裝過程中還設置了一個智能化報警系統，該系統具有鋼瓶信息報警提示和充裝過程報警提示功能。

當鋼瓶掃描為審核未通過(鋼瓶信息未在本單位鋼瓶信息庫中、鋼瓶未啟用、鋼瓶充裝權限未授予、鋼瓶使用超期、鋼瓶沒有定期檢測、鋼瓶人工檢查未通過及鋼瓶皮重不合格等)時，現場聲光報警提醒。對于檢驗不合格的鋼瓶，杜絕進行充裝；檢驗通過的鋼瓶，系統方可允許它進入下一環節。

當發生氯氣泄漏、液氯充裝管脫落或液氯鋼瓶超壓時，系統會自動報警提醒。如果在規定時間內異常情況未被處理，系統將自動緊急停止充裝、關閉自控閥門及停止充裝泵等。

4 結束語

筆者設計了一個液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統，該系統能夠有效杜絕液氯鋼瓶在充裝過程中的一些不規范行為，避免不合格鋼瓶強行充裝、過量充裝等現象。同時，該系統擁有全方位智能化報警系統和聯鎖系統，保證了充裝過程的安全性，為企業安全生產、效率提升打下堅實的基礎。

[1] 董樹巍.液氯鋼瓶智能充裝及管理系統[J].中國氯堿,2012,(6):40～42.

[2] 黃建平.基于RFID的信息管理技術在液氯鋼瓶物流管理中的運用[J].中國氯堿,2011,(7):40～43.

韓海強(1982-)，工程師，從事工業控制自動化技術支持、工程項目管理、復雜控制方案制定及信息管理系統等工作，hanhaiqiang@supcon.com。

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1000-3932(2017)01-0097-03

2016-03-14，

2016-04-12)