董樹(shù)巍

（梅特勒-托利多（常州）測(cè)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(shù)巍

（梅特勒-托利多（常州）測(cè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了液氯鋼瓶超期使用或超期未檢的自動(dòng)檢查、液氯的自動(dòng)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(shí)也是有毒、有害、有腐蝕性的危險(xiǎn)化學(xué)品[1]。在液氯鋼瓶充裝環(huán)節(jié)存在一些突出問(wèn)題，主要表現(xiàn)：（1）充裝前后沒(méi)有對(duì)鋼瓶進(jìn)行必要的檢查；（2）在充裝過(guò)程中對(duì)充裝量的控制不合格，過(guò)量充裝現(xiàn)象依然存在；（3）對(duì)超過(guò)使用年限的鋼瓶、超期未檢的鋼瓶、未進(jìn)行使用登記的鋼瓶或其他不合格鋼瓶進(jìn)行充裝等。從目前統(tǒng)計(jì)的液氯鋼瓶事故原因來(lái)看，也主要集中在這幾個(gè)方面。

針對(duì)液氯等危險(xiǎn)化學(xué)品，國(guó)務(wù)院專門頒布了《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》，涉及危險(xiǎn)化學(xué)品的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、貯存、使用和處置廢棄等多個(gè)環(huán)節(jié)，為當(dāng)前的危險(xiǎn)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(shí)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(dòng)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(kāi)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(guò)充現(xiàn)象十分常見(jiàn)，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(cuò)。

1.2 自動(dòng)模式

自動(dòng)模式是一種最常見(jiàn)的鋼瓶自動(dòng)充裝控制模式，通常是由儀表或PLC來(lái)做控制器，充裝流程和閥門的開(kāi)關(guān)由控制器執(zhí)行。鋼瓶上秤等準(zhǔn)備工作完成后，輸入目標(biāo)充值量，操作人員按下“開(kāi)始充裝”按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)閥門進(jìn)行充裝，到提前報(bào)警值時(shí)可以聲光警示，到目標(biāo)充裝量后自動(dòng)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(lái)，減少了人員，降低了勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)算機(jī)，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(lái)判斷是否可以充裝，對(duì)于超過(guò)檢驗(yàn)期或超過(guò)使用期的鋼瓶無(wú)法在充裝前確認(rèn)，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(duì)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(dòng)檢測(cè)是否超期未檢或超過(guò)使用期，如有故障，則報(bào)警并禁止充裝，能自動(dòng)檢測(cè)鋼瓶?jī)?nèi)的殘液并根據(jù)殘液值計(jì)算充裝目標(biāo)值，有效地避免了超量殘液造成的過(guò)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(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警提示并記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)。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(yùn)輸、存放等全程追溯。系統(tǒng)通過(guò)眾多的先進(jìn)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(gè)鋼瓶智能充裝和管理系統(tǒng)可以分為3層，即現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)控制層，主要包括稱重控制單元、手持機(jī)及鋼瓶標(biāo)簽。稱重控制單元包括秤臺(tái)、稱重儀表、可編程控制器、顯示屏以及按鈕指示燈等，PLC通過(guò)DP通訊模塊接入ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線，與鋼瓶管理系統(tǒng)進(jìn)行交互通訊，同時(shí)還能接入DCS系統(tǒng)。

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

無(wú)線通信基站安裝在充裝現(xiàn)場(chǎng)，和數(shù)據(jù)中心采用Ethernet連接，與識(shí)別器之間進(jìn)行無(wú)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(shí)將這些數(shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)網(wǎng)（Intranet）上傳到MIS（企業(yè)管理系統(tǒng)）或ERP，以便對(duì)鋼瓶的的充裝及流通情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、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(dá)目標(biāo)值時(shí)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(shí)時(shí)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(gè)生命周期，在每只鋼瓶的每次操作，如購(gòu)買、檢驗(yàn)、充裝、流轉(zhuǎn)或報(bào)廢等，鋼瓶信息庫(kù)內(nèi)都有記錄，真正實(shí)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(hào)、生產(chǎn)廠家、出廠日期、下一次檢驗(yàn)日期等都錄入鋼瓶基本數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于3個(gè)月后需要大修的鋼瓶自動(dòng)報(bào)警提示。能反映報(bào)廢鋼瓶的報(bào)廢日期、報(bào)廢時(shí)的狀況等信息。

3.2 鋼瓶的流轉(zhuǎn)庫(kù)管理

使用無(wú)線標(biāo)簽系統(tǒng)可以自動(dòng)錄入需要出庫(kù)或入庫(kù)的鋼瓶。該軟件能實(shí)時(shí)反映鋼瓶總數(shù)量、入庫(kù)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(shí)段或某單位進(jìn)出鋼瓶記錄，隨時(shí)統(tǒng)計(jì)各用戶單位尚未返還的鋼瓶信息，對(duì)于超過(guò)3個(gè)月未返回的鋼瓶數(shù)量及所在單位自動(dòng)報(bào)警提示。

3.3 鋼瓶的智能充裝管理

實(shí)現(xiàn)液氯鋼瓶的自動(dòng)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?cái)?shù)據(jù)，并可以查詢打印明細(xì)或匯總數(shù)據(jù)。

智能充裝控制流程見(jiàn)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(chǔ)功能，可以利用電子標(biāo)簽為鋼瓶建立詳細(xì)的管理檔案，將鋼瓶的出廠情況、檢測(cè)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(gè)鋼瓶從出廠到報(bào)廢，經(jīng)過(guò)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(yǔ)

圖2 智能充裝控制流程

現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用便攜式無(wú)線標(biāo)簽識(shí)別器來(lái)掃描氣瓶，使得鋼瓶入庫(kù)、充裝、出庫(kù)更加可靠高效；通過(guò)智能充裝控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)不良鋼瓶、超期鋼瓶作出判斷識(shí)別，有效地避免了由于操作人員的疏忽和錯(cuò)誤判斷所造成的鋼瓶安全事故；系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在庫(kù)鋼瓶、流出鋼瓶信息，并形成信息報(bào)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(yuǎn)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(shí)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(jìn)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(jìn)、提高企業(yè)管理水平的一個(gè)必然趨勢(shì)[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(guó)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)

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book=40,ebook=51

TQ124.4+16

B

1009－1785(2012)06-0040-03

2012-02-02

董樹(shù)?。?971—），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(jì)工作。