液氯钢瓶智能充装及管理系统

董树巍

（梅特勒-托利多（常州）测量技术有限公司，江苏常州213125）

液氯钢瓶智能充装及管理系统

董树巍

（梅特勒-托利多（常州）测量技术有限公司，江苏常州213125）

介绍了一种新的液氯钢瓶定值充装模式，采用电子标签技术、总线通信技术、无线网络技术及数据库技术等，实现了液氯钢瓶超期使用或超期未检的自动检查、液氯的自动定值充装、钢瓶档案管理和流转管理，大大降低了人为因素的影响，提高了工作效率和安全生产系数，提升了钢瓶管理水平。

液氯钢瓶；智能；电子标签；定值充装；总线通信

液氯是化工生产的重要原料，同时也是有毒、有害、有腐蚀性的危险化学品[1]。在液氯钢瓶充装环节存在一些突出问题，主要表现：（1）充装前后没有对钢瓶进行必要的检查；（2）在充装过程中对充装量的控制不合格，过量充装现象依然存在；（3）对超过使用年限的钢瓶、超期未检的钢瓶、未进行使用登记的钢瓶或其他不合格钢瓶进行充装等。从目前统计的液氯钢瓶事故原因来看，也主要集中在这几个方面。

针对液氯等危险化学品，国务院专门颁布了《危险化学品安全管理条例》，涉及危险化学品的生产、经营、运输、贮存、使用和处置废弃等多个环节，为当前的危险化学品的安全管理提供了法律依据，而液氯钢瓶智能充装及管理系统，则为该条例在氯碱行业的贯彻落实提供了可靠的技术保障。

1 液氯钢瓶充装控制模式介绍

当前广泛使用的充装模式主要有手工模式和自动模式。

1.1 手工模式

钢瓶上秤后，手工连接充装料管，手工打开阀门，操作人员要一直关注着仪表显示的重量变化，到目标充装量后手工关闭阀门，手工记录下该瓶的液氯充装量。该充装模式很难保证充装精度，欠充或过充现象十分常见，需要的操作人员较多，而且人员精神高度紧张，很容易疲劳和出差错。

1.2 自动模式

自动模式是一种最常见的钢瓶自动充装控制模式，通常是由仪表或PLC来做控制器，充装流程和阀门的开关由控制器执行。钢瓶上秤等准备工作完成后，输入目标充值量，操作人员按下“开始充装”按钮后，系统自动打开阀门进行充装，到提前报警值时可以声光警示，到目标充装量后自动关闭阀门。

该充装模式把操作人员从繁重的工作中解脱出来，减少了人员，降低了劳动强度，提高了工作效率，并且保证了物料充装精度，如果配以管理计算机，充装数据和复检数据可以显示、保存、打印和追溯。但它也有不足之处，操作人员只能根据钢瓶外观来判断是否可以充装，对于超过检验期或超过使用期的钢瓶无法在充装前确认，存在安全隐患。

1.3 智能模式

智能模式是一种新的钢瓶充装控制模式。对于将要充装的钢瓶，操作人员只需扫描一下标签，就能提前自动检测是否超期未检或超过使用期，如有故障，则报警并禁止充装，能自动检测钢瓶内的残液并根据残液值计算充装目标值，有效地避免了超量残液造成的过充情况。如果阀门关闭后仍然有重量增加，则可能是阀门泄漏，系统则会自动声光报警提示并记录在数据库。充装完成后，可以把充装数据、复检数据等回写到钢瓶标签，供钢瓶运输、存放等全程追溯。系统通过众多的先进措施，提高了液氯充装的工作效率和安全系数。

2 钢瓶智能充装和管理系统结构组成

整个钢瓶智能充装和管理系统可以分为3层，即现场控制层、企业管理层和Internet层。系统结构如图1所示。

图1 系统结构

最底层为现场控制层，主要包括称重控制单元、手持机及钢瓶标签。称重控制单元包括秤台、称重仪表、可编程控制器、显示屏以及按钮指示灯等，PLC通过DP通讯模块接入ProfibusDP现场总线，与钢瓶管理系统进行交互通讯，同时还能接入DCS系统。

标签识别及传输系统主要由电子标签、无线标签识别器、无线通讯基站和标签管理系统等组成。

无线通信基站安装在充装现场，和数据中心采用Ethernet连接，与识别器之间进行无线以太网通信。

中间层为工厂管理层，钢瓶管理系统把钢瓶信息、充装数据在本地显示和保存，并同时将这些数据通过企业网（Intranet）上传到MIS（企业管理系统）或ERP，以便对钢瓶的的充装及流通情况进行统计、查询和追溯。也可以在管理室配备电子屏幕墙和视频监控设备，操作人员只需在管理室，观察到大屏幕上的重量到达目标值时再出去操作，也减少了工作人员接触有害氯气的可能性。

最顶层为Internet层，工厂把钢瓶的充装数据、流转信息发送到相应的网络服务器，监管部门可以在网上实时监管系统内每一只钢瓶的检查结果、充装情况以及当前流向等。

3 系统管理功能

在钢瓶的整个生命周期，在每只钢瓶的每次操作，如购买、检验、充装、流转或报废等，钢瓶信息库内都有记录，真正实现了钢瓶的可追溯、可管理。

3.1 钢瓶的档案管理

将所有钢瓶的基本信息，包括钢瓶编号、生产厂家、出厂日期、下一次检验日期等都录入钢瓶基本数据库。对于3个月后需要大修的钢瓶自动报警提示。能反映报废钢瓶的报废日期、报废时的状况等信息。

3.2 钢瓶的流转库管理

使用无线标签系统可以自动录入需要出库或入库的钢瓶。该软件能实时反映钢瓶总数量、入库空瓶数量、充装后的重瓶数量以及流转在外地的钢瓶数量；能分类检索某时段或某单位进出钢瓶记录，随时统计各用户单位尚未返还的钢瓶信息，对于超过3个月未返回的钢瓶数量及所在单位自动报警提示。

3.3 钢瓶的智能充装管理

实现液氯钢瓶的自动检斤充装，显示、保存和上传钢瓶的皮重、毛重、充值量、残液等称重数据，并可以查询打印明细或汇总数据。

智能充装控制流程见图2。

3.4 钢瓶标签管理

由于电子标签具有数据存储功能，可以利用电子标签为钢瓶建立详细的管理档案，将钢瓶的出厂情况、检测情况、充装情况、流转情况等信息完整地记录在电子标签中。如此，一个钢瓶从出厂到报废，经过了多少环节，用户和监管部门都可以清楚地知道。

4 结语

图2 智能充装控制流程

现场操作人员使用便携式无线标签识别器来扫描气瓶，使得钢瓶入库、充装、出库更加可靠高效；通过智能充装控制系统来对不良钢瓶、超期钢瓶作出判断识别，有效地避免了由于操作人员的疏忽和错误判断所造成的钢瓶安全事故；系统实时监测在库钢瓶、流出钢瓶信息，并形成信息报告供管理者决策，有助于减少钢瓶超期服役、超期未归现象；网络接入技术使得数据共享、远程查询分析支持成为可能，使得钢瓶监管可以在更广范围内实施。

信息化跟踪管理钢瓶，提高了液氯充装的安全管理水平，有效地预防和减少钢瓶安全事故的发生。

落后的手工充装、管理模式正在被逐步淘汰，应用先进技术提升钢瓶充装和管理水平，既是安全生产和安全监管的要求，也是改进、提高企业管理水平的一个必然趋势[2]。

［1］奚晓凤．基于RFID的液氯钢瓶安全管理系统．大连：大连理工大学，2008．

［2］顾亿红．浅析钢瓶管理的物联网解决模式．中国氯碱，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

董树巍（1971—），男，电气工程师，主要从事定量充装系统软件及电气控制方面的研发设计工作。