液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統(tǒng)

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(tǒng)

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(tǒng)，給出系統(tǒng)特點與組成。采用先進的電子標簽管理技術、無線網(wǎng)絡通信及數(shù)據(jù)庫技術等，實現(xiàn)了液氯鋼瓶充裝控制、監(jiān)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(tǒng) 液氯鋼瓶

液氯是化工生產(chǎn)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(huán)節(jié)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(xiàn)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(jiān)察管理部門制定了一系列液氯鋼瓶生產(chǎn)管理規(guī)定，然而在實際生產(chǎn)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(xiàn)象嚴重及鋼瓶以次充好等在各環(huán)節(jié)中流轉(zhuǎn)，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(xiàn)代液氯鋼瓶流轉(zhuǎn)和充裝過程安全控制的需要。

為全面提升液氯充裝行業(yè)的安全性與規(guī)范性，加強液氯鋼瓶流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)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(tǒng)，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(fā)生。

1 系統(tǒng)特點

筆者設計的液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統(tǒng)具有以下5個特點：

a. 系統(tǒng)的核心控制單元采用筆者所在單位開發(fā)的混合控制系統(tǒng)(General Control System,GCS)。GCS系統(tǒng)具有高速邏輯運算與聯(lián)鎖控制功能、豐富的函數(shù)運算功能和完整的控制策略；系統(tǒng)環(huán)境適應能力強，可用于腐蝕性、溫濕度環(huán)境惡劣的場合；系統(tǒng)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(xié)議的各種智能設備和儀表。

b. 系統(tǒng)擁有強大的數(shù)據(jù)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(wǎng)方式靈活，能夠穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)整個區(qū)域數(shù)據(jù)的采集與傳輸。

d. 無縫對接標簽管理系統(tǒng)，實現(xiàn)液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與交互。

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

2 系統(tǒng)組成

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

圖1 液氯鋼瓶自動充裝與標簽管理系統(tǒng)框圖

2.1 液氯鋼瓶控制系統(tǒng)

為提升液氯鋼瓶的充裝效率，大多數(shù)企業(yè)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(tǒng)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(tài)下，通過手動充裝能夠不影響生產(chǎn)進度。

圖2 液氯鋼瓶充裝流程

液氯鋼瓶控制系統(tǒng)(圖3)由現(xiàn)場儀表(充裝閥、抽空閥、有毒氣體檢測儀)、稱重系統(tǒng)、現(xiàn)場操作柱、報警系統(tǒng)、GCS系統(tǒng)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中，在鋼瓶充裝位置配置的專用現(xiàn)場操作柱，能夠?qū)崿F(xiàn)液氯鋼瓶充裝模式切換、現(xiàn)場操作、相關狀態(tài)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(tǒng)組成

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)液氯鋼瓶稱重數(shù)據(jù)的采集。在自動狀態(tài)下鋼瓶檢測通過后，稱重數(shù)據(jù)達到設定值時系統(tǒng)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(jù)操作習慣在系統(tǒng)上設定抽空閥的打開時間，設定時間到達后系統(tǒng)將自動打開抽空閥；抽空閥打開延時結束后，系統(tǒng)自動關閉抽空閥。

2.2 鋼瓶標簽管理系統(tǒng)

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

液氯鋼瓶標簽管理系統(tǒng)的優(yōu)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(chuàng)建人、充裝權限授予、鋼瓶當前去向、人工檢查狀態(tài)及啟用狀態(tài)等。

b. 充裝數(shù)據(jù)管理功能，包括保存、備份、恢復、查詢、打印和統(tǒng)計功能，可按日期、月份、使用單位及鋼瓶號等查詢或打印數(shù)據(jù)記錄。

c. 通過與鋼瓶數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換，使入庫、出庫、原始數(shù)據(jù)、檢驗后的數(shù)據(jù)和充裝數(shù)據(jù)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(xiàn)鋼瓶數(shù)據(jù)信息的全過程跟蹤管理功能。

d. 在上位機編程實現(xiàn)動態(tài)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(xiàn)鋼瓶充裝過程的實時監(jiān)控。

e. 充裝數(shù)據(jù)精確管理，包括自動去皮、定值點可調(diào)節(jié)、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(tǒng)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(tǒng)

筆者在液氯充裝過程中還設置了一個智能化報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)方可允許它進入下一環(huán)節(jié)。

當發(fā)生氯氣泄漏、液氯充裝管脫落或液氯鋼瓶超壓時，系統(tǒng)會自動報警提醒。如果在規(guī)定時間內(nèi)異常情況未被處理，系統(tǒng)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(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效杜絕液氯鋼瓶在充裝過程中的一些不規(guī)范行為，避免不合格鋼瓶強行充裝、過量充裝等現(xiàn)象。同時，該系統(tǒng)擁有全方位智能化報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)，保證了充裝過程的安全性，為企業(yè)安全生產(chǎn)、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(tǒng)[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(yè)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(tǒng)等工作，hanhaiqiang@supcon.com。

TH862

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1000-3932(2017)01-0097-03

2016-03-14，

2016-04-12)