苑媛

（西南電力設計院，四川成都 610021）

隨著國內電力行業(yè)在國外工程數(shù)量的增多，工程承包公司和業(yè)主要求電廠設計能遵循國際標準，并實現(xiàn)信息化移交.此外，相關設計者也希望建立一個類似于專業(yè)知識庫的信息化平臺，以實現(xiàn)專業(yè)間數(shù)據(jù)共享并提高設計效率.

就儀控電力行業(yè)設計領域來看，儀控智能設計平臺主要包含PID流程設計中的I＆C設計、儀控控制接線設計、配電設計和就地控制設備安裝設計4個部分.儀控設計和專業(yè)間提資往往以傳統(tǒng)的CAD和Excel為工具來完成.其中，儀控接線設計的工作量最大，設計周期時間最長，最需要和其他專業(yè)配合.

在最近5年內，國內儀控信息化工作者不停地探索智能化設計方案，希望能研發(fā)出遵循國際標準，能夠靈活定制以滿足本地化出圖要求，并能貫通其他專業(yè)設計數(shù)據(jù)庫的二維邏輯智能設計平臺.在測試過幾家國際著名的工業(yè)軟件后，本電控智能化設計小組在一個基于面向對象原理的平臺上，開發(fā)了集工藝流程、電控和電氣等專業(yè)二維邏輯協(xié)同設計的平臺，［1］使基于XML的接口更易于實現(xiàn)信息化移交.此外，國外的二維邏輯設計平臺往往由不同的軟件構成，使設計數(shù)據(jù)在電控接線、P＆ID，以及電控接線和電氣設計中的同一設計對象存在于不同的數(shù)據(jù)庫中.［2］為了專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享，只能嘗試通過一些數(shù)據(jù)庫的匹配來實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)某些屬性的單向傳遞.相比之下，本課題小組開發(fā)的智能設計平臺則采用同一數(shù)據(jù)庫的平臺結構，更易于實現(xiàn)各專業(yè)的數(shù)據(jù)共享.

基于二維邏輯智能設計平臺上的儀控控制接線智能設計方案，根據(jù)本平臺中其他專業(yè)的設計數(shù)據(jù)，以及IO信號可以輕松快捷地進行接線設計的功能，可自動形成接線圖、端子出現(xiàn)圖（表）和電纜清冊，從而大大減少了儀控接線的工作量，提高了設計效率.

1 儀控控制接線智能設計平臺的對象原型

基于面向對象原則，［3］在儀控控制接線智能設計平臺的對象都具有封裝、繼承和多態(tài)3大特征.所有的對象集成了一個原子連接對象，而這個原子對象分成信號、連接設備和電纜3個子類.由這3個子類繼續(xù)分成更細的子類，如AI，AO，DI，DO信號，以及盤柜、計算機電纜、信號電纜等.每個設計對象的屬性由它自己的類來決定其默認值和默認動作.而整個儀控控制接線智能設計平臺的搭建也是基于各種類進行定制的.

儀控控制接線智能設計平臺的整個設計過程，實際上是快速地建立精確的對象連接模型，然后根據(jù)模型抽出清冊、回路圖和接線圖.連接對象模型Prototype如圖1所示.

圖1 連接對象模型Prototype

2 儀控控制接線智能設計方案的數(shù)據(jù)流

同國內其他大部分的智能DCS接線設計方案一樣，儀控控制接線的設計流程分為兩個并行的子流程.一方面熱控專業(yè)提供IO清單（Excel文件）給DCS廠家，將IO信號分配在不同的DCS機柜和模塊的端子上，并將相應的機柜KKS號、模塊名稱、通道號及端子號等信息添加到IO清單中，反饋給設計院;另一方面設計院對就地側進行接線設計，也就是對就地設備和接線盒或就地控制柜進行接線設計，形成相應的就地接線表.兩個子流程都完成后合并成完整的接線模型，然后進行電纜選型和電纜合并設計，形成最終的連接模型，并自動抽出DCS接線表、電纜清冊、就地控制柜出現(xiàn)表、回路圖等成品.具體的數(shù)據(jù)流如圖2所示.

圖2 儀控智能控制接線方案數(shù)據(jù)流

3 儀控控制接線智能設計方案主要功能模塊

儀控控制接線智能設計方案主要有6個功能模塊，分別是數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)檢查、卷冊分配、電纜選型、電纜合并、成品生成.其主要功能模塊如圖3所示.

（1）數(shù)據(jù)導入分別將DCS廠家接線數(shù)據(jù)和就地接線數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫，建立以就地設備到DCS之間的連接模型.每一個IO連接信息在數(shù)據(jù)庫中是以DOM對象存在的，每個DOM對象由IO點的KKS編號為標識符號，無論先導入的是DCS廠家信息還是就地端連接信息，對整個連接模型的形成沒有影響.

（2）數(shù)據(jù)檢查模塊對導入的IO連接信息進行檢查，確保連接信息的完整及無誤.檢查內容包括IO點KKS號和DCS KKS號是否符合KKS標準規(guī)范，DCS通道號、端子號等信息是否填寫完整，IO點是否已連接在另外的DCS信道端子上，DCS信道端子是否已與別的IO點連接，DCS廠家導入的IO連接信息是否與就地設備IO連接信息沖突等.數(shù)據(jù)檢查查出的錯誤連接信息將無法進行導入.

（3）卷冊分配DCS接線表和DCS側的電纜清冊往往是基于卷冊統(tǒng)計生成的，所以需要為DCS分配文檔所在的卷冊，這樣表單和清冊可以自動生成在卷冊目錄下.

圖3 儀控智能控制接線方案主要功能模塊

（4）電纜選型原則設置可以實現(xiàn)批量自動電纜選型.電纜選型原則往往是以IO類型和信號類型為基礎，并考慮電纜敷設所穿越的區(qū)域來決定的.［4］圖4為電纜選型配置界面.這些電纜子類都包括了適用信號類型和推薦電纜型號等屬性.其中電纜型號屬性是由信號類型和電纜敷設區(qū)域（耐火區(qū)域、高溫區(qū)域）決定的.電纜編號由KKS編碼標準自動生成.

圖4 電纜選型配置界面

（5）電纜合并原則設置通過配置電纜合并原則能實現(xiàn)電纜的批量自動合并.一般在起點終點一致的情況下，型號相同的電纜可以合并.其他合并因素，如考慮是否連接到DCS同側，冗余信號不合并，強電弱點信號不合并，弱電開關量和模擬量信號不合并，以及4～20 mA，RTD，TC信號不合并等，這些均可在配置界面配置.［5］電纜合并的規(guī)則多，例外情況也多，因此需要隨著工程經驗的增加逐步添加合并規(guī)則.合并電纜時會根據(jù)電纜庫中的電纜規(guī)范自動計算電纜對數(shù)和備用芯數(shù).電纜合并可批量進行，也可以手動合并.電纜編號按照KKS編碼標準重新生成.電纜合并配置界面如圖5所示.

（6）成品生成模塊根據(jù)預先定制好的圖紙和表單模板，自動統(tǒng)計定范圍的數(shù)據(jù)對象模型，生成成品，體現(xiàn)最終設計成果.成品可以導出Excel，PDF，CAD等多種格式.

圖5 電纜合并配置界面

4 結語

經過反復研究和測試，儀控控制接線智能設計平臺可以減少至少50%的接線時間，并可以大大提高準確率.同時，基于數(shù)據(jù)庫的設計能快速響應設計變更，可以有效地維持對象數(shù)據(jù)在多張圖上的一致性.研究證明，采用先進的設計技術可以有效提高工程效率和可靠性.

［1］苑媛.電廠儀控智能設計平臺的研發(fā)［J］.電力勘測設計，2013（2）：55-59.

［2］項飛.INtools軟件綜述及其二次開發(fā)（Ⅰ）［J］.石油化工自動化，2006（8）：64-67.

［3］WEISFELD Matt.面向對象的思考過程［M］.第2版.北京：中國水利水電出版社，2004：54-58.

［4］錢鈞，尹健暉.利用接線盒優(yōu)化熱控電纜設計分析［J］.廣西電業(yè)，2008（12）：109-111.

［5］劉乾業(yè)，楊小汀.控制電纜的選擇和使用應注意的幾個問題［J］.電線電纜，2000（4）：33-35.

（編輯胡小萍）