趙舒婧 李木金 楊衛(wèi)勝

摘 要：通過對工程數(shù)據(jù)平臺軟件Comos的介紹，概述了其FEED模塊和P&ID模塊的功能、特點(diǎn)；詳細(xì)介紹了FEED模塊和P&ID模塊在石油化工工藝設(shè)計(jì)中的二次開發(fā)應(yīng)用和二次開發(fā)基本流程與技巧。為了利用Comos提高設(shè)計(jì)效率，減短生產(chǎn)周期，針對FEED 階段和P&ID階段分別說明如何再現(xiàn)工藝系統(tǒng)，論述了數(shù)據(jù)源走向以及數(shù)據(jù)在Comos軟件、流程模擬軟件和計(jì)算軟件的統(tǒng)一和對接。結(jié)果明確了物料平衡，能量平衡和其他工藝數(shù)據(jù)在Comos中可實(shí)現(xiàn)智能對接，廣泛應(yīng)用在工藝設(shè)計(jì)中。

關(guān) 鍵 詞：Comos；工藝包開發(fā)

中圖分類號：TP 273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）03-0604-04

Abstract： Comos， an engineering database software， was introduced as well as characteristics and functions of its two important products， Comos FEED and Comos P&ID. Customization and application of Comos FEED and Comos P&ID products in petrochemical process design were discussed. Basic customization process and technics were investigated and listed in detail. To promote design efficiency and reduce production period using Comos， databank （DB） in Comos and transmission of data flow from simulation/calculation software to Comos were analyzed. The results show that customization of Comos can ensure intelligent data transmission including essential process package design data， mass balance data and energy balance data.

Key words： Comos； Process package design

信息時代的快速發(fā)展推動著傳統(tǒng)的石油化工工藝設(shè)計(jì)過程的數(shù)字化。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件PRO/II、Aspen Plus、AutoCAD、Excel和HTRI等軟件的應(yīng)用大大提高了開發(fā)設(shè)計(jì)的計(jì)算效率和作圖效率。然而設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員仍需要在不同的設(shè)計(jì)軟件之間進(jìn)行多種重復(fù)，繁雜的數(shù)據(jù)輸入輸出工作和數(shù)據(jù)的校對、審核工作。隨著現(xiàn)代化的工廠向大型化發(fā)展，工藝過程復(fù)雜，技術(shù)難度提高，必然要求提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，傳統(tǒng)習(xí)慣的設(shè)計(jì)方式已不能適應(yīng)當(dāng)前設(shè)計(jì)領(lǐng)域里大環(huán)境的要求。

基于數(shù)據(jù)庫原理的Comos一體化平臺是可實(shí)現(xiàn)互相交互數(shù)據(jù)的公共平臺，通過不同的導(dǎo)入模塊與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件等外部程序模塊對接，可以把工藝數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)表、規(guī)格書、智能PFD和P&ID模塊間進(jìn)行互調(diào)和修正，減少項(xiàng)目開發(fā)周期的多次變化更新和繁瑣的校對，保證數(shù)據(jù)的一致性；還可實(shí)現(xiàn)工藝包，甚至后續(xù)工程設(shè)計(jì)的數(shù)字化移交[1]。

1 Comos 工藝集成解決方案組成及功能

Comos工藝集成解決方案是工藝數(shù)據(jù)集成平臺（DB）和文檔管理系統(tǒng)。Comos工藝集成解決方案主要包括COMOS FEED（前端設(shè)計(jì)）和COMOS P&ID（管道儀表流程圖）兩大方面。它實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)常見模擬軟件和智能PFD，P&ID的對接。工藝設(shè)計(jì)模擬軟件包括PROII， Aspen Plus， Promax/Hysys。 Comos也能夠提供對諸如HTRI、 EXCEL計(jì)算書、WORD的強(qiáng)大支持——智能導(dǎo)入導(dǎo)出。工藝包中全部文檔均可以歸檔管理。它實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)過程各項(xiàng)活動的統(tǒng)一集成，其架構(gòu)見圖1。

Comos工藝設(shè)計(jì)解決方案主要包括以下功能特點(diǎn)[2]：

（1）工藝設(shè)計(jì)軟件的智能連接。如圖1所示，COMOS實(shí)現(xiàn)了和Aspen Plus， Pro-II， Promax/Hysys等智能模擬軟件的數(shù)據(jù)傳輸。其他常用軟件如HTRI/HTFS， AutoCAD， Microsoft Word/Excel等在Comos中也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互和共享。

（2）全流程階段數(shù)據(jù)源唯一。模擬文件導(dǎo)入的模擬數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)軟件返回的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及開發(fā)設(shè)計(jì)人員輸入的數(shù)據(jù)均以設(shè)備或物流等對象的形式唯一存在。在Comos中，數(shù)據(jù)源為一對一或一對多，任何一個Comos中生成的對象都可以導(dǎo)航到一個唯一的數(shù)據(jù)源，確保了數(shù)據(jù)的唯一性。同時，Comos中的數(shù)據(jù)通過導(dǎo)航或者定制映射可以實(shí)現(xiàn)在對象，文檔和軟件中的傳遞。

（3）文檔管理功能。工藝包中的文檔包括物流數(shù)據(jù)表，工藝流程圖，公用工程消耗表，設(shè)備數(shù)據(jù)表，設(shè)備一覽表，公用工程系統(tǒng)圖等都可以通過Comos定制模板從而進(jìn)行管理。同時，計(jì)算書和設(shè)計(jì)說明書等外部文檔（Excel/Word等）也可以下掛在軟件中。Comos可實(shí)現(xiàn)對工藝包中所有項(xiàng)目文檔的統(tǒng)一管理。

（4）權(quán)限管理設(shè)置功能。Comos中可以設(shè)置設(shè)計(jì)，校對和審核等不同等級的權(quán)限。同一等級下也可放置多個工作層級（Working Layer），方便不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員同時開展設(shè)計(jì)工作。每個工作層級均可細(xì)化設(shè)置權(quán)限，如一個設(shè)計(jì)人員在自己的工作層級中只能修改設(shè)定好的某一部分設(shè)計(jì)工作，而無權(quán)限修改其他設(shè)計(jì)。審核和版次功能。 Comos中可定義數(shù)據(jù)變化，刪除和增加等不同操作下使用不同顏色進(jìn)行標(biāo)記跟蹤，審核人員通過識別顏色變化追蹤設(shè)計(jì)人員的數(shù)據(jù)變更，同時，審核人員的校訂內(nèi)容也通過不同顏色高亮提示。工藝包中的文檔版次設(shè)校審也可以通過Comos的追蹤實(shí)現(xiàn)智能化。

（5）模板復(fù)用功能。Comos中可以將項(xiàng)目整體保存為項(xiàng)目模板，或者項(xiàng)目中部分文檔和數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。未來相似項(xiàng)目或項(xiàng)目擴(kuò)大優(yōu)化可復(fù)用模板，極大簡化了工藝設(shè)計(jì)流程。

（6）二次開發(fā)功能。Comos是基于數(shù)據(jù)庫的平臺，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺可選用SQL server/Oracle，具有高度開發(fā)性和自由度。提供了客戶根據(jù)自身需求進(jìn)行定制的功能，實(shí)現(xiàn)了不同用戶對文檔數(shù)據(jù)管理的個性化要求。

2 Comos FEED應(yīng)用于工藝包中的二次開發(fā)

Comos提供工藝設(shè)計(jì)平臺，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫SQL server/Oracle的高度開發(fā)性質(zhì)方便根據(jù)用戶需求開展二次開發(fā)定制。要想充分發(fā)揮Comos數(shù)據(jù)管理平臺的優(yōu)勢，化繁為簡一勞永逸，用戶必須結(jié)合自身需求及石化行業(yè)工藝包設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對Comos實(shí)施二次開發(fā)。

2.1 明確Comos數(shù)據(jù)流關(guān)系

軟件的二次開發(fā)工作是在基礎(chǔ)庫中進(jìn)行，各對象之間的邏輯關(guān)系、各參數(shù)之間的映射關(guān)系和文檔定制方法均已設(shè)定，要管理好數(shù)據(jù)，二次開發(fā)前首先需要了解Comos基礎(chǔ)庫中數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)關(guān)系，明確數(shù)據(jù)流走向。

Comos中數(shù)據(jù)關(guān)系如下，見圖2。

首先，數(shù)據(jù)由Aspen Plus/Pro-II等模擬文件導(dǎo)入到Comos中，導(dǎo)入數(shù)據(jù)分為兩種對象，模擬設(shè)備和模擬物流。在生成PFD對象后，工程項(xiàng)目中生成對應(yīng)的設(shè)備對象和物流對象。設(shè)備對象中的數(shù)據(jù)通過連接自動傳輸?shù)皆O(shè)備數(shù)據(jù)表，再通過繪制形成有數(shù)據(jù)連接的智能PFD（工藝流程圖）。物流數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锪掀胶獗砑皟x表數(shù)據(jù)表，再生成管道說明表。儀表以及管道數(shù)據(jù)加上PFD，可繪制智能P&ID（管道及儀表流程圖）。部分設(shè)備數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)來自于物流數(shù)據(jù)，如控制閥，安全閥數(shù)據(jù)表等。

根據(jù)數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)，明確定制內(nèi)容包括：

（1）建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，建立設(shè)備和物流中所有參數(shù)；

（2）定制文檔模板；

（3）定制設(shè)備、儀表、符號等圖例；

（4）建立模擬對象、工況對象以及設(shè)備對象的參數(shù)連接；

（5）定制與計(jì)算軟件和外部文檔的接口；

（6）定制層級結(jié)構(gòu)

（7）其他。

下面筆者將在這7方面詳解Comos FEED的開發(fā)。

2.2 Comos FEED階段定制

2.2.1 定制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

在實(shí)際應(yīng)用中，每一個工程項(xiàng)目工藝包的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都來自于同一個源頭，即基礎(chǔ)庫（Base Object）。Comos FEED定制工作在基礎(chǔ)庫中開展，參數(shù)庫是其中的根本。建立參數(shù)庫時需按照參數(shù)類別分類，保證所有設(shè)備和物流的參數(shù)無一遺漏。作者的經(jīng)驗(yàn)是提前整理所有數(shù)據(jù)表單，進(jìn)行數(shù)據(jù)分類。同時，建立參數(shù)需要注意數(shù)據(jù)類型、小數(shù)位數(shù)等細(xì)節(jié)問題。

2.2.2 定制文檔模板

Comos自帶的文檔模板與用戶需求不同，用戶需定制所有的文檔模板，包括設(shè)備數(shù)據(jù)表、設(shè)備一覽表、物料平衡表、PFD圖框以及所有首頁。模板規(guī)定了文檔格式和外觀，文檔的部分智能化功能需要通過編程實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 定制設(shè)備、儀表、符號等圖例

考慮在Comos智能圖紙上作圖的便捷性，與工藝專業(yè)和設(shè)備專業(yè)、儀表專業(yè)的各自分工，圖例的定制包括設(shè)備圖例、儀表圖例、附件圖例，圖紙界區(qū)圖例、圖紙連接符圖紙上方菜單欄和側(cè)邊常用設(shè)備欄等。作者采取的方式為利用AutoCAD整理分類PFD、P&ID中涉及的所有圖例，在Comos中繪制圖例和對應(yīng)的位號，名稱等。通過定制，可實(shí)現(xiàn)同一設(shè)備不同圖例間的切換和相近設(shè)備對象（如空冷器和換熱器）的互換。另外，PFD和P&ID繪圖欄圖例的編輯，每個設(shè)備的小圖標(biāo)（ICON）定制，可以讓設(shè)計(jì)人員更便捷迅速的找到某個特定設(shè)備。

2.2.4 建立模擬對象、工況對象以及設(shè)備對象的參數(shù)連接

根據(jù)圖2，數(shù)據(jù)流最終要實(shí)現(xiàn)從模擬文件到設(shè)備的傳遞功能。Comos FEED定制階段需要做好模擬對象和工況對象之間，工況對象和設(shè)備對象之間的參數(shù)連接接口。專利工藝包開發(fā)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)略有不同，在二次開發(fā)過程中來自于流程模擬文件的源頭數(shù)據(jù)與Comos模擬對象之間的數(shù)據(jù)鏈接是二次開發(fā)的重點(diǎn)。

由于工藝包中對于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精確要求，不同于國內(nèi)其他工程公司的定制案例，作者首次實(shí)現(xiàn)了對于換熱器，空冷器，加熱爐，反應(yīng)器，容器和塔器的復(fù)雜開發(fā)需求。

換熱器，加熱爐：為保證數(shù)據(jù)源真實(shí)鏈接，從模擬對象開始，換熱器和加熱爐均采用簡捷換熱器代替以獲取工藝參數(shù)，獲取到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到HTRI等專業(yè)商業(yè)軟件進(jìn)行選型計(jì)算。對于多輻射腔和多對流段的加熱爐和復(fù)雜換熱器，通過規(guī)定對象名稱格式，以簡捷換熱器對象導(dǎo)入，腳本定義的方式實(shí)現(xiàn)模擬文件中多對象匹配Comos中一個模擬對象的需求。

反應(yīng)器，容器和塔器：多段反應(yīng)器，容器和塔器與換熱器加熱爐實(shí)現(xiàn)方式類似，同樣采用特殊名稱格式，腳本定義實(shí)現(xiàn)模擬文件中的多對象匹配一個模擬對象。

空冷器，加熱爐：為使在COMOS中可以智能識別模擬文件中的對象是否為空冷器和加熱爐，這兩個設(shè)備對象名稱均進(jìn)行腳本定制，滿足模擬文件導(dǎo)入到軟件中的正確對接。

2.2.5 定制計(jì)算軟件接口

Comos中數(shù)據(jù)與商業(yè)計(jì)算軟件可互相對接?？蓪拥纳虡I(yè)計(jì)算軟件上游包括流程模擬軟件（PROII/Aspen Plus/HYSYS等），下游包括換熱器，水力學(xué)計(jì)算軟件（HTRI/FRI等）。與商業(yè)計(jì)算軟件的對接需要經(jīng)過嚴(yán)格測試，保證數(shù)據(jù)傳輸正確嚴(yán)謹(jǐn)。

Comos中數(shù)據(jù)與自主研發(fā)的計(jì)算軟件可對接。原有的計(jì)算書多為EXCEL，定制計(jì)算書接口本質(zhì)上是定制Comos與EXCEL的自動傳遞。操作時需要特別注意定制接口時的傳遞方向，模擬數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步計(jì)算的參數(shù)定制為Comos到EXCEL的單向傳遞，計(jì)算結(jié)果反饋的參數(shù)定制為EXCEL到Comos的單向傳遞。傳遞方向選擇錯誤可導(dǎo)致數(shù)據(jù)覆蓋丟失的情況。