郭非，羅曉珂

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

石油化工設計工作經(jīng)歷了三次革新，即從傳統(tǒng)二維設計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設計，從三維設計轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同工作平臺。在信息化時代，數(shù)字化工廠和數(shù)字化交付的要求日益增多，如何有效地利用智能設計軟件在競爭中贏得先機，是每個工程公司必須考慮的事情。為提高設計效率和質(zhì)量，國內(nèi)外的工程公司均在整合各種設計平臺，汲取設計經(jīng)驗，探索更為高效的設計模式，各類設計軟件應運而生。國際著名的工廠工程信息企業(yè)(AVEVA)軟件，具有工程設計數(shù)據(jù)一體化集成解決方案，在石油化工工程行業(yè)得到了成功應用。

中國五環(huán)工程有限公司建立了協(xié)同設計平臺，并在項目中成功應用了AVEVA軟件。筆者結(jié)合項目，探討AVEVA軟件在石油化工儀表設計中的應用。

1 AVEVA軟件概述

目前AVEVA軟件為12.1.4.3版本，由Instrumentation Engineer，Instrumentation Designer，Instrumentation Wiring Manager，Instrumentation Security Manager四部分構(gòu)成，分別用于完成不同的功能。儀表索引、儀表數(shù)據(jù)表、控制系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表、控制系統(tǒng)I/O表，由Instrumentation Engineer完成；安裝圖和回路圖等，由Instrumentation Designer完成；儀表、接線箱、端子柜、卡件等的接線，由Instrumentation Wiring Manager完成；Instrumentation Security Manager軟件則負責分配人員、分組、權限、打包項目，以及各部分每個分組或人員的權限等內(nèi)容。4個軟件互相聯(lián)系，在任何一個軟件內(nèi)修改儀表信息，其他軟件內(nèi)的儀表相關信息會自動更新。

2 AVEVA軟件在儀表設計文件中的應用

傳統(tǒng)設計軟件的設計數(shù)據(jù)需要在后續(xù)不同文件中多次反復輸入，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。同時，當工藝條件更新后，需要人工比較工藝條件版本之間的差異并錄入，會有遺漏；人工設計時，通常會有反復修改，并且要更改所有相關的文件，不僅花費工時，而且易導致數(shù)據(jù)的不一致，從而降低了設計質(zhì)量。

AVEVA軟件各部分之間可進行信息傳遞和共享，一處錄入，即可處處使用；一處更新，即可處處更新。目前，利用AVEVA軟件可生成很多設計文件和采購文件，涉及儀表數(shù)據(jù)表、儀表材料表等；安裝文件包括電纜表、儀表導壓配管安裝圖、儀表過程連接圖、儀表電氣連接圖、儀表伴熱圖、儀表典型安裝圖、儀表電纜橋架圖、儀表供氣圖等；組態(tài)文件包括儀表索引、儀表回路圖、控制系統(tǒng)I/O表、控制系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表、通信信號一覽表。目前還暫時不支持儀表設計規(guī)定、儀表設計說明、儀表技術規(guī)格書等文字類文件。

2.1 儀表索引

在AVEVA軟件中可以通過各種方式生成儀表索引，包括智能PID、手動輸入等。建立新的儀表回路時，工作步驟如下：

1)選擇儀表類型，如流量儀表(F)、壓力儀表(P)、液位儀表(L)等。

2)選擇裝置工序號、功能號、數(shù)字編碼、后綴等，完成該對話框后，開始添加儀表回路各個功能，這樣就完成了1個儀表回路，需要修改時再選擇編輯功能即可。

3)在手動輸入時，同類型的儀表只需創(chuàng)建幾個典型的儀表回路，該類型儀表的其他儀表回路可以選擇復制，從而可大幅度地提高工作效率，避免重復勞動。同時AVEVA軟件還提供批量編輯修改功能，可以方便地批量編輯、修改儀表回路。

AVEVA軟件中各類文件的關聯(lián)性強，在儀表索引中可自動體現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)表、導壓配管安裝圖、電/氣連接圖、過程連接圖、回路圖、接線箱等文件編號和頁碼編號，并且可以規(guī)避儀表位號重復等低級錯誤。通過設置，可以保證儀表索引、儀表數(shù)據(jù)表和控制I/O表中的儀表名稱一致，避免以前人工輸入時文件內(nèi)容沖突等低級錯誤。AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表索引的比較見表1所列。

表1 AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表索引的比較

2.2 儀表數(shù)據(jù)表

由于儀表索引中的儀表位號和儀表數(shù)據(jù)表中的儀表位號是一一對應的，因此需要先在索引中定義儀表的位號，待儀表索引完成后，方可進行儀表數(shù)據(jù)表的設計工作。

1)模板。不同類型的儀表數(shù)據(jù)表模板完成相應映射，然后根據(jù)具體儀表選型選擇適用的模板。

2)參數(shù)。完成工藝參數(shù)和儀表參數(shù)的導入，其中工藝參數(shù)的導入可以通過AVEVA軟件直接從工藝專業(yè)的數(shù)據(jù)庫錄入，也可以通過手動或是通過ExceL表格由儀表專業(yè)錄入。

筆者在項目中通過Excel將工藝參數(shù)批量導入AVEVA軟件，一定程度上提高了工作效率。儀表選型參數(shù)也可以在軟件中批量操作，避免了類型相同儀表的反復工作。如： 儀表的電氣接口、信號類型、供電等參數(shù)，可以在Engineering的Instruments中批量錄入。AVEVA軟件和傳統(tǒng)儀表數(shù)據(jù)表的比較見表2所列。

2.3 儀表材料表和電纜表

2.3.1 儀表材料表

根據(jù)AVEVA軟件中安裝圖、電纜表、橋架圖等文件，儀表材料表可自動統(tǒng)計安裝材料，準確率高、速度快。AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表材料表的比較見表3所列。

表2 AVEVA軟件和傳統(tǒng)儀表數(shù)據(jù)表的比較

表3 AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表材料表的比較

2.3.2 電纜表

根據(jù)儀表在PDMS軟件中的具體布置，電纜表按照儀表的信號類型將不同的電纜分配進入不同的接線箱內(nèi)，并且可以根據(jù)實際情況測量電纜長度并寫入AVEVA數(shù)據(jù)庫，準確性較高。然后，根據(jù)儀表預先制訂的接線原則，在Instrumentation Wiring Manager中完成儀表的接線工作，包括現(xiàn)場儀表、接線箱、端子柜、安全柵、卡件等。雖然前期工作量較大，但完成這些工作后就可以在Reports中看到生成的電纜表。電纜表的形式和內(nèi)容可以根據(jù)需求進行個性定制，軟件支持C#語言。AVEVA軟件與傳統(tǒng)電纜表的比較見表4所列。

表4 AVEVA軟件與傳統(tǒng)電纜表的比較

2.4 儀表回路圖和安裝圖

首先，根據(jù)項目情況設計模板，如儀表測量回路、控制回路、電氣回路、壓力表安裝圖、變送器安裝圖(根據(jù)不同的連接型式、壓力等級、介質(zhì)等分為不同模板)、儀表電氣連接圖(根據(jù)連接型式、防爆型式等分為不同的模板)、儀表過程圖模板等，該過程花費精力較大，各項內(nèi)容需要逐漸完善。因此要求數(shù)據(jù)庫足夠強大，為后續(xù)設計工作鋪平道路。

其次，根據(jù)需要選擇各類模板，自動完成接線箱位號、端子號、端子柜號、端子排排號、端子排端子號、卡件號、I/O模塊、頁碼和項目名稱等信息的填寫。

稍復雜的回路需要手動繪制完成，AVEVA軟件和傳統(tǒng)回路圖的比較見表5所列，AVEVA軟件與傳統(tǒng)安裝圖的比較見表6所列。

表5 AVEVA軟件和傳統(tǒng)回路圖的比較

表6 AVEVA軟件和傳統(tǒng)安裝圖的比較

儀表安裝圖包括導壓配管安裝圖、儀表電/氣連接圖、儀表過程連接圖等，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)選取所需的安裝圖模板，避免了繪制安裝圖時低級錯誤的發(fā)生；并且直接在數(shù)據(jù)庫內(nèi)選擇儀表位號，并在儀表索引中顯示所選安裝圖的文件編號，有效地避免了儀表的多選、漏選的現(xiàn)象，可以取代密封接頭一覽表、撓性管一覽表等文件。

2.5 控制系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表和I/O表

控制系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表和I/O表，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫文件設置篩選規(guī)則，自動從中提取需要的信息，方便快捷。報警值和聯(lián)鎖值可自動從數(shù)據(jù)庫中讀取，信息較為完善，具備取代聯(lián)鎖和報警值一覽表文件的條件。AVEVA軟件與傳統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表和I/O表的比較見表7所列。

表7 AVEVA軟件和傳統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)表和I/O表的比較

3 AVEVA軟件存在的問題

AVEVA軟件使用過程中，總體上可以滿足設計要求，但是仍存在一些需要改進的地方：

1)無法完成儀表設計規(guī)定、設計說明、技術規(guī)格書等文字性文件。筆者認為工程公司可以考慮把上述內(nèi)容表格化，將儀表或控制系統(tǒng)的各類功能分別定義為各個屬性，需要說明時直接提取其屬性即可。筆者曾在傳統(tǒng)方法的設計文件中發(fā)現(xiàn)，3個文字說明文件對同一類儀表的描述不盡相同，導致采購時和供貨商產(chǎn)生歧義。因此必須能夠?qū)x表的屬性做唯一性定義，無論哪個文件體現(xiàn)的信息，都可以確保正確性。

2)許多文件的輸出尚未達到預期目標。如儀表材料表的統(tǒng)計量為實際量，不包括設計備用量，其中的施工備用量也無法填寫，制約的主要因素是每種材料的備用量不盡相同，而設置公式時只能設置1個；Reports輸出的電纜表為PDF版本，不方便編輯和修改，如果強行輸出為Excel版本，則出現(xiàn)亂碼。

3)為滿足設計要求，存在需要改進的內(nèi)容。如儀表的接線問題，尤其是安全柵或繼電器與端子柜之間的接線，手動或是通過Add Wiring Wizard接線，均無法實現(xiàn)自動批量接線，繼電器的接線信號仍然暫時無法接通。

4 結(jié)束語

目前AVEVA軟件的Reports中以表格居多，文字性文件和平面性文件偏少，如儀表供氣圖和儀表電纜橋架圖等平面布置文件可以在PDMS的模型上直接建模，然后根據(jù)模型可以自動測量需要的安裝材料，并可以抽出具體的平面布置圖。這樣，儀表電纜橋架和供氣管線的布置更加具體、精準，有利于材料統(tǒng)計和現(xiàn)場施工，可實現(xiàn)儀表設計和相關專業(yè)的無縫銜接，工程公司可以通過對AVEVA軟件二次開發(fā)來實現(xiàn)這些功能。

AVEVA擁有唯一的數(shù)據(jù)庫，所有的設計數(shù)據(jù)只需要定義或修改一次，能夠在不同的設計文件中保證設計數(shù)據(jù)的一致性，相應的設計成品文件都能夠根據(jù)模板或種子文件自動生成，確保設計風格和深度統(tǒng)一，實現(xiàn)對設計數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，確保專業(yè)內(nèi)或不同專業(yè)間的協(xié)同配合，提高設計效率和質(zhì)量。