SmartPlant 3D在自控設(shè)計中的應(yīng)用

劉偉

(中石化石油工程設(shè)計有限公司，山東 東營 257060)

SmartPlant 3D是近20年來出現(xiàn)的較先進的工廠設(shè)計軟件系統(tǒng)，它采用符合行業(yè)標準的Microsoft和Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)，是一個真正以數(shù)據(jù)為中心的工廠建模環(huán)境[1]。它能夠?qū)崿F(xiàn)三維精確建模，方便各專業(yè)協(xié)同設(shè)計；能夠直觀形象地判斷模型布置的合理性，通過碰撞檢查消除打架現(xiàn)象，為將來工程施工提供依據(jù)；能夠批量出圖和材料報告，最終實現(xiàn)從工程設(shè)計到工程實施的全過程服務(wù)[2]。

在SmartPlant 3D環(huán)境中，各設(shè)備及儀表模型的尺寸、定位都是準確的，因而電纜的設(shè)計路徑對施工更具指導(dǎo)意義。與傳統(tǒng)設(shè)計方式中電纜敷設(shè)相比，該方法建立的電纜模型包含了更豐富的信息，如電纜起始設(shè)備、終止設(shè)備、電纜的完全敷設(shè)路徑、電纜的規(guī)格型號、電纜長度及質(zhì)量等。建模工作完成后，通過出圖模塊可以抽取二維電纜敷設(shè)平面圖、電纜材料表、電纜護管材料表等設(shè)計文件，使電纜敷設(shè)更貼近實際，材料統(tǒng)計更準確。

1 Electrical模塊

與電纜相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容包括電纜橋架、電纜溝、電纜穿線管的建模，電纜敷設(shè)路徑的選擇，電纜敷設(shè)平面圖，關(guān)聯(lián)材料的料表等。建模過程在Electrical模塊中完成，成果文件通過Report and Drawing模塊完成，筆者著重介紹建模過程。

2 三維建模流程

2.1 數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入

SmartPlant 3D模型庫的導(dǎo)入有嚴格的格式，根據(jù)廠家樣本將相關(guān)參數(shù)錄入到數(shù)據(jù)模板中，交由IT人員導(dǎo)入到軟件服務(wù)器中。設(shè)計人員建模時直接從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，保證模型與廠家產(chǎn)品的一致性。示例電纜模型庫見表1所列。

表1中，標識位a為添加模型；m為修改模型；d為刪除模型。規(guī)格型號中，ZR為阻燃型；NH為耐火型；Y為聚乙烯擠包絕緣或護套；V為聚氯乙烯擠包絕緣或護套；P為銅線編織屏蔽；22為鋼帶鎧裝聚氯乙烯外護套。不同項目可能使用不同廠家的電纜產(chǎn)品，該電纜模型庫要根據(jù)不同的廠家樣本來確定。

2.2 電纜批量建模

根據(jù)工程項目中具體情況制作電纜模型樣本。與2.1節(jié)中將電纜模型導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫一樣，該電纜模型樣本也要遵循嚴格的格式填寫，部分電纜模型樣本見表2所列。執(zhí)行模型批量導(dǎo)入命令后，軟件會根據(jù)“規(guī)格型號”從數(shù)據(jù)庫中讀取表1中對應(yīng)電纜的屬性。

表1 電纜模型庫(部分)

表2 電纜模型樣本庫(部分)

表2中，標識位1中，a表示要建立該位號電纜模型；歸屬系統(tǒng)為該位號電纜模型所屬的母系統(tǒng)，一般為設(shè)計人員自己建立的分支存儲結(jié)構(gòu)；電纜名稱由設(shè)計人員自定義，如果項目有統(tǒng)一編碼規(guī)定要按照規(guī)定定義，一般形式為“C-關(guān)聯(lián)儀表/接線箱”；為了能夠正確地從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，樣本庫中的規(guī)格型號必須與模型數(shù)據(jù)庫中一致；起始/終止設(shè)備為該位號電纜連接的儀表/設(shè)備，根據(jù)信號傳遞方向確定；標識位2為空。運行批量導(dǎo)入命令后，可以通過該樣本庫查看模型導(dǎo)入情況，如果該位號電纜模型導(dǎo)入成功，則標識位1中的a變?yōu)榭眨瑯俗R位2中會自動生成一串隨機編碼。

2.3 電纜敷設(shè)

根據(jù)規(guī)范要求，工藝裝置區(qū)電纜采用匯線橋架架空敷設(shè)；現(xiàn)場儀表至接線箱、橋架采用保護管敷設(shè)；埋地電纜應(yīng)埋在凍土層以下，當(dāng)無法滿足時，應(yīng)有防止電纜損壞的措施，但埋地深度不應(yīng)小于700mm；多根電纜穿同一根保護管時，填充系數(shù)一般不超過40%，單根電纜穿保護管時，保護管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍。電纜敷設(shè)的規(guī)范要求參見《化工自控設(shè)計規(guī)定》。

選中需要敷設(shè)的電纜后出現(xiàn)相應(yīng)的工具條，電纜敷設(shè)步驟可以分為四個步驟來執(zhí)行： 選定需要敷設(shè)的電纜；選擇電纜進入?yún)R線橋架、電纜溝或保護管的入口；依次選擇電纜經(jīng)過的路徑；選擇電纜出匯線橋架、電纜溝或保護管的出口。

需要注意的是： 選擇電纜進入?yún)R線橋架、電纜溝或保護管的入口/出口時，建議利用Pinpoint功能鎖定坐標，保證所有經(jīng)過該處的電纜匯在同一個點上，這樣抽取的二維電纜敷設(shè)平面圖不會顯得很混亂，比較美觀。

3 工程應(yīng)用

前幾節(jié)中介紹了SmartPlant 3D軟件中電纜敷設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，已經(jīng)說明了其較傳統(tǒng)二維設(shè)計方式的優(yōu)勢。通過SmartPlant 3D設(shè)計模型，還可以生成SmartPlant Review文件，供模型審查或業(yè)主審查。如某工程項目中應(yīng)用SmartPlant 3D的工作流程： IT人員搭建好工廠結(jié)構(gòu)后，制作該項目電纜模型庫交由IT人員導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中；注冊電纜批量導(dǎo)入命令；制作項目電纜樣本庫；電纜批量導(dǎo)入；電纜敷設(shè)。以下展示利用出圖模塊從SmartPlant 3D軟件中抽取的二維設(shè)計文件，包括電纜敷設(shè)平面圖、電纜匯線橋架料表、電纜保護管料表和電纜料表。圖1是SmartPlant 3D環(huán)境中電纜敷設(shè)效果圖，圖中深色部分為工藝儀表和電纜。

圖1 SmartPlant3D中電纜敷設(shè)效果示意

為了更加準確地統(tǒng)計材料，SmartPlant 3D環(huán)境中匯線橋架、電纜保護管和電纜模型搭建完成后，可以通過報告分別抽取它們的料表。表3～4為匯線橋架和電纜保護管料表，由于電纜數(shù)量太多，表5中只列出部分規(guī)格型號電纜的料表，其他型號電纜形式一樣。

表3 匯線橋架料表

表4 電纜穿線管料表

表5 電纜料表(部分)

4 結(jié)束語

筆者著重介紹了利用SmartPlant 3D軟件進行電纜敷設(shè)的設(shè)計，能夠直接從軟件中抽取標準電纜敷設(shè)平面圖、相關(guān)材料的料表，能更好地規(guī)劃電纜的走線，更準確地估計相關(guān)材料的用料，很大程度上提高了設(shè)計效率。

參考文獻：

[1] 姚偉龍.淺談SmartPlant 3D(智能工廠三維軟件)與Tekla Structure異同[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(18)： 90-92.

[2] 魏毅.電纜敷設(shè)數(shù)據(jù)庫輔助系統(tǒng)設(shè)計[J].石油化工自動化，2004，40(01)： 43-44.

[3] 劉強.SmartPlant 3D在鎳鈷設(shè)計院中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2009(01)： 103-107.

[4] 余隋懷，茍秉宸，李曉玲.三維數(shù)字化定制設(shè)計技術(shù)應(yīng)用[M].北京： 北京理工大學(xué)出版社，2006.

[5] 李其銳.基于設(shè)計集成系統(tǒng)海洋平臺項目復(fù)用及模塊化設(shè)計的應(yīng)用[J].中國勘察設(shè)計，2013(09)： 97-100.

[6] 郭穎.SmartPlant 3D的工程化應(yīng)用[J].中國勘察設(shè)計，2014(01)： 89-91.

[7] 薛華.談3D模型在施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2013，39(06)： 254-255.

[8] 劉強，劉燕.淺談三維工廠設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4(01)： 67-70.

[9] 李其銳.淺談SP3D軟件在撬裝化設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國勘察設(shè)計，2013(01)： 75-79.

[10] 閻震.SmartPlant Review軟件在三維工廠設(shè)計中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計，2007(04)： 34-36.