SmartPlant 3D在自控設計中的應用

2014-09-10 03:23:56劉偉

石油化工自動化 2014年4期

劉偉

(中石化石油工程設計有限公司，山東東營 257060)

SmartPlant 3D是近20年來出現的較先進的工廠設計軟件系統，它采用符合行業標準的Microsoft和Oracle數據庫技術，是一個真正以數據為中心的工廠建模環境[1]。它能夠實現三維精確建模，方便各專業協同設計；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象，為將來工程施工提供依據；能夠批量出圖和材料報告，最終實現從工程設計到工程實施的全過程服務[2]。

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

1 Electrical模塊

與電纜相關的設計內容包括電纜橋架、電纜溝、電纜穿線管的建模，電纜敷設路徑的選擇，電纜敷設平面圖，關聯材料的料表等。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 數據庫導入

SmartPlant 3D模型庫的導入有嚴格的格式，根據廠家樣本將相關參數錄入到數據模板中，交由IT人員導入到軟件服務器中。設計人員建模時直接從數據庫中讀取數據，保證模型與廠家產品的一致性。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品，該電纜模型庫要根據不同的廠家樣本來確定。

2.2 電纜批量建模

根據工程項目中具體情況制作電纜模型樣本。與2.1節中將電纜模型導入數據庫一樣，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。執行模型批量導入命令后，軟件會根據“規格型號”從數據庫中讀取表1中對應電纜的屬性。

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；歸屬系統為該位號電纜模型所屬的母系統，一般為設計人員自己建立的分支存儲結構；電纜名稱由設計人員自定義，如果項目有統一編碼規定要按照規定定義，一般形式為“C-關聯儀表/接線箱”；為了能夠正確地從數據庫讀取數據，樣本庫中的規格型號必須與模型數據庫中一致；起始/終止設備為該位號電纜連接的儀表/設備，根據信號傳遞方向確定；標識位2為空。運行批量導入命令后，可以通過該樣本庫查看模型導入情況，如果該位號電纜模型導入成功，則標識位1中的a變為空，標識位2中會自動生成一串隨機編碼。

2.3 電纜敷設

根據規范要求，工藝裝置區電纜采用匯線橋架架空敷設；現場儀表至接線箱、橋架采用保護管敷設；埋地電纜應埋在凍土層以下，當無法滿足時，應有防止電纜損壞的措施，但埋地深度不應小于700mm；多根電纜穿同一根保護管時，填充系數一般不超過40%，單根電纜穿保護管時，保護管內徑不應小于電纜外徑的1.5倍。電纜敷設的規范要求參見《化工自控設計規定》。

選中需要敷設的電纜后出現相應的工具條，電纜敷設步驟可以分為四個步驟來執行：選定需要敷設的電纜；選擇電纜進入匯線橋架、電纜溝或保護管的入口；依次選擇電纜經過的路徑；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：選擇電纜進入匯線橋架、電纜溝或保護管的入口/出口時，建議利用Pinpoint功能鎖定坐標，保證所有經過該處的電纜匯在同一個點上，這樣抽取的二維電纜敷設平面圖不會顯得很混亂，比較美觀。

3 工程應用

前幾節中介紹了SmartPlant 3D軟件中電纜敷設的相關內容，已經說明了其較傳統二維設計方式的優勢。通過SmartPlant 3D設計模型，還可以生成SmartPlant Review文件，供模型審查或業主審查。如某工程項目中應用SmartPlant 3D的工作流程： IT人員搭建好工廠結構后，制作該項目電纜模型庫交由IT人員導入數據庫中；注冊電纜批量導入命令；制作項目電纜樣本庫；電纜批量導入；電纜敷設。以下展示利用出圖模塊從SmartPlant 3D軟件中抽取的二維設計文件，包括電纜敷設平面圖、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環境中電纜敷設效果圖，圖中深色部分為工藝儀表和電纜。