淺談AVEVA軟件在石油化工儀表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭非，羅曉珂

(中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

石油化工設(shè)計(jì)工作經(jīng)歷了三次革新，即從傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計(jì)，從三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同工作平臺(tái)。在信息化時(shí)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(shè)計(jì)軟件在競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī)，是每個(gè)工程公司必須考慮的事情。為提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外的工程公司均在整合各種設(shè)計(jì)平臺(tái)，汲取設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探索更為高效的設(shè)計(jì)模式，各類設(shè)計(jì)軟件應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)際著名的工廠工程信息企業(yè)(AVEVA)軟件，具有工程設(shè)計(jì)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(yīng)用。

中國(guó)五環(huán)工程有限公司建立了協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，并在項(xiàng)目中成功應(yīng)用了AVEVA軟件。筆者結(jié)合項(xiàng)目，探討AVEVA軟件在石油化工儀表設(shè)計(jì)中的應(yīng)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?cái)?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(fù)責(zé)分配人員、分組、權(quán)限、打包項(xiàng)目，以及各部分每個(gè)分組或人員的權(quán)限等內(nèi)容。4個(gè)軟件互相聯(lián)系，在任何一個(gè)軟件內(nèi)修改儀表信息，其他軟件內(nèi)的儀表相關(guān)信息會(huì)自動(dòng)更新。

2 AVEVA軟件在儀表設(shè)計(jì)文件中的應(yīng)用

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)需要在后續(xù)不同文件中多次反復(fù)輸入，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。同時(shí)，當(dāng)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(huì)有遺漏；人工設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)有反復(fù)修改，并且要更改所有相關(guān)的文件，不僅花費(fèi)工時(shí)，而且易導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致，從而降低了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

AVEVA軟件各部分之間可進(jìn)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(shè)計(jì)文件和采購(gòu)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(dǎo)壓配管安裝圖、儀表過(guò)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?cái)?shù)據(jù)表、通信信號(hào)一覽表。目前還暫時(shí)不支持儀表設(shè)計(jì)規(guī)定、儀表設(shè)計(jì)說(shuō)明、儀表技術(shù)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(guò)各種方式生成儀表索引，包括智能PID、手動(dòng)輸入等。建立新的儀表回路時(shí)，工作步驟如下：

1)選擇儀表類型，如流量?jī)x表(F)、壓力儀表(P)、液位儀表(L)等。

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

3)在手動(dòng)輸入時(shí)，同類型的儀表只需創(chuàng)建幾個(gè)典型的儀表回路，該類型儀表的其他儀表回路可以選擇復(fù)制，從而可大幅度地提高工作效率，避免重復(fù)勞動(dòng)。同時(shí)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(guān)聯(lián)性強(qiáng)，在儀表索引中可自動(dòng)體現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)表、導(dǎo)壓配管安裝圖、電/氣連接圖、過(guò)程連接圖、回路圖、接線箱等文件編號(hào)和頁(yè)碼編號(hào)，并且可以規(guī)避儀表位號(hào)重復(fù)等低級(jí)錯(cuò)誤。通過(guò)設(shè)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(shí)文件內(nèi)容沖突等低級(jí)錯(cuò)誤。AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表索引的比較見(jiàn)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(hào)和儀表數(shù)據(jù)表中的儀表位號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的，因此需要先在索引中定義儀表的位號(hào)，待儀表索引完成后，方可進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)工作。

1)模板。不同類型的儀表數(shù)據(jù)表模板完成相應(yīng)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(dǎo)入，其中工藝參數(shù)的導(dǎo)入可以通過(guò)AVEVA軟件直接從工藝專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)錄入，也可以通過(guò)手動(dòng)或是通過(guò)ExceL表格由儀表專業(yè)錄入。

筆者在項(xiàng)目中通過(guò)Excel將工藝參數(shù)批量導(dǎo)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(fù)工作。如： 儀表的電氣接口、信號(hào)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(jiàn)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(dòng)統(tǒng)計(jì)安裝材料，準(zhǔn)確率高、速度快。AVEVA軟件與傳統(tǒng)儀表材料表的比較見(jiàn)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(hào)類型將不同的電纜分配進(jìn)入不同的接線箱內(nèi)，并且可以根據(jù)實(shí)際情況測(cè)量電纜長(zhǎng)度并寫入AVEVA數(shù)據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)確性較高。然后，根據(jù)儀表預(yù)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(chǎng)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(jìn)行個(gè)性定制，軟件支持C#語(yǔ)言。AVEVA軟件與傳統(tǒng)電纜表的比較見(jiàn)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(xiàng)目情況設(shè)計(jì)模板，如儀表測(cè)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(jí)、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(guò)程圖模板等，該過(guò)程花費(fèi)精力較大，各項(xiàng)內(nèi)容需要逐漸完善。因此要求數(shù)據(jù)庫(kù)足夠強(qiáng)大，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作鋪平道路。

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

稍復(fù)雜的回路需要手動(dòng)繪制完成，AVEVA軟件和傳統(tǒng)回路圖的比較見(jiàn)表5所列，AVEVA軟件與傳統(tǒng)安裝圖的比較見(jiàn)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(dǎo)壓配管安裝圖、儀表電/氣連接圖、儀表過(guò)程連接圖等，在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)選取所需的安裝圖模板，避免了繪制安裝圖時(shí)低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生；并且直接在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)選擇儀表位號(hào)，并在儀表索引中顯示所選安裝圖的文件編號(hào)，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?cái)?shù)據(jù)表和I/O表

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

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

3 AVEVA軟件存在的問(wèn)題

AVEVA軟件使用過(guò)程中，總體上可以滿足設(shè)計(jì)要求，但是仍存在一些需要改進(jìn)的地方：

1)無(wú)法完成儀表設(shè)計(jì)規(guī)定、設(shè)計(jì)說(shuō)明、技術(shù)規(guī)格書等文字性文件。筆者認(rèn)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(gè)屬性，需要說(shuō)明時(shí)直接提取其屬性即可。筆者曾在傳統(tǒng)方法的設(shè)計(jì)文件中發(fā)現(xiàn)，3個(gè)文字說(shuō)明文件對(duì)同一類儀表的描述不盡相同，導(dǎo)致采購(gòu)時(shí)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(wú)論哪個(gè)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(dá)到預(yù)期目標(biāo)。如儀表材料表的統(tǒng)計(jì)量為實(shí)際量，不包括設(shè)計(jì)備用量，其中的施工備用量也無(wú)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(shè)置公式時(shí)只能設(shè)置1個(gè)；Reports輸出的電纜表為PDF版本，不方便編輯和修改，如果強(qiáng)行輸出為Excel版本，則出現(xiàn)亂碼。

3)為滿足設(shè)計(jì)要求，存在需要改進(jìn)的內(nèi)容。如儀表的接線問(wèn)題，尤其是安全柵或繼電器與端子柜之間的接線，手動(dòng)或是通過(guò)Add Wiring Wizard接線，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量接線，繼電器的接線信號(hào)仍然暫時(shí)無(wú)法接通。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(dòng)測(cè)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(zhǔn)，有利于材料統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工，可實(shí)現(xiàn)儀表設(shè)計(jì)和相關(guān)專業(yè)的無(wú)縫銜接，工程公司可以通過(guò)對(duì)AVEVA軟件二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。

AVEVA擁有唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)只需要定義或修改一次，能夠在不同的設(shè)計(jì)文件中保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，相應(yīng)的設(shè)計(jì)成品文件都能夠根據(jù)模板或種子文件自動(dòng)生成，確保設(shè)計(jì)風(fēng)格和深度統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。