Smart Plant Instrumentation在石油石化項目中的應用

崔曉明

大慶油田設計院有限公司

SPI（Smart Plant Instrumentation）是由美國鷹圖（Intergraph）公司開發的儀表專業設計和管理軟件[1]，同時SPI 目前是國際上公認的工程設計效率較高、工程管理較為全面的儀表工程設計交流的通用平臺，在工廠新建或改擴建中，國外知名的集團公司和工程公司普遍采用，也被國內的工程公司及設計院所接受而廣泛應用。如配管工程設計軟件（PDS、PDMS）和智能工藝自控流程圖設計軟件（Smart Plant P&ID）正在被各公司企業應用一樣，SPI 已在國內自動化設計領域得到了認可和應用[2]。下面從廣東石化項目上的應用情況介紹SPI的使用意義，相比傳統CAD、OFFICE 軟件制圖的優越性，相應的軟件功能，以及使用過程中存在的問題、難點等。

1 SPI的使用意義

目前大的項目（投資額超百億，處理能力千萬噸以上）都有一個共同的特點，即工程的設計都是由多個分包工程公司或設計院合作完成，要保證設計質量的一致性難度很大。這種情況甲方業主就會要求設計方工程公司采用數字化移交的方式[3-4]，自控儀表設計因此采用SPI軟件作為設計工具，除了要交付設計文件圖紙等外，還要交付SOU 軟件的工程數據庫，業主通過SPI的管理模塊就可以直接訪問數據庫。數據庫及SPI 軟件可為數據完整性、設計質量一致性及數據的可用性提供重要保障。

廣東石化一個2 000 萬噸原油儲庫項目，由多家設計院、工程公司聯合設計，并采用數字化移交方式進行設計，正是因為有SPI的設計手段，大慶油田設計院有限公司才能接下如此重要的項目。

2 SPI的優越性

相比傳統的cad 制圖，office 出文表的設計方式，SPI有如下幾個方面的優勢：

（1）SPI采用oracle或sql等數據庫平臺[5]，可以與外部數據互聯，如Smart Plant P&ID、PDMS等[6]，可減少重復輸入的錯誤，實現資源的共享，節省人力[7-8]，同時軟件的各功能模塊息息相關，人為錯誤更容易被發現，一個環節有錯，就不能最終出圖（例如儀表回路圖）。

（2）SPI 可以完成自控儀表設計的大部分工作，如生成索引表、數據表、電纜表、料表、回路圖、安裝圖等，且都可以通過工程數據編輯器模塊（EDE）或預覽模塊（browser）拉成橫板或豎版，編輯十分方便。

（3）SPI 提供了輸入/輸出（Import/Export）的外部工具，可以方便實現與其他系統的數據交換。

（4）SPI 采用的服務器與客戶機的C/S 模式，可以同時使用數據庫進行聯合設計，工作效率高。

3 SPI的軟件功能介紹

（1）管理模塊。管理模塊主要包括兩部分，系統管理及項目管理。系統管理主要用于整個SPI的管理和維護，例如創建項目，創建部門、用戶，備份、還原項目等；項目管理主要用于創建項目層次結構，定義項目命名規則，定義用戶使用權限等。

（2）儀表索引模塊。儀表索引模塊的功能主要是創建儀表回路，位號以及完成儀表索引表的編制。這個模塊是整個軟件的基礎，其他模塊所完成的工作均是以此為基礎而對整個數據庫的加深及完善。該模塊可以預定義各種儀表類型屬性，創建儀表回路及儀表位號，定義典型回路，批量生成回路等[9]。

（3）工藝參數模塊。工藝數據模塊的主要功能是創建儀表管線、輸入管線工藝參數，依據這些工藝參數在計算模塊中可進行儀表選型計算，并將管線及相應的工藝參數與此管線上的儀表位號相關聯，以用于生成儀表規格書。

（4）計算模塊。在計算模塊中，可依據在工藝參數模塊中創建的相應的工藝參數進行儀表選型計算，可完成流量計，調節閥，泄壓閥等的計算。

（5）儀表規格書模塊。儀表規格書模塊主要用于創建、編輯儀表規格書數據單，可根據需要創建單位號的規格書，也可使用多位號清單的形式。還可創建規格書模板用來拷貝相同數據給同類型的儀表規格書，以降低重復輸入數據的工作量。用戶還可以利用儀表規格書外部編輯器生成儀表規格書文件給供貨商，由供貨商通過外部編輯器將需供貨商提供數據填入儀表規格書文件內，用戶將返回的儀表規格書文件導入SPI即可完善儀表規格書，同時還可以通過軟件自帶的頁面編輯器（page editor）及模版編輯器（form editor）功能簡單編輯頁面，制作規格書數據單頁面模板[10]。

（6）文檔管理綁定模塊。此模塊用于將SPI 中文件綁定成為一個文件包來統一編輯（例如統一給予版次及批量打印等），并生成報告記錄變更信息。文件包分為兩種，規格書包及一般文件包，一個規格書只能被一個規格書包或多個一般文件包所關聯，但不能同時關聯。

（7）接線模塊。接線模塊的主要功能是創建儀表接線箱，盤柜，系統機柜，創建儀表電纜并根據回路的構成型式完成儀表回路的接線，生成接線圖，電纜表等。

（8）回路圖模塊。儀表回路圖模塊的主要功能是在完成儀表回路的接線工作后讓系統根據具體的接線型式自動生成相應的儀表回路圖。儀表回路圖模塊可以讓用戶用多種方式生成儀表回路圖。

（9）安裝圖模塊。儀表安裝圖模塊的主要功能是讓用戶創建、編輯、瀏覽儀表及管閥件的詳細安裝圖并生成儀表安裝材料清單。

（10）工程數據編輯器模塊。在工程數據編輯器模塊中，可以根據設計需要來建立查詢器，然后用查詢器來建立一個報告視圖，查看需要的數據、屬性，并可批量編輯數據，在SPI 中使用頻率很高，是提高設計效率的利器。

4 部分問題的解決辦法

以下為在設計中遇到的問題，通過推敲和反復實驗找到解決的辦法。

（1）在使用外部編輯器（ExternalEditor）外部程序時，安裝成功后運行程序打開已導出的.isf 文件會莫名出現對話框問題（圖1）導致無法使用。

圖1 打開導出.isf文件時彈出的對話框Fig.1 Dialog box that pops up when open the export.isf files

經反復實驗找到了問題根源，很明顯地看出程序打開文件的時候讀取不到有效的模板。可以從安裝目錄的editor.ini 文件看出（圖2）緩存路徑為“c: emp”，所以試想是不是C盤根目錄下沒有這個緩存文件夾，查看了C 盤（圖3），確實沒有temp這個文件夾，因此僅需要創建一個名為temp 的文件夾即可。

圖2 打開editor.ini文件查看緩存目錄路徑Fig.2 Open the edior.ini file to see the cache directory path

圖3 查看C盤是否有緩存目錄Fig.3 Check to see if the C drive has a cache directory

最后問題得到了解決（圖4）。

圖4 成功打開.isf文件Fig.4 Successfully open the.isf files

（2）在使用SPI 時，可能會因為電腦運行的環境、程序、網絡等原因出現卡死的現象導致程序不正常關閉，重啟后可能會出現圖5所示的對話框。

圖5 因認證點數不足出現的錯誤Fig.5 An error caused by insufficient number of license keys

遇到這情況時，很明顯是認證服務器授權認證（license）出現了問題，可用的授權點數（key）都被占用了，原因就是因為不正常退出軟件后造成的占點，認證服務器無法取回授權點。可先用認證管理軟件（SmartPlant license manager）中的清掃功能（Scavenge）清理一下看看返回結果（圖6、圖7），若還是無法將點數找回，則等待一段時間超時的點數可自動返回，問題即可解決。

圖6 清掃點數對話框Fig.6 Scavenge for keys dialog box

圖7 清掃后返回的結果Fig.7 Result returned after scavenging for seats

5 結束語

作為美國鷹圖公司的軟件，SPI 的默認表格、規格書模板在使用時需要客戶化開發，因此只有兩種辦法，一是讓國內某公司幫助開發，二是自己做開發。目前已開發了部分設計文件模板，下一步是深化模板制定和軟件外部程序的運用，更好地運用于更多的項目。