SPI軟件在自控集成設計中的應用

徐慶松

（中石化石油工程設計有限公司，山東 東營257026）

在石油化工行業，傳統的基于離散的設計軟件，如Autocad的設計方式已不能滿足發展的需求，設計文件的交付也不再是簡單的報表圖紙文件，而是更加趨于數據庫的數字化移交的方式［1］。在此背景下，各專業在同樣的設計環境下基于同一數據源開展集成化設計已成為大勢所趨。SPE（SmartPlant Enterprise）集成系統軟件是一套完整的工程應用設計軟件，而SPI（SmartPlant Instrumentation）是SPE集成系統的儀表專業設計軟件，其主要核心數據和文檔資料在SPI中都可完成［2］，并且能夠與 SP P＆ID，SP3D，SPEL 和PDS等進行數據集成，實現了工藝、配管、電力、儀表、材料等專業的設計數據交互共享。SPI在儀表工程設計和管理軟件市場上的份額占到70%～80%，被Bayer，BP，BASF，Technip等很多國際知名公司和業主認可［3－4］。

1 SPI模塊及設計流程

SPI是儀表工程設計專用軟件，其操作部分主要分為8個模塊，即儀表索引、工藝數據、計算、儀表數據表（IPD）、接線、回路圖、安裝圖和瀏覽器模塊等。各模塊使用統一數據庫，保證了各模塊間數據共享以及生成文件的數據一致性；幾大模塊分類清晰，可以方便地管理工藝系統的參數、控制系統的連接等比較繁瑣的數據。針對某項EPC工程，筆者使用SPI軟件的自控設計流程如圖1所示。

2 SPI自控集成設計

針對某實際項目，由于其高質量要求，該工程全部采用SPE集成系統軟件，進而自控專業應用SPI軟件進行儀表設計。貫穿于SPI軟件中的工作流程概念是將軟件各個功能模塊串聯起來的紐帶，筆者也將沿著數據的流向對自控設計過程進行介紹。

2.1 工廠結構及命名規則

在發布工廠結構后，SPI要在管理模塊中進行工廠結構及命名規則的定制，即把傳統設計中“設計說明”的編號和位號直接定制到軟件中去。相比傳統設計中靠人工編號的方法更加科學嚴謹，避免了發生多位、少位、重號等錯誤。

圖1 基于SPI軟件的自控設計流程示意

2.2 儀表索引

2.2.1 儀表類型定制

在自控設計初期，為了在集成設計平臺上接收統一規格設計數據，需要在SPI軟件中對儀表的類型及特性進行定義，其中最重要的是對接線型式的定義，包括儀表的接線端子、電纜類型和連接方式的定義。定義了接線型式后，在接收工藝專業的SP P＆ID或手動添加儀表位號時，SPI軟件將自動生成儀表接線端子和電纜類型，并完成儀表側的連接。

2.2.2 工藝數據的傳遞

建立了工廠結構及儀表類型定制等必要的初始設置后，SPI需要接收來自工藝專業SP P＆ID的數據，主要包括：設備、管道工藝數據以及儀表位號數據等，并在完成校對后通過儀表索引（Index模塊）將修改信息返回給SP P＆ID。接收P＆ID只是獲得了儀表索引及與管線或設備的邏輯關系，而接下來IPD的接收則是儀表選型的前提。

2.3 計算書和規格書

根據所接收的P＆ID工藝數據和儀表索引（Index模塊）數據，自控專業人員可以在SPI中開展諸如儀表計算、選型、接線及安裝等具體設計工作，這些設計可以通過SPI的計算模塊、規格書模塊、接線模塊和安裝圖模塊分別進行。

2.4 儀表接線

儀表接線是整個自控設計中最關鍵的部分，在SPI接線模塊中，任何儀表的接線都以設備的接線端子號加上儀表或設備的位號為依據，因此任何儀表設備只要有接線端子編號和儀表位號，就可以自動生成接線圖。根據控制方案，在Wiring模塊中按照初步規劃，創建接線箱和PLC等儀表設備。儀表接線端子、設備、電纜都定義完成后，可以再在接線模塊中進行接線工作，設置電纜連接方式，直接將電纜拖拽到相應端子排上從而完成連接。

2.5 SPI與SP 3D的數據傳遞

SPI與SP 3D之間的集成數據傳遞主要有：向SP 3D發布在線儀表的三維尺寸數據DDP（Dimensional Datasheet for Piping），供配管專業人員進行合理布置和開料；向SP 3D中傳遞橋架和電纜數據，完成電纜和橋架布置后，從SP 3D中導出電纜長度數據等，可以生成準確詳實的“儀表電纜表”。經過三維布置后的自控材料統計更加準確，可為后期采購提供必要依據。

2.6 開發報表輸出軟件SADs

由于SPI的報表輸出功能只能滿足一般儀表設計的需要，針對不同單位、不同項目有各自的設計要求和文件格式，筆者開發了報表輸出軟件SADs，目的是將SPI的設計數據從數據庫中直接提取至自控設計軟件SADs，利用其報表輸出功能輸出符合該公司現有體系文件的格式。

3 結束語

通過在實際項目上應用集成系統，對基于SPI軟件的自控集成設計有了更進一步的認識。與傳統設計比較，SPI集成設計具有傳統的自控設計方式所不具備的優勢，主要包括以下幾個方面：

1）基于數據庫和計算機網絡的設計方式，保證了SPI自控設計數據的準確性和同步性。

2）數據流的概念將自控設計的各個部分有機結合，保證了自控設計的連續。

3）SPI接線方式清晰明了，并且與SP 3D等軟件的數據傳遞很大程度地提高了設計質量。

4）針對SPI報表輸出功能開發的SADs軟件，更好地符合了工程項目的需要。

［1］陸地.SPI軟件在油田地面工程設計中的應用［J］.石油化工自動化，2013，49（02）：49－51.

［2］楊茹.SPI DDP集成化設計及應用［J］.石油化工自動化，2012，48（04）：58－62.

［3］王旭明.SmartPlantP＿ID與INtools應用于儀表工程設計的探討［J］.儀表技術，2013（04）：19－21.

［4］謝冠鋒.SPI軟件在自控儀表設計中的應用［J］.Automation＆Instrumentation，2012（05）：10－12.

［5］康明，梅剛.Excel VBA在SPI二次開發中的應用［J］.石油化工自動化，2011，47（06）：59－61.

［6］茹家華.INtools軟件在冶金行業工程公司的應用［J］.自動化與儀器儀表，2009（05）：74－75.

［7］項飛.INtools軟件綜述及其二次開發（Ⅰ）［J］.石油化工自動化，2006，42（04）：64－67.

［8］項飛.INtools軟件綜述及其二次開發（Ⅳ）［J］.石油化工自動化，2007，43（01）：48－49.

［9］林騫.INtools在工程設計項目中的應用［J］.石油化工自動化，2007，43（04）：57－61.

［10］李永康.INtools軟件及其在工廠生命周期管理中的應用策略［J］.石油化工自動化，2009，45（04）：50－53.