Comos應用于工藝包設計的二次開發

趙舒婧 李木金 楊衛勝

摘 要：通過對工程數據平臺軟件Comos的介紹，概述了其FEED模塊和P&ID模塊的功能、特點；詳細介紹了FEED模塊和P&ID模塊在石油化工工藝設計中的二次開發應用和二次開發基本流程與技巧。為了利用Comos提高設計效率，減短生產周期，針對FEED 階段和P&ID階段分別說明如何再現工藝系統，論述了數據源走向以及數據在Comos軟件、流程模擬軟件和計算軟件的統一和對接。結果明確了物料平衡，能量平衡和其他工藝數據在Comos中可實現智能對接，廣泛應用在工藝設計中。

關 鍵 詞：Comos；工藝包開發

中圖分類號：TP 273 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）03-0604-04

Abstract： Comos， an engineering database software， was introduced as well as characteristics and functions of its two important products， Comos FEED and Comos P&ID. Customization and application of Comos FEED and Comos P&ID products in petrochemical process design were discussed. Basic customization process and technics were investigated and listed in detail. To promote design efficiency and reduce production period using Comos， databank （DB） in Comos and transmission of data flow from simulation/calculation software to Comos were analyzed. The results show that customization of Comos can ensure intelligent data transmission including essential process package design data， mass balance data and energy balance data.

Key words： Comos； Process package design

信息時代的快速發展推動著傳統的石油化工工藝設計過程的數字化。計算機輔助設計軟件PRO/II、Aspen Plus、AutoCAD、Excel和HTRI等軟件的應用大大提高了開發設計的計算效率和作圖效率。然而設計過程中設計人員仍需要在不同的設計軟件之間進行多種重復，繁雜的數據輸入輸出工作和數據的校對、審核工作。隨著現代化的工廠向大型化發展，工藝過程復雜，技術難度提高，必然要求提高設計的效率和質量，傳統習慣的設計方式已不能適應當前設計領域里大環境的要求。

基于數據庫原理的Comos一體化平臺是可實現互相交互數據的公共平臺，通過不同的導入模塊與計算機輔助設計軟件等外部程序模塊對接，可以把工藝數據、計算數據和設計數據在不同的數據表、規格書、智能PFD和P&ID模塊間進行互調和修正，減少項目開發周期的多次變化更新和繁瑣的校對，保證數據的一致性；還可實現工藝包，甚至后續工程設計的數字化移交[1]。

1 Comos 工藝集成解決方案組成及功能

Comos工藝集成解決方案是工藝數據集成平臺（DB）和文檔管理系統。Comos工藝集成解決方案主要包括COMOS FEED（前端設計）和COMOS P&ID（管道儀表流程圖）兩大方面。它實現了工藝設計常見模擬軟件和智能PFD，P&ID的對接。工藝設計模擬軟件包括PROII， Aspen Plus， Promax/Hysys。 Comos也能夠提供對諸如HTRI、 EXCEL計算書、WORD的強大支持——智能導入導出。工藝包中全部文檔均可以歸檔管理。它實現了工藝設計過程各項活動的統一集成，其架構見圖1。

Comos工藝設計解決方案主要包括以下功能特點[2]：

（1）工藝設計軟件的智能連接。如圖1所示，COMOS實現了和Aspen Plus， Pro-II， Promax/Hysys等智能模擬軟件的數據傳輸。其他常用軟件如HTRI/HTFS， AutoCAD， Microsoft Word/Excel等在Comos中也實現了數據交互和共享。

（2）全流程階段數據源唯一。模擬文件導入的模擬數據、設計軟件返回的設計數據以及開發設計人員輸入的數據均以設備或物流等對象的形式唯一存在。在Comos中，數據源為一對一或一對多，任何一個Comos中生成的對象都可以導航到一個唯一的數據源，確保了數據的唯一性。同時，Comos中的數據通過導航或者定制映射可以實現在對象，文檔和軟件中的傳遞。

（3）文檔管理功能。工藝包中的文檔包括物流數據表，工藝流程圖，公用工程消耗表，設備數據表，設備一覽表，公用工程系統圖等都可以通過Comos定制模板從而進行管理。同時，計算書和設計說明書等外部文檔（Excel/Word等）也可以下掛在軟件中。Comos可實現對工藝包中所有項目文檔的統一管理。

（4）權限管理設置功能。Comos中可以設置設計，校對和審核等不同等級的權限。同一等級下也可放置多個工作層級（Working Layer），方便不同專業的設計人員同時開展設計工作。每個工作層級均可細化設置權限，如一個設計人員在自己的工作層級中只能修改設定好的某一部分設計工作，而無權限修改其他設計。審核和版次功能。 Comos中可定義數據變化，刪除和增加等不同操作下使用不同顏色進行標記跟蹤，審核人員通過識別顏色變化追蹤設計人員的數據變更，同時，審核人員的校訂內容也通過不同顏色高亮提示。工藝包中的文檔版次設校審也可以通過Comos的追蹤實現智能化。

（5）模板復用功能。Comos中可以將項目整體保存為項目模板，或者項目中部分文檔和數據保存到數據庫中。未來相似項目或項目擴大優化可復用模板，極大簡化了工藝設計流程。

（6）二次開發功能。Comos是基于數據庫的平臺，基礎數據庫平臺可選用SQL server/Oracle，具有高度開發性和自由度。提供了客戶根據自身需求進行定制的功能，實現了不同用戶對文檔數據管理的個性化要求。

2 Comos FEED應用于工藝包中的二次開發

Comos提供工藝設計平臺，其基礎數據庫SQL server/Oracle的高度開發性質方便根據用戶需求開展二次開發定制。要想充分發揮Comos數據管理平臺的優勢，化繁為簡一勞永逸，用戶必須結合自身需求及石化行業工藝包設計規范要求，對Comos實施二次開發。

2.1 明確Comos數據流關系

軟件的二次開發工作是在基礎庫中進行，各對象之間的邏輯關系、各參數之間的映射關系和文檔定制方法均已設定，要管理好數據，二次開發前首先需要了解Comos基礎庫中數據流結構關系，明確數據流走向。

Comos中數據關系如下，見圖2。

首先，數據由Aspen Plus/Pro-II等模擬文件導入到Comos中，導入數據分為兩種對象，模擬設備和模擬物流。在生成PFD對象后，工程項目中生成對應的設備對象和物流對象。設備對象中的數據通過連接自動傳輸到設備數據表，再通過繪制形成有數據連接的智能PFD（工藝流程圖）。物流數據傳輸到物料平衡表及儀表數據表，再生成管道說明表。儀表以及管道數據加上PFD，可繪制智能P&ID（管道及儀表流程圖）。部分設備數據表中的數據來自于物流數據，如控制閥，安全閥數據表等。

根據數據流結構，明確定制內容包括：

（1）建立基礎數據庫，建立設備和物流中所有參數；

（2）定制文檔模板；

（3）定制設備、儀表、符號等圖例；

（4）建立模擬對象、工況對象以及設備對象的參數連接；

（5）定制與計算軟件和外部文檔的接口；

（6）定制層級結構

（7）其他。

下面筆者將在這7方面詳解Comos FEED的開發。

2.2 Comos FEED階段定制

2.2.1 定制基礎數據庫

在實際應用中，每一個工程項目工藝包的數據結構都來自于同一個源頭，即基礎庫（Base Object）。Comos FEED定制工作在基礎庫中開展，參數庫是其中的根本。建立參數庫時需按照參數類別分類，保證所有設備和物流的參數無一遺漏。作者的經驗是提前整理所有數據表單，進行數據分類。同時，建立參數需要注意數據類型、小數位數等細節問題。

2.2.2 定制文檔模板

Comos自帶的文檔模板與用戶需求不同，用戶需定制所有的文檔模板，包括設備數據表、設備一覽表、物料平衡表、PFD圖框以及所有首頁。模板規定了文檔格式和外觀，文檔的部分智能化功能需要通過編程實現。

2.2.3 定制設備、儀表、符號等圖例

考慮在Comos智能圖紙上作圖的便捷性，與工藝專業和設備專業、儀表專業的各自分工，圖例的定制包括設備圖例、儀表圖例、附件圖例，圖紙界區圖例、圖紙連接符圖紙上方菜單欄和側邊常用設備欄等。作者采取的方式為利用AutoCAD整理分類PFD、P&ID中涉及的所有圖例，在Comos中繪制圖例和對應的位號，名稱等。通過定制，可實現同一設備不同圖例間的切換和相近設備對象（如空冷器和換熱器）的互換。另外，PFD和P&ID繪圖欄圖例的編輯，每個設備的小圖標（ICON）定制，可以讓設計人員更便捷迅速的找到某個特定設備。

2.2.4 建立模擬對象、工況對象以及設備對象的參數連接

根據圖2，數據流最終要實現從模擬文件到設備的傳遞功能。Comos FEED定制階段需要做好模擬對象和工況對象之間，工況對象和設備對象之間的參數連接接口。專利工藝包開發設計與工程設計略有不同，在二次開發過程中來自于流程模擬文件的源頭數據與Comos模擬對象之間的數據鏈接是二次開發的重點。

由于工藝包中對于設計數據的精確要求，不同于國內其他工程公司的定制案例，作者首次實現了對于換熱器，空冷器，加熱爐，反應器，容器和塔器的復雜開發需求。

換熱器，加熱爐：為保證數據源真實鏈接，從模擬對象開始，換熱器和加熱爐均采用簡捷換熱器代替以獲取工藝參數，獲取到的數據導出到HTRI等專業商業軟件進行選型計算。對于多輻射腔和多對流段的加熱爐和復雜換熱器，通過規定對象名稱格式，以簡捷換熱器對象導入，腳本定義的方式實現模擬文件中多對象匹配Comos中一個模擬對象的需求。

反應器，容器和塔器：多段反應器，容器和塔器與換熱器加熱爐實現方式類似，同樣采用特殊名稱格式，腳本定義實現模擬文件中的多對象匹配一個模擬對象。

空冷器，加熱爐：為使在COMOS中可以智能識別模擬文件中的對象是否為空冷器和加熱爐，這兩個設備對象名稱均進行腳本定制，滿足模擬文件導入到軟件中的正確對接。

2.2.5 定制計算軟件接口

Comos中數據與商業計算軟件可互相對接?？蓪拥纳虡I計算軟件上游包括流程模擬軟件（PROII/Aspen Plus/HYSYS等），下游包括換熱器，水力學計算軟件（HTRI/FRI等）。與商業計算軟件的對接需要經過嚴格測試，保證數據傳輸正確嚴謹。

Comos中數據與自主研發的計算軟件可對接。原有的計算書多為EXCEL，定制計算書接口本質上是定制Comos與EXCEL的自動傳遞。操作時需要特別注意定制接口時的傳遞方向，模擬數據需要進一步計算的參數定制為Comos到EXCEL的單向傳遞，計算結果反饋的參數定制為EXCEL到Comos的單向傳遞。傳遞方向選擇錯誤可導致數據覆蓋丟失的情況。