淺談AVEVA軟件在石油化工儀表設計中的應用

郭非，羅曉珂

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

石油化工設計工作經歷了三次革新，即從傳統二維設計轉變為三維設計，從三維設計轉變為協同工作平臺。在信息化時代，數字化工廠和數字化交付的要求日益增多，如何有效地利用智能設計軟件在競爭中贏得先機，是每個工程公司必須考慮的事情。為提高設計效率和質量，國內外的工程公司均在整合各種設計平臺，汲取設計經驗，探索更為高效的設計模式，各類設計軟件應運而生。國際著名的工廠工程信息企業(AVEVA)軟件，具有工程設計數據一體化集成解決方案，在石油化工工程行業得到了成功應用。

中國五環工程有限公司建立了協同設計平臺，并在項目中成功應用了AVEVA軟件。筆者結合項目，探討AVEVA軟件在石油化工儀表設計中的應用。

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四部分構成，分別用于完成不同的功能。儀表索引、儀表數據表、控制系統監控數據表、控制系統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軟件則負責分配人員、分組、權限、打包項目，以及各部分每個分組或人員的權限等內容。4個軟件互相聯系，在任何一個軟件內修改儀表信息，其他軟件內的儀表相關信息會自動更新。

2 AVEVA軟件在儀表設計文件中的應用

傳統設計軟件的設計數據需要在后續不同文件中多次反復輸入，容易出現數據不一致的情況。同時，當工藝條件更新后，需要人工比較工藝條件版本之間的差異并錄入，會有遺漏；人工設計時，通常會有反復修改，并且要更改所有相關的文件，不僅花費工時，而且易導致數據的不一致，從而降低了設計質量。

AVEVA軟件各部分之間可進行信息傳遞和共享，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軟件可生成很多設計文件和采購文件，涉及儀表數據表、儀表材料表等；安裝文件包括電纜表、儀表導壓配管安裝圖、儀表過程連接圖、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；組態文件包括儀表索引、儀表回路圖、控制系統I/O表、控制系統監控數據表、通信信號一覽表。目前還暫時不支持儀表設計規定、儀表設計說明、儀表技術規格書等文字類文件。

2.1 儀表索引

在AVEVA軟件中可以通過各種方式生成儀表索引，包括智能PID、手動輸入等。建立新的儀表回路時，工作步驟如下：

1)選擇儀表類型，如流量儀表(F)、壓力儀表(P)、液位儀表(L)等。

2)選擇裝置工序號、功能號、數字編碼、后綴等，完成該對話框后，開始添加儀表回路各個功能，這樣就完成了1個儀表回路，需要修改時再選擇編輯功能即可。

3)在手動輸入時，同類型的儀表只需創建幾個典型的儀表回路，該類型儀表的其他儀表回路可以選擇復制，從而可大幅度地提高工作效率，避免重復勞動。同時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聯性強，在儀表索引中可自動體現儀表數據表、導壓配管安裝圖、電/氣連接圖、過程連接圖、回路圖、接線箱等文件編號和頁碼編號，并且可以規避儀表位號重復等低級錯誤。通過設置，可以保證儀表索引、儀表數據表和控制I/O表中的儀表名稱一致，避免以前人工輸入時文件內容沖突等低級錯誤。AVEVA軟件與傳統儀表索引的比較見表1所列。

表1 AVEVA軟件與傳統儀表索引的比較

2.2 儀表數據表

由于儀表索引中的儀表位號和儀表數據表中的儀表位號是一一對應的，因此需要先在索引中定義儀表的位號，待儀表索引完成后，方可進行儀表數據表的設計工作。

1)模板。不同類型的儀表數據表模板完成相應映射，然后根據具體儀表選型選擇適用的模板。

2)參數。完成工藝參數和儀表參數的導入，其中工藝參數的導入可以通過AVEVA軟件直接從工藝專業的數據庫錄入，也可以通過手動或是通過ExceL表格由儀表專業錄入。

筆者在項目中通過Excel將工藝參數批量導入AVEVA軟件，一定程度上提高了工作效率。儀表選型參數也可以在軟件中批量操作，避免了類型相同儀表的反復工作。如： 儀表的電氣接口、信號類型、供電等參數，可以在Engineering的Instruments中批量錄入。AVEVA軟件和傳統儀表數據表的比較見表2所列。

2.3 儀表材料表和電纜表

2.3.1 儀表材料表

根據AVEVA軟件中安裝圖、電纜表、橋架圖等文件，儀表材料表可自動統計安裝材料，準確率高、速度快。AVEVA軟件與傳統儀表材料表的比較見表3所列。

表2 AVEVA軟件和傳統儀表數據表的比較

表3 AVEVA軟件與傳統儀表材料表的比較

2.3.2 電纜表

根據儀表在PDMS軟件中的具體布置，電纜表按照儀表的信號類型將不同的電纜分配進入不同的接線箱內，并且可以根據實際情況測量電纜長度并寫入AVEVA數據庫，準確性較高。然后，根據儀表預先制訂的接線原則，在Instrumentation Wiring Manager中完成儀表的接線工作，包括現場儀表、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。電纜表的形式和內容可以根據需求進行個性定制，軟件支持C#語言。AVEVA軟件與傳統電纜表的比較見表4所列。

表4 AVEVA軟件與傳統電纜表的比較

2.4 儀表回路圖和安裝圖

首先，根據項目情況設計模板，如儀表測量回路、控制回路、電氣回路、壓力表安裝圖、變送器安裝圖(根據不同的連接型式、壓力等級、介質等分為不同模板)、儀表電氣連接圖(根據連接型式、防爆型式等分為不同的模板)、儀表過程圖模板等，該過程花費精力較大，各項內容需要逐漸完善。因此要求數據庫足夠強大，為后續設計工作鋪平道路。

其次，根據需要選擇各類模板，自動完成接線箱位號、端子號、端子柜號、端子排排號、端子排端子號、卡件號、I/O模塊、頁碼和項目名稱等信息的填寫。

稍復雜的回路需要手動繪制完成，AVEVA軟件和傳統回路圖的比較見表5所列，AVEVA軟件與傳統安裝圖的比較見表6所列。

表5 AVEVA軟件和傳統回路圖的比較

表6 AVEVA軟件和傳統安裝圖的比較

儀表安裝圖包括導壓配管安裝圖、儀表電/氣連接圖、儀表過程連接圖等，在數據庫內選取所需的安裝圖模板，避免了繪制安裝圖時低級錯誤的發生；并且直接在數據庫內選擇儀表位號，并在儀表索引中顯示所選安裝圖的文件編號，有效地避免了儀表的多選、漏選的現象，可以取代密封接頭一覽表、撓性管一覽表等文件。

2.5 控制系統監控數據表和I/O表

控制系統監控數據表和I/O表，可以根據數據庫文件設置篩選規則，自動從中提取需要的信息，方便快捷。報警值和聯鎖值可自動從數據庫中讀取，信息較為完善，具備取代聯鎖和報警值一覽表文件的條件。AVEVA軟件與傳統監控數據表和I/O表的比較見表7所列。

表7 AVEVA軟件和傳統監控數據表和I/O表的比較

3 AVEVA軟件存在的問題

AVEVA軟件使用過程中，總體上可以滿足設計要求，但是仍存在一些需要改進的地方：

1)無法完成儀表設計規定、設計說明、技術規格書等文字性文件。筆者認為工程公司可以考慮把上述內容表格化，將儀表或控制系統的各類功能分別定義為各個屬性，需要說明時直接提取其屬性即可。筆者曾在傳統方法的設計文件中發現，3個文字說明文件對同一類儀表的描述不盡相同，導致采購時和供貨商產生歧義。因此必須能夠對儀表的屬性做唯一性定義，無論哪個文件體現的信息，都可以確保正確性。

2)許多文件的輸出尚未達到預期目標。如儀表材料表的統計量為實際量，不包括設計備用量，其中的施工備用量也無法填寫，制約的主要因素是每種材料的備用量不盡相同，而設置公式時只能設置1個；Reports輸出的電纜表為PDF版本，不方便編輯和修改，如果強行輸出為Excel版本，則出現亂碼。

3)為滿足設計要求，存在需要改進的內容。如儀表的接線問題，尤其是安全柵或繼電器與端子柜之間的接線，手動或是通過Add Wiring Wizard接線，均無法實現自動批量接線，繼電器的接線信號仍然暫時無法接通。

4 結束語

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，然后根據模型可以自動測量需要的安裝材料，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，有利于材料統計和現場施工，可實現儀表設計和相關專業的無縫銜接，工程公司可以通過對AVEVA軟件二次開發來實現這些功能。

AVEVA擁有唯一的數據庫，所有的設計數據只需要定義或修改一次，能夠在不同的設計文件中保證設計數據的一致性，相應的設計成品文件都能夠根據模板或種子文件自動生成，確保設計風格和深度統一，實現對設計數據的統一管理，確保專業內或不同專業間的協同配合，提高設計效率和質量。