Smart Plant Instrumentation在石油石化項目中的應(yīng)用

崔曉明

大慶油田設(shè)計院有限公司

SPI（Smart Plant Instrumentation）是由美國鷹圖（Intergraph）公司開發(fā)的儀表專業(yè)設(shè)計和管理軟件[1]，同時SPI 目前是國際上公認的工程設(shè)計效率較高、工程管理較為全面的儀表工程設(shè)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(nèi)的工程公司及設(shè)計院所接受而廣泛應(yīng)用。如配管工程設(shè)計軟件（PDS、PDMS）和智能工藝自控流程圖設(shè)計軟件（Smart Plant P&ID）正在被各公司企業(yè)應(yīng)用一樣，SPI 已在國內(nèi)自動化設(shè)計領(lǐng)域得到了認可和應(yīng)用[2]。下面從廣東石化項目上的應(yīng)用情況介紹SPI的使用意義，相比傳統(tǒng)CAD、OFFICE 軟件制圖的優(yōu)越性，相應(yīng)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(shè)計都是由多個分包工程公司或設(shè)計院合作完成，要保證設(shè)計質(zhì)量的一致性難度很大。這種情況甲方業(yè)主就會要求設(shè)計方工程公司采用數(shù)字化移交的方式[3-4]，自控儀表設(shè)計因此采用SPI軟件作為設(shè)計工具，除了要交付設(shè)計文件圖紙等外，還要交付SOU 軟件的工程數(shù)據(jù)庫，業(yè)主通過SPI的管理模塊就可以直接訪問數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫及SPI 軟件可為數(shù)據(jù)完整性、設(shè)計質(zhì)量一致性及數(shù)據(jù)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(shè)計院、工程公司聯(lián)合設(shè)計，并采用數(shù)字化移交方式進行設(shè)計，正是因為有SPI的設(shè)計手段，大慶油田設(shè)計院有限公司才能接下如此重要的項目。

2 SPI的優(yōu)越性

相比傳統(tǒng)的cad 制圖，office 出文表的設(shè)計方式，SPI有如下幾個方面的優(yōu)勢：

（1）SPI采用oracle或sql等數(shù)據(jù)庫平臺[5]，可以與外部數(shù)據(jù)互聯(lián)，如Smart Plant P&ID、PDMS等[6]，可減少重復(fù)輸入的錯誤，實現(xiàn)資源的共享，節(jié)省人力[7-8]，同時軟件的各功能模塊息息相關(guān)，人為錯誤更容易被發(fā)現(xiàn)，一個環(huán)節(jié)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(shè)計的大部分工作，如生成索引表、數(shù)據(jù)表、電纜表、料表、回路圖、安裝圖等，且都可以通過工程數(shù)據(jù)編輯器模塊（EDE）或預(yù)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(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

（4）SPI 采用的服務(wù)器與客戶機的C/S 模式，可以同時使用數(shù)據(jù)庫進行聯(lián)合設(shè)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(tǒng)管理及項目管理。系統(tǒng)管理主要用于整個SPI的管理和維護，例如創(chuàng)建項目，創(chuàng)建部門、用戶，備份、還原項目等；項目管理主要用于創(chuàng)建項目層次結(jié)構(gòu)，定義項目命名規(guī)則，定義用戶使用權(quán)限等。

（2）儀表索引模塊。儀表索引模塊的功能主要是創(chuàng)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(chǔ)，其他模塊所完成的工作均是以此為基礎(chǔ)而對整個數(shù)據(jù)庫的加深及完善。該模塊可以預(yù)定義各種儀表類型屬性，創(chuàng)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(shù)模塊。工藝數(shù)據(jù)模塊的主要功能是創(chuàng)建儀表管線、輸入管線工藝參數(shù)，依據(jù)這些工藝參數(shù)在計算模塊中可進行儀表選型計算，并將管線及相應(yīng)的工藝參數(shù)與此管線上的儀表位號相關(guān)聯(lián)，以用于生成儀表規(guī)格書。

（4）計算模塊。在計算模塊中，可依據(jù)在工藝參數(shù)模塊中創(chuàng)建的相應(yīng)的工藝參數(shù)進行儀表選型計算，可完成流量計，調(diào)節(jié)閥，泄壓閥等的計算。

（5）儀表規(guī)格書模塊。儀表規(guī)格書模塊主要用于創(chuàng)建、編輯儀表規(guī)格書數(shù)據(jù)單，可根據(jù)需要創(chuàng)建單位號的規(guī)格書，也可使用多位號清單的形式。還可創(chuàng)建規(guī)格書模板用來拷貝相同數(shù)據(jù)給同類型的儀表規(guī)格書，以降低重復(fù)輸入數(shù)據(jù)的工作量。用戶還可以利用儀表規(guī)格書外部編輯器生成儀表規(guī)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(shù)據(jù)填入儀表規(guī)格書文件內(nèi)，用戶將返回的儀表規(guī)格書文件導(dǎo)入SPI即可完善儀表規(guī)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(guī)格書數(shù)據(jù)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(tǒng)一編輯（例如統(tǒng)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(guī)格書包及一般文件包，一個規(guī)格書只能被一個規(guī)格書包或多個一般文件包所關(guān)聯(lián)，但不能同時關(guān)聯(lián)。

（7）接線模塊。接線模塊的主要功能是創(chuàng)建儀表接線箱，盤柜，系統(tǒng)機柜，創(chuàng)建儀表電纜并根據(jù)回路的構(gòu)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(tǒng)根據(jù)具體的接線型式自動生成相應(yīng)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(chuàng)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(shù)據(jù)編輯器模塊。在工程數(shù)據(jù)編輯器模塊中，可以根據(jù)設(shè)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(shù)據(jù)、屬性，并可批量編輯數(shù)據(jù)，在SPI 中使用頻率很高，是提高設(shè)計效率的利器。

4 部分問題的解決辦法

以下為在設(shè)計中遇到的問題，通過推敲和反復(fù)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(dǎo)出的.isf 文件會莫名出現(xiàn)對話框問題（圖1）導(dǎo)致無法使用。

圖1 打開導(dǎo)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(jīng)反復(fù)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(chuàng)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(huán)境、程序、網(wǎng)絡(luò)等原因出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象導(dǎo)致程序不正常關(guān)閉，重啟后可能會出現(xiàn)圖5所示的對話框。

圖5 因認證點數(shù)不足出現(xiàn)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(wù)器授權(quán)認證（license）出現(xiàn)了問題，可用的授權(quán)點數(shù)（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(wù)器無法取回授權(quán)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(jié)果（圖6、圖7），若還是無法將點數(shù)找回，則等待一段時間超時的點數(shù)可自動返回，問題即可解決。

圖6 清掃點數(shù)對話框Fig.6 Scavenge for keys dialog box

圖7 清掃后返回的結(jié)果Fig.7 Result returned after scavenging for seats

5 結(jié)束語

作為美國鷹圖公司的軟件，SPI 的默認表格、規(guī)格書模板在使用時需要客戶化開發(fā)，因此只有兩種辦法，一是讓國內(nèi)某公司幫助開發(fā)，二是自己做開發(fā)。目前已開發(fā)了部分設(shè)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。