工廠三維設計系統(tǒng)PDS與PDMS管道元件數(shù)據(jù)庫及其結(jié)構差異

閆 紅 ，趙 騰

1.國核電力規(guī)劃設計研究院，北京 100095 2.山東電力工程咨詢院，山東 濟南 250013

PDS軟件是美國INTERGRAPH公司開發(fā)的工廠三維設計軟件，全稱是Intergraph Plant Design System。其采用通用數(shù)據(jù)庫SQL SERVER或者ORACLE作為數(shù)據(jù)中心；Bentley公司的MicroStation作為圖形平臺。PDMS軟件是英國AVEVA公司開發(fā)的工廠三維設計軟件，采用其自行開發(fā)的圖數(shù)一體的可視化圖形平臺和數(shù)據(jù)庫的平臺，是AVEVA Plant Design Management System的簡稱。這兩個軟件的主要功能是在模擬電廠實時情況的可視化模型中實現(xiàn)管道、設備、橋架、土建、暖通等專業(yè)布置設計，輸出圖紙、漫游、報表等數(shù)據(jù)格式文件。管道元件數(shù)據(jù)庫是三維管道建模的基礎，沒有管道元件庫，則無法建立管道模型。可以把管道元件數(shù)據(jù)庫看成是一個既記載真實管道元件件的數(shù)據(jù)屬性信息，又模擬真實管道元件的外形尺寸形式的數(shù)字化“元件倉庫”。

1 PDS與PDMS數(shù)據(jù)庫的基本介紹

1.1 PDS軟件的基礎數(shù)據(jù)庫結(jié)構介紹

1.1.1 綜述

PDS軟件的管道基礎數(shù)據(jù)庫主要包括Piping Materials Class Data（管道材料等級表即201表）、Piping Commodity Data（管道部件數(shù)據(jù)表即202表）、Temperature and Pressure Service Limits Table (溫度壓力限定表)、Nominal Piping Diameters Table（通徑表）、Thickness Data Tables（壁厚數(shù)據(jù)表）、Materials Data Table（材料數(shù)據(jù)表）、Wall Thickness and Branch Reinforcement Equations（壁厚和分支加強校驗）、Branch Insertion Tables（分支允許表）、Gasket Separation Table（墊片厚度表）、Fluid Code Table（流體代碼表）、Physical Data Library（物理數(shù)據(jù)庫）、Material Description Library（材料描述庫）。這些表都是可以用記事本或者寫字板程序打開并且編輯的。其之間的聯(lián)系如上圖所示。

這些表庫有些是存放到后臺數(shù)據(jù)庫中，有些存放在經(jīng)編譯的二進制文件中。像管道材料等級表和管道部件數(shù)據(jù)表是存放在后臺通用數(shù)據(jù)庫中的，其他的存放在經(jīng)編譯的二進制文件中。

1.1.2 管道材料等級表與管道部件數(shù)據(jù)表

在這些表中，管道材料等級表是一個材料等級分類表，將所有的管道元件根據(jù)工程布置設計中管道零部件的選取要求，例如根據(jù)工程需要可以按照溫度、壓力、材料、標準件和非標準件以及布置位置等進行分類，劃分為不同的材料等級，匯總成管道材料等級表。在管道材料等級表中的每一行表示一個材料等級，在常規(guī)電力管道設計時常用上述方法劃分材料等級，例如將：PN4.0，20號鋼，GD87標準作為一個材料等級；又如將P=9.81MPa，t=450℃，12Cr1MoV，德國DIN標準則是另外一個材料等級。管道部件數(shù)據(jù)表則是針對某一個管道材料等級中的每一個管道元件的數(shù)據(jù)的集合，一個管道材料等級對應著一個管道部件數(shù)據(jù)表。

可以理解為所有的管道元件都經(jīng)過一定標準的分類存放在一個“大超市”里，工程師需要根據(jù)設計要求選取合適的管道元件進行布置設計，管道材料等級表是一張記錄著這個“大超市”一共有多少種類別的管道元件的表單，管道部件數(shù)據(jù)表是記錄著每個類別中的管道元件情況的表單。這樣，既把繁多的管道元件數(shù)據(jù)庫進行了有序的梳理又可使工程師在設計過程中的元件選取工作方便、快捷。

1.2 PDMS軟件的基礎數(shù)據(jù)庫結(jié)構介紹

PDMS軟件的管道基礎數(shù)據(jù)庫主要包括元件庫、等級庫、特性庫。元件庫主要存儲元件的圖形形狀、外形數(shù)據(jù)和描述數(shù)據(jù)；等級庫是按照一定設計要求，例如溫度、壓力或者設計標準進行分類的組合體，這點與PDS中的等級分類表有些類似；特性庫是存儲元件的壁厚、重量、材料等特征特性。

在使用PDMS進行常規(guī)管道設計時，常常把所有的管道零部件手冊上的數(shù)據(jù)都匯總整理建立到元件庫中，作為元件使用。這些元件記錄著管道元件本身基礎的尺寸數(shù)據(jù)、描述、形狀數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)以及一些只跟本元件本身相關的備注信息。把元件的一些特性數(shù)據(jù)，例如管道壁厚，管件重量等一些數(shù)據(jù)記錄到特性庫中。在具體工程使用時，再根據(jù)工程對零部件分類的規(guī)定，將管道元件劃分為多個等級，然后在等級下面掛接上元件庫中相應的部件和對應的特性庫數(shù)據(jù)。設計工作開始后，設計人員通過等級選取管道元件來關聯(lián)調(diào)用后臺的元件庫和特性數(shù)據(jù)庫。因此，建立元件庫和特性庫的工作是工作量最大，也是在工程設計之前先行進行的工作，元件庫和特性庫的完整與否跟工程使用是否順利有著直接的關系。

在PDMS軟件中，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構表現(xiàn)為一個樹狀的結(jié)構，有著許多的分支，樹狀的最頂層是統(tǒng)一的“WORLD /*”，下面的每一層節(jié)點均表示一種數(shù)據(jù)庫類型，結(jié)點類型不同，對應的數(shù)據(jù)庫類型也不同。

在元件庫中，一共分5層，第一層是“WORLD /*”，這層是固定不可改變的；下面是CATA，可以有多個CATA，根據(jù)不同的需求進行分類，例如：按照管道元件所屬的標準進行分類等；再下面是SECT,可以有多個SECT,來對其對應的上級CATA進行細分，例如：管道、彎頭、三通、大小頭、閥門等；CATA下層是CATE,這層就比較具體了，例如：在彎頭中分是P4的彎頭還是帶直管段的彎頭等；最下層是SCOM、SDTE、PTSE、GMSE，SCOM是成管徑系列的部件，SDTE記錄這一類的描述及材料信息，PTSE和GMSE記錄著外形樣子和與其他部件的連接信息，比如焊接連接、法蘭連接等，這四層層級相同并且更加具體，對應到具體的某一個實際的零部件，例如：PN4,帶直管段熱壓彎頭，DN200，材料為20號鋼，其外形尺寸和重量等。

2 PDS與PDMS管道元件庫的差異

2.1 數(shù)據(jù)庫支持的文字

在工程應用中發(fā)現(xiàn)，PDS和PDMS均支持中文、英文和數(shù)字。本身兩個軟件都是國外公司研發(fā)的，對英文和數(shù)字的支持是沒問題的。而對中文的支持有點小差異：PDS軟件對中文的支持比較有限，在抽取ISO圖過程中有時會出現(xiàn)丟失漢字的情況。PDMS對中文的支持性比較好，僅對偏僻字會出現(xiàn)無法識別的情況。

2.2 數(shù)據(jù)庫存儲方式

從軟件數(shù)據(jù)庫的結(jié)構上來看，PDS軟件是采用圖形數(shù)據(jù)分開，圖形是以文件形式存儲，數(shù)據(jù)是通用型數(shù)據(jù)庫存儲，如Oracle，SQL Server等。PDMS軟件是圖形數(shù)據(jù)合一的存儲方式，數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)均存在PDMS軟件自帶數(shù)據(jù)庫文件中。

2.3 數(shù)據(jù)庫存儲自由度

PDS軟件的數(shù)據(jù)庫是通用數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)庫的格式是固定的，固定的數(shù)據(jù)表名稱、固定的數(shù)據(jù)表字段等；PDMS軟件數(shù)據(jù)庫最終是文件格式，用戶可以按照其規(guī)則自行規(guī)劃數(shù)據(jù)庫文件存儲位置、名稱等。

2.4 數(shù)據(jù)庫的延展性

PDS軟件數(shù)據(jù)庫開發(fā)分為兩部分：一部分是對于非通用數(shù)據(jù)庫開發(fā)，例如圖形庫開發(fā)，符號庫開發(fā)等，是使用PDS軟件自帶計算機語言EDEN語言進行開發(fā)；另一部分是通用數(shù)據(jù)庫開發(fā)，PDS軟件的后臺數(shù)據(jù)庫是通用的Oracle或者SQL server，其數(shù)據(jù)庫結(jié)構相對固定，開發(fā)也相對方便。PDMS軟件數(shù)據(jù)庫開發(fā)是使用其自帶的數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言PML,借助PDMS平臺進行開發(fā)，因數(shù)據(jù)庫平臺不是通用的，需使用中立格式的文件進行轉(zhuǎn)化處理后，進入其他通用平臺，中立文件格式為*.txt、*.csv 等。

2.5 數(shù)據(jù)庫的移植

PDS軟件的數(shù)據(jù)庫結(jié)構決定了它無法作為實時更新的標準庫，其移植性雖強，但很難同用，工程之間互相共享及傳遞很方便，但卻沒法幾個工程同時使用一個數(shù)據(jù)庫。PDMS的數(shù)據(jù)庫也具有很強的移植性，并且同用使用是它的優(yōu)勢，可采用引用的方式，把幾個外部項目數(shù)據(jù)庫調(diào)入使用。

3 結(jié)論

三維設計已經(jīng)成為現(xiàn)今工廠設計的主流，三維軟件設計平臺的元件數(shù)據(jù)庫三維設計的核心。掌握了基礎數(shù)據(jù)庫的結(jié)構和原理，就可以更好的建立一套完整而又合理的元件數(shù)據(jù)庫，這不但有利于提高設計的效率，更能有效地保證設計的質(zhì)量和減少誤差。

[1]GB 4943-2010 信息技術設備的安全.中國國家標準化管理委員會.

[2]GB/T 4458.3-1984 機械制圖軸測圖.國家標準局.