SPI軟件在自控集成設(shè)計中的應(yīng)用

徐慶松

（中石化石油工程設(shè)計有限公司，山東 東營257026）

在石油化工行業(yè)，傳統(tǒng)的基于離散的設(shè)計軟件，如Autocad的設(shè)計方式已不能滿足發(fā)展的需求，設(shè)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(shù)據(jù)庫的數(shù)字化移交的方式［1］。在此背景下，各專業(yè)在同樣的設(shè)計環(huán)境下基于同一數(shù)據(jù)源開展集成化設(shè)計已成為大勢所趨。SPE（SmartPlant Enterprise）集成系統(tǒng)軟件是一套完整的工程應(yīng)用設(shè)計軟件，而SPI（SmartPlant Instrumentation）是SPE集成系統(tǒng)的儀表專業(yè)設(shè)計軟件，其主要核心數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)了工藝、配管、電力、儀表、材料等專業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)交互共享。SPI在儀表工程設(shè)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(yè)主認(rèn)可［3－4］。

1 SPI模塊及設(shè)計流程

SPI是儀表工程設(shè)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(shù)據(jù)、計算、儀表數(shù)據(jù)表（IPD）、接線、回路圖、安裝圖和瀏覽器模塊等。各模塊使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，保證了各模塊間數(shù)據(jù)共享以及生成文件的數(shù)據(jù)一致性；幾大模塊分類清晰，可以方便地管理工藝系統(tǒng)的參數(shù)、控制系統(tǒng)的連接等比較繁瑣的數(shù)據(jù)。針對某項EPC工程，筆者使用SPI軟件的自控設(shè)計流程如圖1所示。

2 SPI自控集成設(shè)計

針對某實際項目，由于其高質(zhì)量要求，該工程全部采用SPE集成系統(tǒng)軟件，進而自控專業(yè)應(yīng)用SPI軟件進行儀表設(shè)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(lián)起來的紐帶，筆者也將沿著數(shù)據(jù)的流向?qū)ψ钥卦O(shè)計過程進行介紹。

2.1 工廠結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則

在發(fā)布工廠結(jié)構(gòu)后，SPI要在管理模塊中進行工廠結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則的定制，即把傳統(tǒng)設(shè)計中“設(shè)計說明”的編號和位號直接定制到軟件中去。相比傳統(tǒng)設(shè)計中靠人工編號的方法更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，避免了發(fā)生多位、少位、重號等錯誤。

圖1 基于SPI軟件的自控設(shè)計流程示意

2.2 儀表索引

2.2.1 儀表類型定制

在自控設(shè)計初期，為了在集成設(shè)計平臺上接收統(tǒng)一規(guī)格設(shè)計數(shù)據(jù)，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(yè)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(cè)的連接。

2.2.2 工藝數(shù)據(jù)的傳遞

建立了工廠結(jié)構(gòu)及儀表類型定制等必要的初始設(shè)置后，SPI需要接收來自工藝專業(yè)SP P＆ID的數(shù)據(jù)，主要包括：設(shè)備、管道工藝數(shù)據(jù)以及儀表位號數(shù)據(jù)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(shè)備的邏輯關(guān)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(guī)格書

根據(jù)所接收的P＆ID工藝數(shù)據(jù)和儀表索引（Index模塊）數(shù)據(jù)，自控專業(yè)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(shè)計工作，這些設(shè)計可以通過SPI的計算模塊、規(guī)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(shè)計中最關(guān)鍵的部分，在SPI接線模塊中，任何儀表的接線都以設(shè)備的接線端子號加上儀表或設(shè)備的位號為依據(jù)，因此任何儀表設(shè)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(jù)控制方案，在Wiring模塊中按照初步規(guī)劃，創(chuàng)建接線箱和PLC等儀表設(shè)備。儀表接線端子、設(shè)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(shè)置電纜連接方式，直接將電纜拖拽到相應(yīng)端子排上從而完成連接。

2.5 SPI與SP 3D的數(shù)據(jù)傳遞

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

2.6 開發(fā)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(shè)計的需要，針對不同單位、不同項目有各自的設(shè)計要求和文件格式，筆者開發(fā)了報表輸出軟件SADs，目的是將SPI的設(shè)計數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中直接提取至自控設(shè)計軟件SADs，利用其報表輸出功能輸出符合該公司現(xiàn)有體系文件的格式。

3 結(jié)束語

通過在實際項目上應(yīng)用集成系統(tǒng)，對基于SPI軟件的自控集成設(shè)計有了更進一步的認(rèn)識。與傳統(tǒng)設(shè)計比較，SPI集成設(shè)計具有傳統(tǒng)的自控設(shè)計方式所不具備的優(yōu)勢，主要包括以下幾個方面：

1）基于數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方式，保證了SPI自控設(shè)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和同步性。

2）數(shù)據(jù)流的概念將自控設(shè)計的各個部分有機結(jié)合，保證了自控設(shè)計的連續(xù)。

3）SPI接線方式清晰明了，并且與SP 3D等軟件的數(shù)據(jù)傳遞很大程度地提高了設(shè)計質(zhì)量。

4）針對SPI報表輸出功能開發(fā)的SADs軟件，更好地符合了工程項目的需要。

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