SmartPlant 3D在自控設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉偉

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257060)

SmartPlant 3D是近20年來(lái)出現(xiàn)的較先進(jìn)的工廠設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，它采用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Microsoft和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，是一個(gè)真正以數(shù)據(jù)為中心的工廠建模環(huán)境[1]。它能夠?qū)崿F(xiàn)三維精確建模，方便各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)；能夠直觀形象地判斷模型布置的合理性，通過(guò)碰撞檢查消除打架現(xiàn)象，為將來(lái)工程施工提供依據(jù)；能夠批量出圖和材料報(bào)告，最終實(shí)現(xiàn)從工程設(shè)計(jì)到工程實(shí)施的全過(guò)程服務(wù)[2]。

在SmartPlant 3D環(huán)境中，各設(shè)備及儀表模型的尺寸、定位都是準(zhǔn)確的，因而電纜的設(shè)計(jì)路徑對(duì)施工更具指導(dǎo)意義。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中電纜敷設(shè)相比，該方法建立的電纜模型包含了更豐富的信息，如電纜起始設(shè)備、終止設(shè)備、電纜的完全敷設(shè)路徑、電纜的規(guī)格型號(hào)、電纜長(zhǎng)度及質(zhì)量等。建模工作完成后，通過(guò)出圖模塊可以抽取二維電纜敷設(shè)平面圖、電纜材料表、電纜護(hù)管材料表等設(shè)計(jì)文件，使電纜敷設(shè)更貼近實(shí)際，材料統(tǒng)計(jì)更準(zhǔn)確。

1 Electrical模塊

與電纜相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括電纜橋架、電纜溝、電纜穿線管的建模，電纜敷設(shè)路徑的選擇，電纜敷設(shè)平面圖，關(guān)聯(lián)材料的料表等。建模過(guò)程在Electrical模塊中完成，成果文件通過(guò)Report and Drawing模塊完成，筆者著重介紹建模過(guò)程。

2 三維建模流程

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入

SmartPlant 3D模型庫(kù)的導(dǎo)入有嚴(yán)格的格式，根據(jù)廠家樣本將相關(guān)參數(shù)錄入到數(shù)據(jù)模板中，交由IT人員導(dǎo)入到軟件服務(wù)器中。設(shè)計(jì)人員建模時(shí)直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，保證模型與廠家產(chǎn)品的一致性。示例電纜模型庫(kù)見(jiàn)表1所列。

表1中，標(biāo)識(shí)位a為添加模型；m為修改模型；d為刪除模型。規(guī)格型號(hào)中，ZR為阻燃型；NH為耐火型；Y為聚乙烯擠包絕緣或護(hù)套；V為聚氯乙烯擠包絕緣或護(hù)套；P為銅線編織屏蔽；22為鋼帶鎧裝聚氯乙烯外護(hù)套。不同項(xiàng)目可能使用不同廠家的電纜產(chǎn)品，該電纜模型庫(kù)要根據(jù)不同的廠家樣本來(lái)確定。

2.2 電纜批量建模

根據(jù)工程項(xiàng)目中具體情況制作電纜模型樣本。與2.1節(jié)中將電纜模型導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，該電纜模型樣本也要遵循嚴(yán)格的格式填寫，部分電纜模型樣本見(jiàn)表2所列。執(zhí)行模型批量導(dǎo)入命令后，軟件會(huì)根據(jù)“規(guī)格型號(hào)”從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取表1中對(duì)應(yīng)電纜的屬性。

表1 電纜模型庫(kù)(部分)

表2 電纜模型樣本庫(kù)(部分)

表2中，標(biāo)識(shí)位1中，a表示要建立該位號(hào)電纜模型；歸屬系統(tǒng)為該位號(hào)電纜模型所屬的母系統(tǒng)，一般為設(shè)計(jì)人員自己建立的分支存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；電纜名稱由設(shè)計(jì)人員自定義，如果項(xiàng)目有統(tǒng)一編碼規(guī)定要按照規(guī)定定義，一般形式為“C-關(guān)聯(lián)儀表/接線箱”；為了能夠正確地從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)，樣本庫(kù)中的規(guī)格型號(hào)必須與模型數(shù)據(jù)庫(kù)中一致；起始/終止設(shè)備為該位號(hào)電纜連接的儀表/設(shè)備，根據(jù)信號(hào)傳遞方向確定；標(biāo)識(shí)位2為空。運(yùn)行批量導(dǎo)入命令后，可以通過(guò)該樣本庫(kù)查看模型導(dǎo)入情況，如果該位號(hào)電纜模型導(dǎo)入成功，則標(biāo)識(shí)位1中的a變?yōu)榭?，?biāo)識(shí)位2中會(huì)自動(dòng)生成一串隨機(jī)編碼。

2.3 電纜敷設(shè)

根據(jù)規(guī)范要求，工藝裝置區(qū)電纜采用匯線橋架架空敷設(shè)；現(xiàn)場(chǎng)儀表至接線箱、橋架采用保護(hù)管敷設(shè)；埋地電纜應(yīng)埋在凍土層以下，當(dāng)無(wú)法滿足時(shí)，應(yīng)有防止電纜損壞的措施，但埋地深度不應(yīng)小于700mm；多根電纜穿同一根保護(hù)管時(shí)，填充系數(shù)一般不超過(guò)40%，單根電纜穿保護(hù)管時(shí)，保護(hù)管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍。電纜敷設(shè)的規(guī)范要求參見(jiàn)《化工自控設(shè)計(jì)規(guī)定》。

選中需要敷設(shè)的電纜后出現(xiàn)相應(yīng)的工具條，電纜敷設(shè)步驟可以分為四個(gè)步驟來(lái)執(zhí)行： 選定需要敷設(shè)的電纜；選擇電纜進(jìn)入?yún)R線橋架、電纜溝或保護(hù)管的入口；依次選擇電纜經(jīng)過(guò)的路徑；選擇電纜出匯線橋架、電纜溝或保護(hù)管的出口。

需要注意的是： 選擇電纜進(jìn)入?yún)R線橋架、電纜溝或保護(hù)管的入口/出口時(shí)，建議利用Pinpoint功能鎖定坐標(biāo)，保證所有經(jīng)過(guò)該處的電纜匯在同一個(gè)點(diǎn)上，這樣抽取的二維電纜敷設(shè)平面圖不會(huì)顯得很混亂，比較美觀。

3 工程應(yīng)用

前幾節(jié)中介紹了SmartPlant 3D軟件中電纜敷設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，已經(jīng)說(shuō)明了其較傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)SmartPlant 3D設(shè)計(jì)模型，還可以生成SmartPlant Review文件，供模型審查或業(yè)主審查。如某工程項(xiàng)目中應(yīng)用SmartPlant 3D的工作流程： IT人員搭建好工廠結(jié)構(gòu)后，制作該項(xiàng)目電纜模型庫(kù)交由IT人員導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中；注冊(cè)電纜批量導(dǎo)入命令；制作項(xiàng)目電纜樣本庫(kù)；電纜批量導(dǎo)入；電纜敷設(shè)。以下展示利用出圖模塊從SmartPlant 3D軟件中抽取的二維設(shè)計(jì)文件，包括電纜敷設(shè)平面圖、電纜匯線橋架料表、電纜保護(hù)管料表和電纜料表。圖1是SmartPlant 3D環(huán)境中電纜敷設(shè)效果圖，圖中深色部分為工藝儀表和電纜。

圖1 SmartPlant3D中電纜敷設(shè)效果示意

為了更加準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)材料，SmartPlant 3D環(huán)境中匯線橋架、電纜保護(hù)管和電纜模型搭建完成后，可以通過(guò)報(bào)告分別抽取它們的料表。表3～4為匯線橋架和電纜保護(hù)管料表，由于電纜數(shù)量太多，表5中只列出部分規(guī)格型號(hào)電纜的料表，其他型號(hào)電纜形式一樣。

表3 匯線橋架料表

表4 電纜穿線管料表

表5 電纜料表(部分)

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者著重介紹了利用SmartPlant 3D軟件進(jìn)行電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)，能夠直接從軟件中抽取標(biāo)準(zhǔn)電纜敷設(shè)平面圖、相關(guān)材料的料表，能更好地規(guī)劃電纜的走線，更準(zhǔn)確地估計(jì)相關(guān)材料的用料，很大程度上提高了設(shè)計(jì)效率。

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