浅谈AVEVA软件在石油化工仪表设计中的应用

郭非，罗晓珂

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

石油化工设计工作经历了三次革新，即从传统二维设计转变为三维设计，从三维设计转变为协同工作平台。在信息化时代，数字化工厂和数字化交付的要求日益增多，如何有效地利用智能设计软件在竞争中赢得先机，是每个工程公司必须考虑的事情。为提高设计效率和质量，国内外的工程公司均在整合各种设计平台，汲取设计经验，探索更为高效的设计模式，各类设计软件应运而生。国际著名的工厂工程信息企业(AVEVA)软件，具有工程设计数据一体化集成解决方案，在石油化工工程行业得到了成功应用。

中国五环工程有限公司建立了协同设计平台，并在项目中成功应用了AVEVA软件。笔者结合项目，探讨AVEVA软件在石油化工仪表设计中的应用。

1 AVEVA软件概述

目前AVEVA软件为12.1.4.3版本，由Instrumentation Engineer，Instrumentation Designer，Instrumentation Wiring Manager，Instrumentation Security Manager四部分构成，分别用于完成不同的功能。仪表索引、仪表数据表、控制系统监控数据表、控制系统I/O表，由Instrumentation Engineer完成；安装图和回路图等，由Instrumentation Designer完成；仪表、接线箱、端子柜、卡件等的接线，由Instrumentation Wiring Manager完成；Instrumentation Security Manager软件则负责分配人员、分组、权限、打包项目，以及各部分每个分组或人员的权限等内容。4个软件互相联系，在任何一个软件内修改仪表信息，其他软件内的仪表相关信息会自动更新。

2 AVEVA软件在仪表设计文件中的应用

传统设计软件的设计数据需要在后续不同文件中多次反复输入，容易出现数据不一致的情况。同时，当工艺条件更新后，需要人工比较工艺条件版本之间的差异并录入，会有遗漏；人工设计时，通常会有反复修改，并且要更改所有相关的文件，不仅花费工时，而且易导致数据的不一致，从而降低了设计质量。

AVEVA软件各部分之间可进行信息传递和共享，一处录入，即可处处使用；一处更新，即可处处更新。目前，利用AVEVA软件可生成很多设计文件和采购文件，涉及仪表数据表、仪表材料表等；安装文件包括电缆表、仪表导压配管安装图、仪表过程连接图、仪表电气连接图、仪表伴热图、仪表典型安装图、仪表电缆桥架图、仪表供气图等；组态文件包括仪表索引、仪表回路图、控制系统I/O表、控制系统监控数据表、通信信号一览表。目前还暂时不支持仪表设计规定、仪表设计说明、仪表技术规格书等文字类文件。

2.1 仪表索引

在AVEVA软件中可以通过各种方式生成仪表索引，包括智能PID、手动输入等。建立新的仪表回路时，工作步骤如下：

1)选择仪表类型，如流量仪表(F)、压力仪表(P)、液位仪表(L)等。

2)选择装置工序号、功能号、数字编码、后缀等，完成该对话框后，开始添加仪表回路各个功能，这样就完成了1个仪表回路，需要修改时再选择编辑功能即可。

3)在手动输入时，同类型的仪表只需创建几个典型的仪表回路，该类型仪表的其他仪表回路可以选择复制，从而可大幅度地提高工作效率，避免重复劳动。同时AVEVA软件还提供批量编辑修改功能，可以方便地批量编辑、修改仪表回路。

AVEVA软件中各类文件的关联性强，在仪表索引中可自动体现仪表数据表、导压配管安装图、电/气连接图、过程连接图、回路图、接线箱等文件编号和页码编号，并且可以规避仪表位号重复等低级错误。通过设置，可以保证仪表索引、仪表数据表和控制I/O表中的仪表名称一致，避免以前人工输入时文件内容冲突等低级错误。AVEVA软件与传统仪表索引的比较见表1所列。

表1 AVEVA软件与传统仪表索引的比较

2.2 仪表数据表

由于仪表索引中的仪表位号和仪表数据表中的仪表位号是一一对应的，因此需要先在索引中定义仪表的位号，待仪表索引完成后，方可进行仪表数据表的设计工作。

1)模板。不同类型的仪表数据表模板完成相应映射，然后根据具体仪表选型选择适用的模板。

2)参数。完成工艺参数和仪表参数的导入，其中工艺参数的导入可以通过AVEVA软件直接从工艺专业的数据库录入，也可以通过手动或是通过ExceL表格由仪表专业录入。

笔者在项目中通过Excel将工艺参数批量导入AVEVA软件，一定程度上提高了工作效率。仪表选型参数也可以在软件中批量操作，避免了类型相同仪表的反复工作。如： 仪表的电气接口、信号类型、供电等参数，可以在Engineering的Instruments中批量录入。AVEVA软件和传统仪表数据表的比较见表2所列。

2.3 仪表材料表和电缆表

2.3.1 仪表材料表

根据AVEVA软件中安装图、电缆表、桥架图等文件，仪表材料表可自动统计安装材料，准确率高、速度快。AVEVA软件与传统仪表材料表的比较见表3所列。

表2 AVEVA软件和传统仪表数据表的比较

表3 AVEVA软件与传统仪表材料表的比较

2.3.2 电缆表

根据仪表在PDMS软件中的具体布置，电缆表按照仪表的信号类型将不同的电缆分配进入不同的接线箱内，并且可以根据实际情况测量电缆长度并写入AVEVA数据库，准确性较高。然后，根据仪表预先制订的接线原则，在Instrumentation Wiring Manager中完成仪表的接线工作，包括现场仪表、接线箱、端子柜、安全栅、卡件等。虽然前期工作量较大，但完成这些工作后就可以在Reports中看到生成的电缆表。电缆表的形式和内容可以根据需求进行个性定制，软件支持C#语言。AVEVA软件与传统电缆表的比较见表4所列。

表4 AVEVA软件与传统电缆表的比较

2.4 仪表回路图和安装图

首先，根据项目情况设计模板，如仪表测量回路、控制回路、电气回路、压力表安装图、变送器安装图(根据不同的连接型式、压力等级、介质等分为不同模板)、仪表电气连接图(根据连接型式、防爆型式等分为不同的模板)、仪表过程图模板等，该过程花费精力较大，各项内容需要逐渐完善。因此要求数据库足够强大，为后续设计工作铺平道路。

其次，根据需要选择各类模板，自动完成接线箱位号、端子号、端子柜号、端子排排号、端子排端子号、卡件号、I/O模块、页码和项目名称等信息的填写。

稍复杂的回路需要手动绘制完成，AVEVA软件和传统回路图的比较见表5所列，AVEVA软件与传统安装图的比较见表6所列。

表5 AVEVA软件和传统回路图的比较

表6 AVEVA软件和传统安装图的比较

仪表安装图包括导压配管安装图、仪表电/气连接图、仪表过程连接图等，在数据库内选取所需的安装图模板，避免了绘制安装图时低级错误的发生；并且直接在数据库内选择仪表位号，并在仪表索引中显示所选安装图的文件编号，有效地避免了仪表的多选、漏选的现象，可以取代密封接头一览表、挠性管一览表等文件。

2.5 控制系统监控数据表和I/O表

控制系统监控数据表和I/O表，可以根据数据库文件设置筛选规则，自动从中提取需要的信息，方便快捷。报警值和联锁值可自动从数据库中读取，信息较为完善，具备取代联锁和报警值一览表文件的条件。AVEVA软件与传统监控数据表和I/O表的比较见表7所列。

表7 AVEVA软件和传统监控数据表和I/O表的比较

3 AVEVA软件存在的问题

AVEVA软件使用过程中，总体上可以满足设计要求，但是仍存在一些需要改进的地方：

1)无法完成仪表设计规定、设计说明、技术规格书等文字性文件。笔者认为工程公司可以考虑把上述内容表格化，将仪表或控制系统的各类功能分别定义为各个属性，需要说明时直接提取其属性即可。笔者曾在传统方法的设计文件中发现，3个文字说明文件对同一类仪表的描述不尽相同，导致采购时和供货商产生歧义。因此必须能够对仪表的属性做唯一性定义，无论哪个文件体现的信息，都可以确保正确性。

2)许多文件的输出尚未达到预期目标。如仪表材料表的统计量为实际量，不包括设计备用量，其中的施工备用量也无法填写，制约的主要因素是每种材料的备用量不尽相同，而设置公式时只能设置1个；Reports输出的电缆表为PDF版本，不方便编辑和修改，如果强行输出为Excel版本，则出现乱码。

3)为满足设计要求，存在需要改进的内容。如仪表的接线问题，尤其是安全栅或继电器与端子柜之间的接线，手动或是通过Add Wiring Wizard接线，均无法实现自动批量接线，继电器的接线信号仍然暂时无法接通。

4 结束语

目前AVEVA软件的Reports中以表格居多，文字性文件和平面性文件偏少，如仪表供气图和仪表电缆桥架图等平面布置文件可以在PDMS的模型上直接建模，然后根据模型可以自动测量需要的安装材料，并可以抽出具体的平面布置图。这样，仪表电缆桥架和供气管线的布置更加具体、精准，有利于材料统计和现场施工，可实现仪表设计和相关专业的无缝衔接，工程公司可以通过对AVEVA软件二次开发来实现这些功能。

AVEVA拥有唯一的数据库，所有的设计数据只需要定义或修改一次，能够在不同的设计文件中保证设计数据的一致性，相应的设计成品文件都能够根据模板或种子文件自动生成，确保设计风格和深度统一，实现对设计数据的统一管理，确保专业内或不同专业间的协同配合，提高设计效率和质量。