基于AutoCAD實現(xiàn)高效儀表設(shè)計方案

　　利用AutoCAD軟件及其二次開發(fā)，從AutoCAD軟件中提取數(shù)據(jù)，以Excel的形式創(chuàng)建和收集儀表設(shè)計中需要用到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并導入到Access中建立儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；通過各類表的鏈接、運算、查詢，最后輸出儀表設(shè)計的成品交付文件。該設(shè)計方法通過共享的信息數(shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交互和共享，可高效地完成儀表數(shù)據(jù)表、儀表索引、I/O清單等設(shè)計成品文件的制作，對保證設(shè)計質(zhì)量與進度，具有良好的借鑒意義。

　　化工工程設(shè)計中，儀表專業(yè)人員需要交付的設(shè)計文件通常包括：儀表索引、儀表數(shù)據(jù)表、I/O清單、儀表位置圖、電纜表、回路圖、邏輯圖等。這些設(shè)計文件在編制和變更過程中，大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要重復錄入，因而導致設(shè)計效率低下的同時，還容易出現(xiàn)人為錯誤。

　　為解決上述問題，儀表專業(yè)人員已經(jīng)開發(fā)并實現(xiàn)了部分程序化設(shè)計文件的工作［1-2］，如利用Office_VBA自動生成相關(guān)儀表設(shè)計文件，利用VBA自動生成儀表回路圖和邏輯圖繪制軟件等。同時，許多外資項目中大部分使用了SPI（smart plant instrumentation）儀表設(shè)計軟件［3-4］，SPI軟件的主要功能是通過一個共享的信息數(shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享，提高了儀表專業(yè)全周期的工作效率和工作質(zhì)量。本文采用常見的AutoCAD及Office Suites軟件來實現(xiàn)儀表專業(yè)交付的表格類設(shè)計文件，該工作思路適用于大、中型項目的儀表專業(yè)設(shè)計工作，是一種高效的儀表設(shè)計方法組合。

　　1 PID儀表位號的編寫和數(shù)據(jù)提取

　　PID的最終文件雖然由工藝專業(yè)人員負責，但儀表位號卻是由儀表專業(yè)人員決定的。PID圖中的儀表位號包括儀表功能和位號，分兩行分別填入表示系統(tǒng)或就地儀表的方框和圓圈內(nèi)。筆者采用的方法：將表示系統(tǒng)或就地儀表的方框和圓圈制作成CAD塊，將功能和位號分別定義為塊屬性1和塊屬性2；另外還定義了塊屬性3，設(shè)置為隱藏，用于存放儀表所在位置的屬性如儀表所在的管道、設(shè)備等。

　　塊屬性1和塊屬性2的初始值為手動錄入，對于塊屬性3的初始值，則采用Autolisp編寫的程序并定義為AutoCAD操作命令，通過人工點選的方式將具體的某臺儀表與其所在的管道或所在的設(shè)備相關(guān)聯(lián)來獲取。在PID中提取的儀表位號如表1所列。該方法的優(yōu)點：

　　1） 采用AutoCAD自帶的dataextraction命令，可即時將所有PID圖中的儀表位號提取至Excel文件中，可直接作為儀表索引表的初始數(shù)據(jù)，不但省去了重復輸入儀表位號的工作，也可避免遺漏和差錯。

　　2） 提取出來的Excel文件存儲有儀表位號在AutoCAD圖中的坐標值信息，如需要在PID圖中大量修改儀表位號的編號、次序等情況，可直接在已提取出來Excel文件中先批量修改，然后再將修改好的Excel數(shù)據(jù)導回到AutoCAD版的PID圖中，這樣便可覆蓋原有PID圖中的儀表位號數(shù)據(jù)。

　　3） 還可提取塊屬性3中表示儀表所在位置的值，通過坐標篩選快速填寫儀表所在的PID圖號等后續(xù)儀表設(shè)計時需要的數(shù)據(jù)，該處也可定義塊屬性4，在第一次數(shù)據(jù)錄入時批量填寫。

　　2表格類儀表設(shè)計文件的編制

　　儀表專業(yè)人員需要交付的表格類設(shè)計文件通常包括：儀表索引、儀表數(shù)據(jù)表、I/O清單、DCS監(jiān)控數(shù)據(jù)表、電纜表等。

　　2.1表格類儀表設(shè)計文件的編制思路

　　Access對表格類文件的處理非常便捷，有強大的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析能力，能夠快速地處理大量數(shù)據(jù)［5］。針對建立儀表設(shè)計所需的數(shù)據(jù)庫，筆者采用了三層結(jié)構(gòu)的方式：

　　1） 建立所有儀表設(shè)計中所需的儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格，并導入Access中。

　　2） 建立對應(yīng)的儀表設(shè)計成品文件所需的儀表數(shù)據(jù)表格，數(shù)據(jù)可通過查詢［6］、運算等Access工具［7-8］從步驟1）建立的表格中獲取。

　　3） 建立符合設(shè)計單位規(guī)定的設(shè)計成品文件格式的報表，并設(shè)置數(shù)據(jù)源為對應(yīng)的步驟2）所建立的表格。

　　2.2表格類儀表設(shè)計文件編制的應(yīng)用

　　以下舉例說明在Access數(shù)據(jù)庫中編制儀表數(shù)據(jù)表的具體應(yīng)用：

　　1） 在Excel中收集和制作基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格： 工藝儀表條件表，每種類型的儀表應(yīng)配備1個Excel形式的儀表選型數(shù)據(jù)表，儀表類型對應(yīng)的信號類型、I/O類型表，溫度儀表的插入深度系列表等。這些表的制作在滿足工程設(shè)計的便捷性同時，還應(yīng)符合Access數(shù)據(jù)庫的格式要求［5］。

　　2） 將所有基礎(chǔ)表格導入Access軟件。

　　3） 創(chuàng)建各類儀表的追加查詢，從儀表工藝條件表中提取各類儀表的位號并更新到儀表選型數(shù)據(jù)表中。

　　4） 創(chuàng)建更新查詢，提取各類儀表的工藝數(shù)據(jù)并更新到儀表選型數(shù)據(jù)表中。

　　5） 導出各類Excel形式的儀表選型數(shù)據(jù)表，在各儀表選型數(shù)據(jù)表中填寫選型數(shù)據(jù)。如篩選出同一類介質(zhì)，填寫儀表材料；篩選出同一類管徑，填寫法蘭尺寸；篩選出操作溫度范圍，填寫填料材質(zhì)；利用Excel的公式，自動運算調(diào)節(jié)閥的CV值等。

　　6） 選型完成后，將儀表選型數(shù)據(jù)表導回到Access的儀表設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。

　　7） 按類別和功能，分組制作一鍵導入/導出宏、更新查詢宏等，方便后續(xù)的批量修改和數(shù)據(jù)批量更新。

　　8） 制作各類儀表數(shù)據(jù)表窗體，便于在Access軟件中進行單臺儀表選型數(shù)據(jù)的修改和校審工作。

　　9） 制作各類儀表數(shù)據(jù)表的Access報表格式，完成符合各設(shè)計單位規(guī)定的表頭、格式、logo等，然后實現(xiàn)交付成品文件的導出。

　　由上述步驟可以看出，儀表選型數(shù)據(jù)的填寫，基本是分類別批量完成的，與其他設(shè)計文件數(shù)據(jù)重復的部分，只需要修改一處，即可將與該數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的所有文件實現(xiàn)自動更新，從而減輕了設(shè)計人員的重復性工作，提高了設(shè)計效率。

　　其他表格類儀表設(shè)計文件的編制，同樣需要在數(shù)據(jù)庫中的不同基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格中通過邏輯運算、條件查詢等方式選取所需要的字段，制作符合設(shè)計單位格式的報表，并輸出為成品設(shè)計文件。如儀表索引表，需要從各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格中選取回路號、儀表位號、PID圖號、版本、用途、設(shè)備位號、管線號、儀表類型、I/O類型、信號類型、所在位置、狀態(tài)、安裝圖、數(shù)據(jù)表號、備注等字段。

　　3儀表位置圖和電纜長度的計算

　　3.1儀表位置圖的標注

　　對于進行了3D建模的大型項目，儀表位置圖較易自動生成［9］；但對于絕大多數(shù)未建模的項目，則需要人工繪制儀表位置圖。同理，采用塊及塊屬性的形式，將儀表位號及安裝標高輸入塊屬性，并利用Autolisp程序進行批量標注。

　　標注儀表位置圖的具體方法：首先在工藝專業(yè)提供的管道布置圖或設(shè)備布置圖中繪制出所有帶塊屬性的儀表點，然后批量框選需要標注的儀表，并在圖紙中點選合適的位置點來放置標注文字，程序?qū)⒆詣永L制出儀表序號及對應(yīng)的儀表位號。采用該方法生成的成品文件整齊美觀，而且可以替代人工機械繁雜的標注工作，并為后續(xù)的電纜長度計算提供依據(jù)。

　　3.2電纜長度的統(tǒng)計

　　從AutoCAD軟件中提取的數(shù)據(jù)，利用CAD坐標值在Excel表格中進行簡單的區(qū)域分類和區(qū)域基準點的確定；項目中所有的電纜長度值可通過Excel公式自動運算生成，以替代人工測量電纜長度的低效率工作。

　　1） 儀表點對點敷設(shè)時的電纜長度計算過程如下： 每張儀表位置圖需標注1個基準點，測量基準點至控制室的長度，記錄基準點的標高，計算儀表所在點至基準點的垂直長度和水平長度，計算基準點與儀表點的高差，根據(jù)電纜橋架布置走向和儀表所在點的相對位置，合理地預留電纜長度，將以上所有量求和，便是點對點敷設(shè)的儀表電纜總長度。

　　2） 如果電纜通過接線箱進行敷設(shè)，則可利用步驟1）計算各接線箱至控制室的主電纜長度。分支電纜可采用估算法統(tǒng)計，也可通過CAD圖紙上各儀表點到各自接線箱的坐標位置關(guān)系較精確地計算。

　　4結(jié)束語

　　減少設(shè)計文件的差錯率，提高設(shè)計效率和設(shè)計文件品質(zhì)、縮短設(shè)計周期是當前工程技術(shù)人員所面臨的難題。借助現(xiàn)有的工具，開發(fā)自動化運行的工具可大幅提升工作效率，使設(shè)計人員從繁雜、機械的工作中脫離出來。本文的總體思路是將儀表設(shè)計過程分為若干個獨立的階段，各階段之間由數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)承載，以降低設(shè)計人員對設(shè)計文件間關(guān)聯(lián)事件的記憶，減少設(shè)計工作的復雜程度和出錯概率，有利于減少因數(shù)據(jù)重復存儲導致的錯誤，也有利于后續(xù)數(shù)據(jù)共享、協(xié)同設(shè)計［10］的系統(tǒng)開發(fā)。

　　作者：方旭鋒（嘉科工程（蘇州）有限公司）