Smart Plant Instrumentation在石油石化项目中的应用

崔晓明

大庆油田设计院有限公司

SPI（Smart Plant Instrumentation）是由美国鹰图（Intergraph）公司开发的仪表专业设计和管理软件[1]，同时SPI 目前是国际上公认的工程设计效率较高、工程管理较为全面的仪表工程设计交流的通用平台，在工厂新建或改扩建中，国外知名的集团公司和工程公司普遍采用，也被国内的工程公司及设计院所接受而广泛应用。如配管工程设计软件（PDS、PDMS）和智能工艺自控流程图设计软件（Smart Plant P&ID）正在被各公司企业应用一样，SPI 已在国内自动化设计领域得到了认可和应用[2]。下面从广东石化项目上的应用情况介绍SPI的使用意义，相比传统CAD、OFFICE 软件制图的优越性，相应的软件功能，以及使用过程中存在的问题、难点等。

1 SPI的使用意义

目前大的项目（投资额超百亿，处理能力千万吨以上）都有一个共同的特点，即工程的设计都是由多个分包工程公司或设计院合作完成，要保证设计质量的一致性难度很大。这种情况甲方业主就会要求设计方工程公司采用数字化移交的方式[3-4]，自控仪表设计因此采用SPI软件作为设计工具，除了要交付设计文件图纸等外，还要交付SOU 软件的工程数据库，业主通过SPI的管理模块就可以直接访问数据库。数据库及SPI 软件可为数据完整性、设计质量一致性及数据的可用性提供重要保障。

广东石化一个2 000 万吨原油储库项目，由多家设计院、工程公司联合设计，并采用数字化移交方式进行设计，正是因为有SPI的设计手段，大庆油田设计院有限公司才能接下如此重要的项目。

2 SPI的优越性

相比传统的cad 制图，office 出文表的设计方式，SPI有如下几个方面的优势：

（1）SPI采用oracle或sql等数据库平台[5]，可以与外部数据互联，如Smart Plant P&ID、PDMS等[6]，可减少重复输入的错误，实现资源的共享，节省人力[7-8]，同时软件的各功能模块息息相关，人为错误更容易被发现，一个环节有错，就不能最终出图（例如仪表回路图）。

（2）SPI 可以完成自控仪表设计的大部分工作，如生成索引表、数据表、电缆表、料表、回路图、安装图等，且都可以通过工程数据编辑器模块（EDE）或预览模块（browser）拉成横板或竖版，编辑十分方便。

（3）SPI 提供了输入/输出（Import/Export）的外部工具，可以方便实现与其他系统的数据交换。

（4）SPI 采用的服务器与客户机的C/S 模式，可以同时使用数据库进行联合设计，工作效率高。

3 SPI的软件功能介绍

（1）管理模块。管理模块主要包括两部分，系统管理及项目管理。系统管理主要用于整个SPI的管理和维护，例如创建项目，创建部门、用户，备份、还原项目等；项目管理主要用于创建项目层次结构，定义项目命名规则，定义用户使用权限等。

（2）仪表索引模块。仪表索引模块的功能主要是创建仪表回路，位号以及完成仪表索引表的编制。这个模块是整个软件的基础，其他模块所完成的工作均是以此为基础而对整个数据库的加深及完善。该模块可以预定义各种仪表类型属性，创建仪表回路及仪表位号，定义典型回路，批量生成回路等[9]。

（3）工艺参数模块。工艺数据模块的主要功能是创建仪表管线、输入管线工艺参数，依据这些工艺参数在计算模块中可进行仪表选型计算，并将管线及相应的工艺参数与此管线上的仪表位号相关联，以用于生成仪表规格书。

（4）计算模块。在计算模块中，可依据在工艺参数模块中创建的相应的工艺参数进行仪表选型计算，可完成流量计，调节阀，泄压阀等的计算。

（5）仪表规格书模块。仪表规格书模块主要用于创建、编辑仪表规格书数据单，可根据需要创建单位号的规格书，也可使用多位号清单的形式。还可创建规格书模板用来拷贝相同数据给同类型的仪表规格书，以降低重复输入数据的工作量。用户还可以利用仪表规格书外部编辑器生成仪表规格书文件给供货商，由供货商通过外部编辑器将需供货商提供数据填入仪表规格书文件内，用户将返回的仪表规格书文件导入SPI即可完善仪表规格书，同时还可以通过软件自带的页面编辑器（page editor）及模版编辑器（form editor）功能简单编辑页面，制作规格书数据单页面模板[10]。

（6）文档管理绑定模块。此模块用于将SPI 中文件绑定成为一个文件包来统一编辑（例如统一给予版次及批量打印等），并生成报告记录变更信息。文件包分为两种，规格书包及一般文件包，一个规格书只能被一个规格书包或多个一般文件包所关联，但不能同时关联。

（7）接线模块。接线模块的主要功能是创建仪表接线箱，盘柜，系统机柜，创建仪表电缆并根据回路的构成型式完成仪表回路的接线，生成接线图，电缆表等。

（8）回路图模块。仪表回路图模块的主要功能是在完成仪表回路的接线工作后让系统根据具体的接线型式自动生成相应的仪表回路图。仪表回路图模块可以让用户用多种方式生成仪表回路图。

（9）安装图模块。仪表安装图模块的主要功能是让用户创建、编辑、浏览仪表及管阀件的详细安装图并生成仪表安装材料清单。

（10）工程数据编辑器模块。在工程数据编辑器模块中，可以根据设计需要来建立查询器，然后用查询器来建立一个报告视图，查看需要的数据、属性，并可批量编辑数据，在SPI 中使用频率很高，是提高设计效率的利器。

4 部分问题的解决办法

以下为在设计中遇到的问题，通过推敲和反复实验找到解决的办法。

（1）在使用外部编辑器（ExternalEditor）外部程序时，安装成功后运行程序打开已导出的.isf 文件会莫名出现对话框问题（图1）导致无法使用。

图1 打开导出.isf文件时弹出的对话框Fig.1 Dialog box that pops up when open the export.isf files

经反复实验找到了问题根源，很明显地看出程序打开文件的时候读取不到有效的模板。可以从安装目录的editor.ini 文件看出（图2）缓存路径为“c: emp”，所以试想是不是C盘根目录下没有这个缓存文件夹，查看了C 盘（图3），确实没有temp这个文件夹，因此仅需要创建一个名为temp 的文件夹即可。

图2 打开editor.ini文件查看缓存目录路径Fig.2 Open the edior.ini file to see the cache directory path

图3 查看C盘是否有缓存目录Fig.3 Check to see if the C drive has a cache directory

最后问题得到了解决（图4）。

图4 成功打开.isf文件Fig.4 Successfully open the.isf files

（2）在使用SPI 时，可能会因为电脑运行的环境、程序、网络等原因出现卡死的现象导致程序不正常关闭，重启后可能会出现图5所示的对话框。

图5 因认证点数不足出现的错误Fig.5 An error caused by insufficient number of license keys

遇到这情况时，很明显是认证服务器授权认证（license）出现了问题，可用的授权点数（key）都被占用了，原因就是因为不正常退出软件后造成的占点，认证服务器无法取回授权点。可先用认证管理软件（SmartPlant license manager）中的清扫功能（Scavenge）清理一下看看返回结果（图6、图7），若还是无法将点数找回，则等待一段时间超时的点数可自动返回，问题即可解决。

图6 清扫点数对话框Fig.6 Scavenge for keys dialog box

图7 清扫后返回的结果Fig.7 Result returned after scavenging for seats

5 结束语

作为美国鹰图公司的软件，SPI 的默认表格、规格书模板在使用时需要客户化开发，因此只有两种办法，一是让国内某公司帮助开发，二是自己做开发。目前已开发了部分设计文件模板，下一步是深化模板制定和软件外部程序的运用，更好地运用于更多的项目。