基于AutoCAD实现高效仪表设计方案

基于AutoCAD实现高效仪表设计方案

　　利用AutoCAD软件及其二次开发，从AutoCAD软件中提取数据，以Excel的形式创建和收集仪表设计中需要用到的基础数据，并导入到Access中建立仪表基础数据库；通过各类表的链接、运算、查询，最后输出仪表设计的成品交付文件。该设计方法通过共享的信息数据库平台，实现了数据的交互和共享，可高效地完成仪表数据表、仪表索引、I/O清单等设计成品文件的制作，对保证设计质量与进度，具有良好的借鉴意义。

　　化工工程设计中，仪表专业人员需要交付的设计文件通常包括：仪表索引、仪表数据表、I/O清单、仪表位置图、电缆表、回路图、逻辑图等。这些设计文件在编制和变更过程中，大量的基础数据需要重复录入，因而导致设计效率低下的同时，还容易出现人为错误。

　　为解决上述问题，仪表专业人员已经开发并实现了部分程序化设计文件的工作［1-2］，如利用Office_VBA自动生成相关仪表设计文件，利用VBA自动生成仪表回路图和逻辑图绘制软件等。同时，许多外资项目中大部分使用了SPI（smart plant instrumentaTIon）仪表设计软件［3-4］，SPI软件的主要功能是通过一个共享的信息数据库平台，实现数据的交互和共享，提高了仪表专业全周期的工作效率和工作质量。本文采用常见的AutoCAD及Office Suites软件来实现仪表专业交付的表格类设计文件，该工作思路适用于大、中型项目的仪表专业设计工作，是一种高效的仪表设计方法组合。

　　1 PID仪表位号的编写和数据提取

　　PID的最终文件虽然由工艺专业人员负责，但仪表位号却是由仪表专业人员决定的。PID图中的仪表位号包括仪表功能和位号，分两行分别填入表示系统或就地仪表的方框和圆圈内。笔者采用的方法：将表示系统或就地仪表的方框和圆圈制作成CAD块，将功能和位号分别定义为块属性1和块属性2；另外还定义了块属性3，设置为隐藏，用于存放仪表所在位置的属性如仪表所在的管道、设备等。

　　块属性1和块属性2的初始值为手动录入，对于块属性3的初始值，则采用Autolisp编写的程序并定义为AutoCAD *** 作命令，通过人工点选的方式将具体的某台仪表与其所在的管道或所在的设备相关联来获取。在PID中提取的仪表位号如表1所列。该方法的优点：

　　1） 采用AutoCAD自带的dataextracTIon命令，可即时将所有PID图中的仪表位号提取至Excel文件中，可直接作为仪表索引表的初始数据，不但省去了重复输入仪表位号的工作，也可避免遗漏和差错。

　　2） 提取出来的Excel文件存储有仪表位号在AutoCAD图中的坐标值信息，如需要在PID图中大量修改仪表位号的编号、次序等情况，可直接在已提取出来Excel文件中先批量修改，然后再将修改好的Excel数据导回到AutoCAD版的PID图中，这样便可覆盖原有PID图中的仪表位号数据。

　　3） 还可提取块属性3中表示仪表所在位置的值，通过坐标筛选快速填写仪表所在的PID图号等后续仪表设计时需要的数据，该处也可定义块属性4，在第一次数据录入时批量填写。

　　2表格类仪表设计文件的编制

　　仪表专业人员需要交付的表格类设计文件通常包括：仪表索引、仪表数据表、I/O清单、DCS监控数据表、电缆表等。

　　2.1表格类仪表设计文件的编制思路

　　Access对表格类文件的处理非常便捷，有强大的数据处理、统计分析能力，能够快速地处理大量数据［5］。针对建立仪表设计所需的数据库，笔者采用了三层结构的方式：

　　1） 建立所有仪表设计中所需的仪表基础数据表格，并导入Access中。

　　2） 建立对应的仪表设计成品文件所需的仪表数据表格，数据可通过查询［6］、运算等Access工具［7-8］从步骤1）建立的表格中获取。

　　3） 建立符合设计单位规定的设计成品文件格式的报表，并设置数据源为对应的步骤2）所建立的表格。

　　2.2表格类仪表设计文件编制的应用

　　以下举例说明在Access数据库中编制仪表数据表的具体应用：

　　1） 在Excel中收集和制作基础数据表格： 工艺仪表条件表，每种类型的仪表应配备1个Excel形式的仪表选型数据表，仪表类型对应的信号类型、I/O类型表，温度仪表的插入深度系列表等。这些表的制作在满足工程设计的便捷性同时，还应符合Access数据库的格式要求［5］。

　　2） 将所有基础表格导入Access软件。

　　3） 创建各类仪表的追加查询，从仪表工艺条件表中提取各类仪表的位号并更新到仪表选型数据表中。

　　4） 创建更新查询，提取各类仪表的工艺数据并更新到仪表选型数据表中。

　　5） 导出各类Excel形式的仪表选型数据表，在各仪表选型数据表中填写选型数据。如筛选出同一类介质，填写仪表材料；筛选出同一类管径，填写法兰尺寸；筛选出 *** 作温度范围，填写填料材质；利用Excel的公式，自动运算调节阀的CV值等。

　　6） 选型完成后，将仪表选型数据表导回到Access的仪表设计数据库中。

　　7） 按类别和功能，分组制作一键导入/导出宏、更新查询宏等，方便后续的批量修改和数据批量更新。

　　8） 制作各类仪表数据表窗体，便于在Access软件中进行单台仪表选型数据的修改和校审工作。

　　9） 制作各类仪表数据表的Access报表格式，完成符合各设计单位规定的表头、格式、logo等，然后实现交付成品文件的导出。

　　由上述步骤可以看出，仪表选型数据的填写，基本是分类别批量完成的，与其他设计文件数据重复的部分，只需要修改一处，即可将与该数据关联的所有文件实现自动更新，从而减轻了设计人员的重复性工作，提高了设计效率。

　　其他表格类仪表设计文件的编制，同样需要在数据库中的不同基础数据表格中通过逻辑运算、条件查询等方式选取所需要的字段，制作符合设计单位格式的报表，并输出为成品设计文件。如仪表索引表，需要从各类基础数据表格中选取回路号、仪表位号、PID图号、版本、用途、设备位号、管线号、仪表类型、I/O类型、信号类型、所在位置、状态、安装图、数据表号、备注等字段。

　　3仪表位置图和电缆长度的计算

　　3.1仪表位置图的标注

　　对于进行了3D建模的大型项目，仪表位置图较易自动生成［9］；但对于绝大多数未建模的项目，则需要人工绘制仪表位置图。同理，采用块及块属性的形式，将仪表位号及安装标高输入块属性，并利用Autolisp程序进行批量标注。

　　标注仪表位置图的具体方法：首先在工艺专业提供的管道布置图或设备布置图中绘制出所有带块属性的仪表点，然后批量框选需要标注的仪表，并在图纸中点选合适的位置点来放置标注文字，程序将自动绘制出仪表序号及对应的仪表位号。采用该方法生成的成品文件整齐美观，而且可以替代人工机械繁杂的标注工作，并为后续的电缆长度计算提供依据。

　　3.2电缆长度的统计

　　从AutoCAD软件中提取的数据，利用CAD坐标值在Excel表格中进行简单的区域分类和区域基准点的确定；项目中所有的电缆长度值可通过Excel公式自动运算生成，以替代人工测量电缆长度的低效率工作。

　　1） 仪表点对点敷设时的电缆长度计算过程如下： 每张仪表位置图需标注1个基准点，测量基准点至控制室的长度，记录基准点的标高，计算仪表所在点至基准点的垂直长度和水平长度，计算基准点与仪表点的高差，根据电缆桥架布置走向和仪表所在点的相对位置，合理地预留电缆长度，将以上所有量求和，便是点对点敷设的仪表电缆总长度。

　　2） 如果电缆通过接线箱进行敷设，则可利用步骤1）计算各接线箱至控制室的主电缆长度。分支电缆可采用估算法统计，也可通过CAD图纸上各仪表点到各自接线箱的坐标位置关系较精确地计算。

　　4结束语

　　减少设计文件的差错率，提高设计效率和设计文件品质、缩短设计周期是当前工程技术人员所面临的难题。借助现有的工具，开发自动化运行的工具可大幅提升工作效率，使设计人员从繁杂、机械的工作中脱离出来。本文的总体思路是将仪表设计过程分为若干个独立的阶段，各阶段之间由数据库关联承载，以降低设计人员对设计文件间关联事件的记忆，减少设计工作的复杂程度和出错概率，有利于减少因数据重复存储导致的错误，也有利于后续数据共享、协同设计［10］的系统开发。

　　作者：方旭锋（嘉科工程（苏州）有限公司）