基于AutoCAD實現高效儀表設計方案

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

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

　　為解決上述問題，儀表專業人員已經開發并實現了部分程序化設計文件的工作［1-2］，如利用Office_VBA自動生成相關儀表設計文件，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）儀表設計軟件［3-4］，SPI軟件的主要功能是通過一個共享的信息數據庫平臺，實現數據的交互和共享，提高了儀表專業全周期的工作效率和工作質量。本文采用常見的AutoCAD及Office Suites軟件來實現儀表專業交付的表格類設計文件，該工作思路適用于大、中型項目的儀表專業設計工作，是一種高效的儀表設計方法組合。

　　1 PID儀表位號的編寫和數據提取

　　PID的最終文件雖然由工藝專業人員負責，但儀表位號卻是由儀表專業人員決定的。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或就地儀表的方框和圓圈內。筆者采用的方法：將表示系統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備相關聯來獲取。在PID中提取的儀表位號如表1所列。該方法的優點：

　　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據，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數據導回到AutoCAD版的PID圖中，這樣便可覆蓋原有PID圖中的儀表位號數據。

　　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圖號等后續儀表設計時需要的數據，該處也可定義塊屬性4，在第一次數據錄入時批量填寫。

　　2表格類儀表設計文件的編制

　　儀表專業人員需要交付的表格類設計文件通常包括：儀表索引、儀表數據表、I/O清單、DCS監控數據表、電纜表等。

　　2.1表格類儀表設計文件的編制思路

　　Access對表格類文件的處理非常便捷，有強大的數據處理、統計分析能力，能夠快速地處理大量數據［5］。針對建立儀表設計所需的數據庫，筆者采用了三層結構的方式：

　　1） 建立所有儀表設計中所需的儀表基礎數據表格，并導入Access中。

　　2） 建立對應的儀表設計成品文件所需的儀表數據表格，數據可通過查詢［6］、運算等Access工具［7-8］從步驟1）建立的表格中獲取。

　　3） 建立符合設計單位規定的設計成品文件格式的報表，并設置數據源為對應的步驟2）所建立的表格。

　　2.2表格類儀表設計文件編制的應用

　　以下舉例說明在Access數據庫中編制儀表數據表的具體應用：

　　1） 在Excel中收集和制作基礎數據表格： 工藝儀表條件表，每種類型的儀表應配備1個Excel形式的儀表選型數據表，儀表類型對應的信號類型、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計的便捷性同時，還應符合Access數據庫的格式要求［5］。

　　2） 將所有基礎表格導入Access軟件。

　　3） 創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據表中。

　　4） 創建更新查詢，提取各類儀表的工藝數據并更新到儀表選型數據表中。

　　5） 導出各類Excel形式的儀表選型數據表，在各儀表選型數據表中填寫選型數據。如篩選出同一類介質，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；利用Excel的公式，自動運算調節閥的CV值等。

　　6） 選型完成后，將儀表選型數據表導回到Access的儀表設計數據庫中。

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

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

　　9） 制作各類儀表數據表的Access報表格式，完成符合各設計單位規定的表頭、格式、logo等，然后實現交付成品文件的導出。

　　由上述步驟可以看出，儀表選型數據的填寫，基本是分類別批量完成的，與其他設計文件數據重復的部分，只需要修改一處，即可將與該數據關聯的所有文件實現自動更新，從而減輕了設計人員的重復性工作，提高了設計效率。

　　其他表格類儀表設計文件的編制，同樣需要在數據庫中的不同基礎數據表格中通過邏輯運算、條件查詢等方式選取所需要的字段，制作符合設計單位格式的報表，并輸出為成品設計文件。如儀表索引表，需要從各類基礎數據表格中選取回路號、儀表位號、PID圖號、版本、用途、設備位號、管線號、儀表類型、I/O類型、信號類型、所在位置、狀態、安裝圖、數據表號、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：首先在工藝專業提供的管道布置圖或設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，程序將自動繪制出儀表序號及對應的儀表位號。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，并為后續的電纜長度計算提供依據。

　　3.2電纜長度的統計

　　從AutoCAD軟件中提取的數據，利用CAD坐標值在Excel表格中進行簡單的區域分類和區域基準點的確定；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，便是點對點敷設的儀表電纜總長度。

　　2） 如果電纜通過接線箱進行敷設，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系較精確地計算。

　　4結束語

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

　　作者：方旭鋒（嘉科工程（蘇州）有限公司）