1、44化工设计 2023，33（4）CHEMICAL ENGINEERING DESIGNAVEVA Instrumentation Engineer 在仪表系统设计中的应用研究齐桂卿*李海寿刘鸿雁李健海洋石油工程股份有限公司设计院天津300451摘要本文分析 AVEVA Instrumentation 软件功能模块 Engineer 在仪表系统设计中的应用。重点探讨借助AVEVA Instrumentation 软件实现跨专业、跨软件的数据交互开发及仪表专业清单文件、数据表的模板定制。关键词AVEVA Instrumentation Engineer数据交互属性库仪表索引表仪表数据表DOI:1
2、0.3969/j.issn.1007-6247.2023.04.011*齐桂卿：高级工程师。毕业于大连理工大学控制理论与控制工程专业获硕士学位。主要从事海洋石油平台协同设计开发、AVEVA 系列软件二次开发工作。联系电话：15222376345，E-mail：。AVEVA Instrumentation 软件（以下简称为 AI）包括 Engineer、Designer、Wiring Manager、Security Manager 及 Process Engineer 五个功能模块，它们共享底层数据库。其中 AI Engineer 处于仪控系统设计流程的最顶端，其在整个仪控设计中起到承上启下的
3、作用，对外可同 AVEVA Diagrams、AVEVA Engineering 进行数据交互，对内向 AI 软件的其它模块分发共享数据。本文从应用层面围绕 AI Engineer 的数据交互功能开发、仪表索引表/数据表的定制方法进行探讨与阐述。1仪控系统设计的数据交互需求在设计过程中，仪控专业同工艺、管道、电气、安全等专业交互众多1，其中最为典型的是仪表索引表/数据表同 PID 之间的数据交互。传统的设计模式是：设计人员基于 PID 或工艺数据手动录入完成，而 AVEVA 系列软件通过各专业软件之间的交互，实现工艺 PID 图面数据的自动获取并映射至 AI 软件中。仪控专业典型数据交互场景见
4、图 1。2AI Engineer 实现数据交互的前提创建标准数据库是应用 AI 软件开展设计的基础工作之一，在 Engineer 模块或与 AI 进行数据交互的软件中，仪表位号命名规则和属性库的标准化定义是前置条件。2.1仪表位号命名规则仪表位号是围绕仪表进行数据交互的重要索引，命名规则本质上是对仪表位号格式（Tag Format）的 约 束，AI Engineer 支 持 设 计 人 员 基于 Tag Code 定义自己的位号格式，只有 Area 和InstrumentList 中的属性可以作为 Tag Code 使用。位号命名规则必须遵循全设计周期统一性原则，位号格式须按照跨专业、跨软件统
5、筹考量，组成位号的每个 Tag Code 在不同专业、不同软件之间有统一的认知与定义。海上石油平台仪表位号定义遵照企标 Q/HS 5069-2019 执行，见图 2。其中，设备代号、序列号和后缀在 AI Engineer均为 InstrumentList 中的系统定义属性，单体代号、系统代号可在 InstrumentList 中自行定义，也可调用所在 AREA 的属性。为兼顾 AI Wiring Manager图 1仪控设计典型数据交互场景齐桂卿等AVEVA Instrumentation Engineer 在仪表系统设计中的应用研究452023，33（4）模块中设备树创建和数字化交付的需求，
6、选择后者，以 Area 为单体代号，Sub Area 为系统代号。图 3仪表 IO 类型赋值逻辑开发除 IO 类型外，还进行了仪表类型、接线规则等属性赋值逻辑的开发，极大地减少了设计人员的录入工作量。3属性映射关系的配置3.1定义交互属性AI Engineer 中会创建大量属性，包括交互属性和非交互属性，并支持开发人员对属性是否参与数据交互进行选择。在 Instruments List 界面下，通过Manage Instruments-Integration Fields 进行选取，见图 4。图 2典型仪表位号命名格式对于 Tag Code 的选取，建议选用 AI 软件中已定义的默认属性，减少
7、自定义属性的使用，以充分发挥 AI 软件中对这些属性预设的底层逻辑关系。2.2创建属性AI Engineer 以仪表为核心，通过属性承载仪表特性，通过在 Report 中引用属性值实现成果文件的输出。AI Engineer 中的仪表属性可分为 InstrumentList、ProcessData 和 InstrumentData三类。如前所述，参与位号格式的属性项必须在InstrumentList 中创建，除此之外，通用性较强的属性（如仪表清单、IO 清单所涉及的属性）通常也在 InstrumentList 中创建；而仪表数据表涉及的其它属性项可在ProcessData和InstrumentD
8、ata中创建。需要注意的是，ProcessData 和 InstrumentData 属于以不同的对象类型存储，可以设置不同的访问权限。2.3交互软件的配置要求AVEVA 系列软件中的 Diagrams、Engineering和 E3D 基于 DBCON 数据库，AI 基于 SQL 数据库，这些专业软件两两之间均可进行数据交互。从实际应用及软件定位看，Engineering 更多的是作为数据中台实现数据交互的功能，在实际开发中也按该思路在 Engineering 中开展了大量工作。与 Engineering 配套的基础工作包括:工程对象属性 UDA 定制，工作报表界面定制，输出报表模板定制属性
9、传递匹配规则2，以及 Pseudo 属性的赋值逻辑开发。上述大部分工作属于 AVEVE Engineering 定制开发及基本操作的范畴，本文不展开论述，仅以IO 类型为例，简述 Pseudo 属性赋值开发逻辑，见图 3。IO 类型可以基于 Tag Code 中的设备代号在Engineering 中进行赋值，并通过属性映射将其传递至 AI Engineer 中。图 4交互属性的选择3.2属性映射关系的创建完成上述配置后，即可在 AI Engineer 中通过Project-Setup-Import Configuration 进行映射关系配置，见图 5。从图 5 可以看出，不同软件中的字段名有
10、明显差异，从创建映射关系的可读性、便捷性考虑，建议对不同软件中的属性描述进行统一。46化工设计 2023，33（4）CHEMICAL ENGINEERING DESIGN4清单类文件的编制 4.1基于 Grid Views 生成文件在 AI Engineer 中，默认的 Lists 模块 Instruments是所有位号的全集，AI Engineer 通过配置所显示属性并设定过滤条件，支持设计人员按需定制Grid Views。建议设计人员以成果文件需求进行定制，以海洋石油平台仪控系统为例，定制的清单见图 6。设计人员可以基于所定制的 Grid Views 导出Excel文件，或用Quick R
11、eport功能输出清单类文件，但两种方式均有一定的局限性，通常需设计人员进图 5属性映射关系的创建行二次加工，如调整页码、增加封皮等，为突破这种局限性，可借助 Report 功能实现。4.2基于 Report 功能生成文件在 AI Engineer 中可实现基于特定对象（如仪表、回路等）Report 定制，不同于 Grid Views 中直接勾选要显示的属性项，Report 定制是通过 Report Designer 工具进行属性项的选取并预设其输出格式见图 7；其过滤条件的设置方法则同 Grid Views 基本一致。换言之，Report 定制功能在 Grid Views 的基础上，借助 R
12、eport Designer 工具实现了文件格式排版。与此同时，在开发中实现了文件封皮及 IO统计信息的定制，实现了成果文件一键生成，无需设计人员进行任何二次加工。需要注意的是，Report 是只读的，设计人员无法在 Report 中对仪表属性进行编辑，也无法代替 Grid Views 使用，建议设计人员统一 Grid Views和对应 Report 过滤条件，借助前者开展属性的录入工作，后者则仅用于实现输出成果文件的“所见即所得”。图 7清单文件模板定制5仪表数据表的定制设计流程上，仪表索引表先于数据表，待仪表索引表完成后，方可进行仪表数据表的设计工作3。仪表数据表生成流程见图 8。左侧为开
13、发定制过程，右侧为设计人员使用过程。限于篇幅，本文仅展开定制过程，使用过程可参见操作 手册。图 6清单类视图的创建齐桂卿等AVEVA Instrumentation Engineer 在仪表系统设计中的应用研究472023，33（4）6结语在开发过程中发现，AI 软件一旦通过数据交互或表格导入获取数据，会屏蔽掉 AI 软件本身一些很实用的功能，如根据 Function Code 预设对应的仪表类型、IO 类型等，导致这部分预设的开发工作前移至上游软件，这也正是在 AVEVA Engineering 中进行了较多开发的原因所在。在 AI 软件中，所有的设计数据只需要定义或修改一次，能够在不同的设
14、计文件中保证设计数据的一致性3。数据交互功能的开发，确保了专业内或不同专业间以及不同设计软件之间的协同配合，同时也统一了设计风格及深度，提高了成果文件的标准化程度，极大提升了设计效率和质量。参考文献1 王元飞，史秋华，贾元明.基于 AVEVA 集成平台的自控设计及权限控制J.石油化工自动化，2019，55（5）：53-56.2 王焱，罗智平基于 AVEVA 平台的协同设计模式的应用 J .化工设计，2018，28（4）：14-15.3 郭非，罗晓珂浅谈 AVEVA 软件在石油化工仪表设计中的应用J.石油化工自动化，2019，55（5）：5-9.（收稿日期2022-11-04）图 8仪表数据表定
15、制及生成流程5.1创建数据表模板创建模板实际上就是创建一个 Excel 版的仪表数据表，包括封皮、汇总页及仪表数据表单等，并存放在制定的模板存储路径下，该路径可以在项目初始阶段设置。在 Engineer Catalogues 模块中，Home-Select-Datasheet Forms 中新建一个数据表，选择所创建的模板，在弹出窗口中 Form Types 选择 DataSheet，然后如图 9 所示，其中 Max No.of Tags 定义了单个模板文件中的仪表位号数量，Spreadsheet Layout 用于定义模板中的行列范围。图 9创建数据表模板5.2基于模板进行属性链接仪表数据表
16、的属性链接通过为模板中的单元格创建 datalink 实现，见图 10。通过该机制，不管是在仪表索引表中已经赋值的属性，还是通过数据交互从其它软件赋值的属性，均可以直接赋值到所Link 的单元格，避免设计人员重复录入，实现数据赋值的“以一贯之”。可通过预设属性值的 Pick Lists 功能提高属性值的规范性、一致性，模板中的单元格关联属性后，还可以选取预定义的 Pick Lists，设计人员开展工作时，以下拉菜单形式直接选取，有效规避手动录入时的笔误。图 10基于数据表模板进行属性链接 化工设计，（），（，），（，），（，），（櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓）化工设计 编委会名单名 誉 主 任 委 员 袁 纽主任委员 甘克俭执行副主任委员 王允升首 席 技 术 专 家 周光耀顾 问 曾纪龙副 主 任 委 员（以姓氏笔画为序）王江义 中石化上海工程有限公司王明云 信息产业电子第十一研究院有限公司刘中民 中科院大连化学物理所许贤文 中国昆仑工程公司吴 霞 中国医药集团重庆医药设计院辛 忠 华东理工大学委 员（以姓氏笔画为序）于
