Comos应用于工艺包设计的二次开发

赵舒婧 李木金 杨卫胜

摘 要：通过对工程数据平台软件Comos的介绍，概述了其FEED模块和P&ID模块的功能、特点；详细介绍了FEED模块和P&ID模块在石油化工工艺设计中的二次开发应用和二次开发基本流程与技巧。为了利用Comos提高设计效率，减短生产周期，针对FEED 阶段和P&ID阶段分别说明如何再现工艺系统，论述了数据源走向以及数据在Comos软件、流程模拟软件和计算软件的统一和对接。结果明确了物料平衡，能量平衡和其他工艺数据在Comos中可实现智能对接，广泛应用在工艺设计中。

关 键 词：Comos；工艺包开发

中图分类号：TP 273 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）03-0604-04

Abstract： Comos， an engineering database software， was introduced as well as characteristics and functions of its two important products， Comos FEED and Comos P&ID. Customization and application of Comos FEED and Comos P&ID products in petrochemical process design were discussed. Basic customization process and technics were investigated and listed in detail. To promote design efficiency and reduce production period using Comos， databank （DB） in Comos and transmission of data flow from simulation/calculation software to Comos were analyzed. The results show that customization of Comos can ensure intelligent data transmission including essential process package design data， mass balance data and energy balance data.

Key words： Comos； Process package design

信息时代的快速发展推动着传统的石油化工工艺设计过程的数字化。计算机辅助设计软件PRO/II、Aspen Plus、AutoCAD、Excel和HTRI等软件的应用大大提高了开发设计的计算效率和作图效率。然而设计过程中设计人员仍需要在不同的设计软件之间进行多种重复，繁杂的数据输入输出工作和数据的校对、审核工作。随着现代化的工厂向大型化发展，工艺过程复杂，技术难度提高，必然要求提高设计的效率和质量，传统习惯的设计方式已不能适应当前设计领域里大环境的要求。

基于数据库原理的Comos一体化平台是可实现互相交互数据的公共平台，通过不同的导入模块与计算机辅助设计软件等外部程序模块对接，可以把工艺数据、计算数据和设计数据在不同的数据表、规格书、智能PFD和P&ID模块间进行互调和修正，减少项目开发周期的多次变化更新和繁琐的校对，保证数据的一致性；还可实现工艺包，甚至后续工程设计的数字化移交[1]。

1 Comos 工艺集成解决方案组成及功能

Comos工艺集成解决方案是工艺数据集成平台（DB）和文档管理系统。Comos工艺集成解决方案主要包括COMOS FEED（前端设计）和COMOS P&ID（管道仪表流程图）两大方面。它实现了工艺设计常见模拟软件和智能PFD，P&ID的对接。工艺设计模拟软件包括PROII， Aspen Plus， Promax/Hysys。 Comos也能够提供对诸如HTRI、 EXCEL计算书、WORD的强大支持——智能导入导出。工艺包中全部文档均可以归档管理。它实现了工艺设计过程各项活动的统一集成，其架构见图1。

Comos工艺设计解决方案主要包括以下功能特点[2]：

（1）工艺设计软件的智能连接。如图1所示，COMOS实现了和Aspen Plus， Pro-II， Promax/Hysys等智能模拟软件的数据传输。其他常用软件如HTRI/HTFS， AutoCAD， Microsoft Word/Excel等在Comos中也实现了数据交互和共享。

（2）全流程阶段数据源唯一。模拟文件导入的模拟数据、设计软件返回的设计数据以及开发设计人员输入的数据均以设备或物流等对象的形式唯一存在。在Comos中，数据源为一对一或一对多，任何一个Comos中生成的对象都可以导航到一个唯一的数据源，确保了数据的唯一性。同时，Comos中的数据通过导航或者定制映射可以实现在对象，文档和软件中的传递。

（3）文档管理功能。工艺包中的文档包括物流数据表，工艺流程图，公用工程消耗表，设备数据表，设备一览表，公用工程系统图等都可以通过Comos定制模板从而进行管理。同时，计算书和设计说明书等外部文档（Excel/Word等）也可以下挂在软件中。Comos可实现对工艺包中所有项目文档的统一管理。

（4）权限管理设置功能。Comos中可以设置设计，校对和审核等不同等级的权限。同一等级下也可放置多个工作层级（Working Layer），方便不同专业的设计人员同时开展设计工作。每个工作层级均可细化设置权限，如一个设计人员在自己的工作层级中只能修改设定好的某一部分设计工作，而无权限修改其他设计。审核和版次功能。 Comos中可定义数据变化，删除和增加等不同操作下使用不同颜色进行标记跟踪，审核人员通过识别颜色变化追踪设计人员的数据变更，同时，审核人员的校订内容也通过不同颜色高亮提示。工艺包中的文档版次设校审也可以通过Comos的追踪实现智能化。

（5）模板复用功能。Comos中可以将项目整体保存为项目模板，或者项目中部分文档和数据保存到数据库中。未来相似项目或项目扩大优化可复用模板，极大简化了工艺设计流程。

（6）二次开发功能。Comos是基于数据库的平台，基础数据库平台可选用SQL server/Oracle，具有高度开发性和自由度。提供了客户根据自身需求进行定制的功能，实现了不同用户对文档数据管理的个性化要求。

2 Comos FEED应用于工艺包中的二次开发

Comos提供工艺设计平台，其基础数据库SQL server/Oracle的高度开发性质方便根据用户需求开展二次开发定制。要想充分发挥Comos数据管理平台的优势，化繁为简一劳永逸，用户必须结合自身需求及石化行业工艺包设计规范要求，对Comos实施二次开发。

2.1 明确Comos数据流关系

软件的二次开发工作是在基础库中进行，各对象之间的逻辑关系、各参数之间的映射关系和文档定制方法均已设定，要管理好数据，二次开发前首先需要了解Comos基础库中数据流结构关系，明确数据流走向。

Comos中数据关系如下，见图2。

首先，数据由Aspen Plus/Pro-II等模拟文件导入到Comos中，导入数据分为两种对象，模拟设备和模拟物流。在生成PFD对象后，工程项目中生成对应的设备对象和物流对象。设备对象中的数据通过连接自动传输到设备数据表，再通过绘制形成有数据连接的智能PFD（工艺流程图）。物流数据传输到物料平衡表及仪表数据表，再生成管道说明表。仪表以及管道数据加上PFD，可绘制智能P&ID（管道及仪表流程图）。部分设备数据表中的数据来自于物流数据，如控制阀，安全阀数据表等。

根据数据流结构，明确定制内容包括：

（1）建立基础数据库，建立设备和物流中所有参数；

（2）定制文档模板；

（3）定制设备、仪表、符号等图例；

（4）建立模拟对象、工况对象以及设备对象的参数连接；

（5）定制与计算软件和外部文档的接口；

（6）定制层级结构

（7）其他。

下面笔者将在这7方面详解Comos FEED的开发。

2.2 Comos FEED阶段定制

2.2.1 定制基础数据库

在实际应用中，每一个工程项目工艺包的数据结构都来自于同一个源头，即基础库（Base Object）。Comos FEED定制工作在基础库中开展，参数库是其中的根本。建立参数库时需按照参数类别分类，保证所有设备和物流的参数无一遗漏。作者的经验是提前整理所有数据表单，进行数据分类。同时，建立参数需要注意数据类型、小数位数等细节问题。

2.2.2 定制文档模板

Comos自带的文档模板与用户需求不同，用户需定制所有的文档模板，包括设备数据表、设备一览表、物料平衡表、PFD图框以及所有首页。模板规定了文档格式和外观，文档的部分智能化功能需要通过编程实现。

2.2.3 定制设备、仪表、符号等图例

考虑在Comos智能图纸上作图的便捷性，与工艺专业和设备专业、仪表专业的各自分工，图例的定制包括设备图例、仪表图例、附件图例，图纸界区图例、图纸连接符图纸上方菜单栏和侧边常用设备栏等。作者采取的方式为利用AutoCAD整理分类PFD、P&ID中涉及的所有图例，在Comos中绘制图例和对应的位号，名称等。通过定制，可实现同一设备不同图例间的切换和相近设备对象（如空冷器和换热器）的互换。另外，PFD和P&ID绘图栏图例的编辑，每个设备的小图标（ICON）定制，可以让设计人员更便捷迅速的找到某个特定设备。

2.2.4 建立模拟对象、工况对象以及设备对象的参数连接

根据图2，数据流最终要实现从模拟文件到设备的传递功能。Comos FEED定制阶段需要做好模拟对象和工况对象之间，工况对象和设备对象之间的参数连接接口。专利工艺包开发设计与工程设计略有不同，在二次开发过程中来自于流程模拟文件的源头数据与Comos模拟对象之间的数据链接是二次开发的重点。

由于工艺包中对于设计数据的精确要求，不同于国内其他工程公司的定制案例，作者首次实现了对于换热器，空冷器，加热炉，反应器，容器和塔器的复杂开发需求。

换热器，加热炉：为保证数据源真实链接，从模拟对象开始，换热器和加热炉均采用简捷换热器代替以获取工艺参数，获取到的数据导出到HTRI等专业商业软件进行选型计算。对于多辐射腔和多对流段的加热炉和复杂换热器，通过规定对象名称格式，以简捷换热器对象导入，脚本定义的方式实现模拟文件中多对象匹配Comos中一个模拟对象的需求。

反应器，容器和塔器：多段反应器，容器和塔器与换热器加热炉实现方式类似，同样采用特殊名称格式，脚本定义实现模拟文件中的多对象匹配一个模拟对象。

空冷器，加热炉：为使在COMOS中可以智能识别模拟文件中的对象是否为空冷器和加热炉，这两个设备对象名称均进行脚本定制，满足模拟文件导入到软件中的正确对接。

2.2.5 定制计算软件接口

Comos中数据与商业计算软件可互相对接。可对接的商业计算软件上游包括流程模拟软件（PROII/Aspen Plus/HYSYS等），下游包括换热器，水力学计算软件（HTRI/FRI等）。与商业计算软件的对接需要经过严格测试，保证数据传输正确严谨。

Comos中数据与自主研发的计算软件可对接。原有的计算书多为EXCEL，定制计算书接口本质上是定制Comos与EXCEL的自动传递。操作时需要特别注意定制接口时的传递方向，模拟数据需要进一步计算的参数定制为Comos到EXCEL的单向传递，计算结果反馈的参数定制为EXCEL到Comos的单向传递。传递方向选择错误可导致数据覆盖丢失的情况。