基于三维配管软件的仪表电缆平面敷设图快速绘制方法

荀中正

(湖南百利工程科技股份有限公司)

仪表电缆平面敷设图是自控专业用于表示现场仪表位置、电缆敷设、电缆桥架走向及气源管走向等信息的图纸，对现场仪表的配管配线等施工起着至关重要的作用。 传统的方法是利用主体专业提供的二维配管图获取仪表位置、标高及管号信息等来手动绘制仪表电缆平面敷设图，当工程规模较大、仪表远传信号点较多时，绘图时间较长， 且目前大多采用三维软件进行设计，在项目详细设计阶段后期主体专业才能提供完善信息的二维配管图，为了满足工程项目的进度要求自控专业必须调配大量的人力资源才能在短时间内完成详细工程设计。 仪表电缆平面敷设图的绘制工作大部分是简单的机械重复劳动，加重了设计人员的工作负荷，因此快速进行仪表电缆平面敷设图绘制是自控专业的一个重要课题。 在此， 笔者介绍了一种基于三维配管软件提取信息， 利用EXCEL、AutoLISP 快速实现绘制仪表电缆平面敷设图的方法，该方法可以快速获取仪表三维信息进行标注，简单灵活，实用性强，极大地提高了自控设计的工作效率。

1 概略程序流程

基于三维配管软件的仪表电缆平面敷设图快速绘制概略程序流程如图1 所示。 先由管道工程师从三维软件中把自控专业需要的仪表相关信息提取出来并汇总到EXCEL，进行整理核对后把EXCEL 处理好的信息采用带属性信息的仪表图例导入设备平面布置图中，最后利用电缆敷设图标注工具完成标注。

图1 概略程序流程

2 基于三维配管软件提取信息快速绘制仪表电缆平面敷设图的方法

2.1 根据管道工程师提取信息在EXCEL 模板中进行核对处理

首先需要管道工程师的密切配合，由自控工程师提出基本要求：

a. 由管道工程师从三维软件中把仪表的相关信息提取出来，主要包括仪表位号、仪表标高、仪表横纵坐标、 仪表安装管号或设备号等信息。目前， 主流的三维配管软件包括PDS (升级版本Smart3D)、PDMS 等，均能实现信息提取，一般提取文件格式为csv、txt 等。

b. 管道专业需按设备平面布置图的分层进行切图，然后按照每个楼层切取并把仪表信息提取为一个独立的表格。

以PDS 作为实例，管道专业返回的文件格式为csv，可采用EXCEL 打开，主体专业返回表格样式见表1。 其中，Seq.为序号，Tag No.为仪表位号，Pipe Diameter 为仪表管道公称直径或设备管嘴的公称直径，Pipe Line ID 为仪表安装管道号或设备号，East/West 为三维软件中对应仪表的东西方向坐标，North/South 为三维软件中对应仪表的南北方向坐标，Elevation 为三维软件中对应仪表的高度，Model No.为三维软件中模型编号，D/B Table No. 为三维软件中数据库存储信息的表格编号。

表1 PDS 软件中提取的仪表信息

自控专业接收到管道专业提供的表格文件后，把表格中的内容分层按照仪表电缆平面敷设图模板要求把有关信息逐层汇总到EXCEL 格式电缆平面敷设图模板（表2）中。

表2 电缆平面敷设图信息EXCEL 模板

三维软件中坐标系E-N-EL与工艺设备平面布置图的x-y-z坐标系是一致的［1］，当工艺设备平面布置图也是采用1∶1 绘图比例时， 不需要经过坐标转换， 其中x插入点即为表1 中的East/West列，y插入点即为表1 中的North/South 列，属性1为标高列，即为表1 中的Elevation 列，属性2 即为表1 中的Pipe Line ID 列， 块名为根据公司要求定义的带属性的仪表图例名称。 同时，各层信息汇总建立一个总表用于与仪表数据库中的远传仪表或者电缆表进行核对，如果存在缺漏的仪表则由主体专业来补全模板中仪表所需要的信息即可。 其中关键点包括：

a. 属性1 和属性3 为仪表标高列，在电缆平面敷设图中标高一般采用m 作为单位，此时需要一个转换过程，即500mm 转换为+0.500m，也可采用公式（“+”&TEXT(标高列/1000，“0.000”)［2］）通过辅助列转换，然后消除公式。

b. 为了方便核对，可利用新建辅助列“功能字母” 进行排序。 先自定义序列， 定义方法为EXCEL“工具”菜单栏下面“选项”标签，进行自定义序列，为TE、TT、PT、PDT、FE、FT、LT、LDT、LS、AT、CT、GT、TV、PV、PDV、FV、LV、LDV、HV、XV，完成定义后即可按照主要关键字“功能字母”（辅助列）、次要关键字“仪表位号”，在“选项”中选择已自定义的序列进行排序。

2.2 定义常用带属性的CAD 仪表图例

自控专业涉及的仪表种类繁多，如果每种类型仪表采用不同仪表图例，则仪表图例库会相当复杂， 同样过多的仪表图块势必会带来识别、管理等诸多问题。 笔者根据自控专业常用做法定义了4 个常用的仪表图例符号［3］，具体仪表类型与仪表图例符号对应情况见表3， 仪表图例符号如图2 所示。 每个仪表图例可设置最多6 个属性，导入对应图块时可随仪表图例附带仪表位号、标高、管道号或设备号等属性信息，同时也方便后期标注方式的扩展。

表3 常见仪表类型与仪表图例符号对应表

图2 常用仪表图例符号

2.3 CAD 设备平面布置图的处理

设备平面布置图由管道专业提供，最终整理好的EXCEL 模板中仪表信息需要通过仪表图例这个载体导入到二维的设备平面布置图中，导入之前先需要做如下处理工作：

a. 调整设备平面布置图中的字体、标注等样式，使之与项目规定或者专业规定一致。

b. 新建独立的图层“仪表设备布置层”，并把它设置为当前层， 同时作为仪表图例的导入图层。 设置独立的仪表图层在工具导入出现问题时或者需要重新导入时，通过图层开关可以快速删除已导入的仪表图例，通过再次导入仪表图例即可更新信息，解决了导入工具数据流单向性的问题。

c. 带仪表信息的仪表图例插入点位置依据为三维软件中提取信息的三维坐标系E-N轴坐标点，此坐标系x-y-z轴与三维软件中坐标系E-N-EL轴一致，但是插入时需保证设备平面布置图中坐标系原点与三维软件中坐标系原点一致。 当接收到终版的二维设备平面布置图时，可以向管道专业要求提供各个装置三维模型的坐标原点，插入仪表图例时，先把当前层二维设备平面布置图坐标系的原点移动到三维坐标系的坐标原点位置，坐标系移动命令为UCS-N，然后输入三维坐标系的坐标原点即可。

d. 逐层导入带仪表信息的仪表图例到二维设备平面布置图，每层导入时都需要移动一次坐标系。

2.4 仪表图例导入

导入到二维设备平面布置图中的仪表图例采用的图块为增强属性块，仪表导入程序和标注程序采用LISP 编写，相对于VBA、C 语言等LISP语言更加方便易懂，编写程序人员不需要专业培训学习即可编写。 仪表图例导入程序的流程如图3 所示， 先读取EXCEL 单行数据存成两个表，一个表point 用于存储仪表的二维位置信息， 另一个表lst 用于存储仪表位号、插入仪表图例名称、仪表管号及标高等信息，平面图处理好之后设置仪表图例导入比例，即可根据上述两个信息表执行导入程序。

图3 仪表图例导入程序流程

其核心程序源代码［4］如下：

2.5 仪表敷设图标注

仪表图例导入完毕即可执行仪表敷设图标注程序，导入方法特殊之处在于仪表导入时每个仪表图例均附带对应的仪表各种信息， 包括位号、标高、管道号及设备号等，仪表标注程序过程即提取仪表图例属性块的属性信息完成标注的过程。 仪表标注程序核心在于提取仪表图例属性块信息，其核心源代码［5］如下：

仪表标注方式需根据工程公司的要求和电缆平面敷设图具体情况进行选择，常见标注方式如图4 所示。 根据电缆平面敷设图中空白位置和工艺要求选择合适的标注位置，敷设图标注工具根据仪表类型的不同， 共设置了4 种标注样式。每个仪表的常用信息已附带在仪表图例中，因此仪表标注方式也可以根据各个工程公司的不同要求进行定制。

图4 电缆平面敷设图标注方式

3 存在的问题

本程序中电缆平面敷设图标注方式采用的是半自动标注方式，因为电缆平面敷设图中包括设备信息、仪表远传点信息、仪表桥架走向及仪表气源走向等信息，所以当仪表远传点比较密集时，半自动标注在文字、图形避让等方面处理比较复杂，程序有待进一步完善，同时本程序还可以继续开发用于仪表供气系统图的自动绘制等。

4 结束语

目前，基于三维软件自动生成仪表布置图和标注工具时大多采用的是AutoCAD VBA，程序编制比较复杂，对设计人员的编程能力要求也比较高，同时导入的仪表图例并不附带对应仪表的各种信息，因此敷设图标注方式很难满足各个工程公司的不同要求。 本方法导入仪表图例之后，敷设图标注方式可以根据公司或项目的不同要求进行定制，方便扩展。

基于三维配管软件的仪表电缆平面敷设图快速绘制方法在福建永荣年产20 万吨己内酰胺项目、 浙江巴陵恒逸年产40 万吨己内酰胺扩能项目（二期）等多个工程中得到了应用，充分利用了三维配管软件中的仪表信息， 通过EXCEL 整理核对、AutoLISP 将仪表快速导入到设备平面布置图中，可快速完成仪表标注，极大地提高了自控工程设计人员的工作效率，同时也提高了自控设计工作的准确性。