[发明专利]桥接过程自动化和信息管理环境中的人机界面技术

说明书

技术领域

本发明一般涉及联网的计算机化工业控制和自动化系统领域。更 具体来说，本发明涉及管理级别的控制和制造信息系统。这样的系统 一般在过程控制系统中的管理控制层的上游执行，以为较低级别的控 制元件，例如，可编程逻辑控制器或分布式控制系统(DCS)提供指 导。还可以使用这样的系统获取和管理涉及这样的过程以及它们的关 联的输出的历史信息。

背景技术

工业界越来越依赖于高度自动化的数据收集和控制系统，以确保 工艺过程是有效地、安全地并可靠地运行，同时又能降低它们的总的 生产成本。数据获取开始时，许多传感器测量工艺过程的各个方面， 并将它们的测量值报告回数据收集和控制系统。这样的测量结果以各 式各样的形式存在。例如，由传感器/记录器产生的测量值包括：温度、 压力、pH、材料的质量/容积流量、经过特定机器/过程的物品的统计， 在运输线中等待的包装的带标记的库存，周期完成等等。先进的过程 管理和控制软件检查与工业过程关联的传入的数据，产生状态报告和 操作摘要，在很多情况下，通过向驱动装置/控制器发送修改工业过程 的至少一部分的操作的事件/操作员指令来做出响应。由传感器产生的 数据还允许操作员执行许多监督任务，包括：响应变化的外部条件(包 括原材料的成本)，修整进程(例如，指定新设置点)，检测效率低 的/非最佳工作状态和/或即将发生的设备故障，采取补救措施，如根 据需要，让设备开始运行和停止运行。

典型的工业过程非常复杂，接收的信息量比任何人以信息的原始 形式可能消化的要多得多。例如，未听说过用成千上万的传感器(模 拟/数字)和控制元件(例如，阀动器、马达等等)监视/控制工厂内 的多级进程的各个方面。传感器具有各种类型，并报告进程的各种特 征。它们的输出在测量值的含义、为每一个测量值发送的数据量，以 及测量的频率方面是不同的。至于后者，为了准确，并迅速响应，这 些传感器/控制元件中的某些每秒钟进行一次或多次测量。当乘以成千 上万的传感器/控制元件时，大量的定期读数导致这么多的数据流入控 制和制造信息管理系统，需要先进的数据管理和进程可视化技术/应用 程序。

当今，存在高度先进的人机界面/进程可视化系统，它们链接到 诸如上文所描述的传感器和控制器之类的数据源。这样的系统获取并 消化(例如，过滤)上文所描述的过程数据。被消化的过程数据又驱 动可视化应用程序，再现/呈现过程的图形视图，以便由操作员进行观 察。这样的系统的一个示例是著名的Wonderware人 机界面(HMI)软件系统，用于可视化并控制各式各样的工业过程和 制造信息。HMI过程可视化应用程序包括特定过程的 一组图形视图以及其物理输出。每一个视图又包括一个或多个图形元 件。图形元件潜在地“形成动画”，它们的显示状态响应关联的/链接的 数据源，随着时间的推移而改变。例如，提炼过程的视图潜在地包括 油罐图形元件。油罐图形元件具有可视指示器，显示油罐内包含的液 体的液面，图形元件的液面指示器响应由罐内液面传感器提供的表示 油罐内的液面的数据流，上升和下降。由数据流内的不断地变化的过 程数据值驱动的动画图形图像(油罐液面指示器只是一个示例)对于 观察者来说，理解起来比数字流容易得多。由HMI应用程序所提供 的图形图像还用于描述并有助于修改当前的过程设定值。因此，诸如 IN-TOUCH之类的过程可视化系统，成为监督过程控制和制造信息 系统的基本组件。

InTouch HMI使用户能快速而轻松地开发他们的过程的自定义 图形视图。用户可以利用WONDERWARE的WindowMaker图形 视图编辑程序中的各种工具开发图形，包括：标准图形组件、显示、 动画、位图图像、ActiveX控件、包含成千上万的预先配置的工业图 像的图形库、SmartSymbol技术、标记定义、I/O配置、绑定、脚本、 报警和历史配置。

通常，用户使用InTouch来开发监视控制和数据收集系统应用 程序和HMI应用程序。用户使用InTouch开发他们的自定义应用 程序，通过HMI软件连接到诸如PLC之类的工厂设备的源，实时 地可视化工厂数据和状态。为开发InTouch应用程序，用户需要定 义到PLC的实时数据连接，标记数据库、图形开发、图形动画和报 警定义。