CN101421682A - 呈现过程控制设备中的现场装置的状态信息 - Google Patents

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CN101421682A CNA2006800200374A CN200680020037A CN101421682A CN 101421682 A CN101421682 A CN 101421682A CN A2006800200374 A CNA2006800200374 A CN A2006800200374A CN 200680020037 A CN200680020037 A CN 200680020037A CN 101421682 A CN101421682 A CN 101421682A
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Abstract

根据本发明的方面所提供的监控系统确定过程控制设备中的正常的和不正常的现场装置，并且使用一种显示属性显示正常装置，而使用另一种显示属性显示不正常的装置。根据另一方面，不正常的装置被显示为一分组(例如，列表)。这些特性使得用户能够快速地识别不正常的装置，并且快速地查看对应于感兴趣的任何不正常的现场装置的详细信息。

Description

呈现过程控制设备中的现场装置的状态信息
相关申请
本申请涉及共同未决的题为“Presenting Status Informationof Field Devices in Process Control Plants(呈现过程控制设备中的现场装置的状态信息)”、序列号为316/CHE/2005、提交日期为2005年3月28日并且发明人与本专利申请的发明人相同的印度专利申请并且要求该印度专利申请的优先权。
本申请还涉及下列共同未决的美国申请，这些美国申请在同一日期被提交，并且在此整体被并入：
1.题为“Simplifying Integration of Field DevicesAccessible by Different Network Protocols into a Field DeviceManagement System(将不同网络协议可接入的现场装置简单集成到现场装置管理系统中)”，序列号未给定，提交日期未给定，代理人案卷号为H0008304，发明人为MARANAT等人；
2.题为“Presenting Status Information of Field Devicesin Process Control Plants(呈现过程控制设备中的现场装置的状态信息)”，序列号未给定，提交日期未给定，代理人案卷号为H0008316，发明人为RAMANATHAN等人；以及
3.题为“Display of Historical Information Related toField Devices Used in Process Control Plants(涉及被用于过程控制设备中的现场装置的历史信息的显示)”，序列号未给定，提交日期未给定，代理人案卷号为H0008312，发明人为SurjyaNarayana等人。
发明背景
技术领域
本发明通常涉及过程控制系统，并且更确切地说涉及用于呈现过程控制设备中的现场装置的状态信息的方法和设备。
背景技术
过程控制设备通常包括若干现场装置，这些现场装置可操作来实现期望的控制过程(例如，炼油厂、制造过程等等)。现场装置的实例包括阀门、定位器和开关，这些阀门、定位器和开关被控制来实现所述控制过程。
现场装置可以提供与所述现场装置的操作有关的状态。例如，状态信息可以指示所述现场装置的温度、压力、阀门开启程度、光强度、所述装置是否不正常工作(例如，输出饱和、输入开路)、配置值、校准状态等等。
已经公认，至少在设备运行期间需要监控现场装置的状态。通常，提供一种监控系统来接收和显示所述状态信息。期望所述状态信息被组织起来满足一种或多种需求，以减轻诸如快速问题识别、解决等等的各种操作目标的困难。
发明内容
根据本发明的方面所提供的监控系统以一种显示属性显示(过程控制设备的)正常的现场装置，并且以另一种显示属性显示不正常的现场装置。由于这样的显示，操作员的注意力可以被快速吸引到不正常的装置。
根据本发明的另一方面，所述监控系统将不正常的装置显示为一分组(例如，线性列表)，从而再次促进早期检测到问题。
下面参考附图详细地描述了本发明的其它特征和优点以及本发明的各种实施方案的结构和操作。在附图中，同样的参考编号通常指示相同的、功能类似的、和/或结构上类似的元件。元件在其中第一次出现的附图由相应的参考编号中的最左边的数字指示。
附图说明
将参考下面被简要描述的附图描述本发明。
图1是说明本发明的不同的方面能在其中被实现的实例环境的框图。
图2A是说明过程控制设备的正常的和不正常的现场装置根据本发明的方面被显示的方式的流程图。
图2B是说明不正常的装置根据本发明的另一方面被显示为一分组的方式的流程图。
图3A包括描述本发明的实施方案中的显示屏的不同部分的屏幕。
图3B包括描述正常的和不正常的装置在本发明的实施方案中以不同的显示属性被显示的方式的屏幕。
图3C包括描述即使相应的树形部分在另一部分中未被扩展/被显示也以列表显示不正常的装置的方式的屏幕。
图3D包括描述详细的状态信息根据不正常的现场装置的选择而被显示的方式的屏幕。
图4是说明其中本发明的不同方面在本发明的实施方案中通过执行软件指令是可操作的实施方案的细节的框图。
具体实施方式
1.综述
根据本发明的方面所提供的监控系统以第一组显示属性显示正常的现场装置，并且以不同的属性显示不正常的现场装置。如果可运行的状态值得操作员注意，则现场装置被认为是不正常的，否则被认为是正常的。如果所述装置不是全面运转(包括网络连接失败、故障、等等)，则不会值得操作员注意。
由于使用这些不同的显示属性，用户/操作员可以快速定位要求注意的不正常装置，从而导致快速识别过程控制环境中的问题。
本发明的另一方面将不正常的现场装置显示为一分组(例如，下面所描述的实施方案中的列表)，并且用户可以从该列表中选择感兴趣的不正常的现场装置，以便检索所述装置的详细信息。这样一种特征也使得用户能够快速识别过程控制环境中的问题。
下面参考用于图解说明的例子描述了本发明的若干方面。应该理解，阐述了多个细节、关系和方法，以提供本发明的全面理解。然而，相关领域的技术人员将容易认识到，在没有一个或多个细节的情况下或者利用其它方法等等，本发明可以被实践。在其它场合中，众所周知的结构或操作未被详细示出，以避免使本发明不清楚。
2.实例环境
图1是说明其中能实现本发明的若干方面的实例环境的细节的框图。示出的框图包括现场装置190A至190Z、控制网络160A和160B、中央服务器150、数据库服务器130、控制系统120、和客户端系统110A至110Y。下面详细描述每个框。
所示出的控制网络160A包括将中央服务器150连接到现场装置190A至190D的多路复用器170A、180A和180B，并且所示出的控制网络160B包括将中央服务器150连接到现场装置190E至190H的多路复用器170B、180C和180D。如图所示，多路复用器180A和180B被连接在多路复用器170A与现场装置190A-190D之间，并且多路复用器180C和180D被连接在多路复用器170B与现场装置190E至190H之间。
每个控制网络为在相关领域中公知的诸如基金会现场总线(FOUNDATION(TM)Fieldbus)、HART(TM)、现场总线(PROFIBUS(TM))、MODBUS(TM)、装置网(Device-Net(TM))或CAN协议的协议提供支持。控制网络160A和160B中的每一个可以使用不同的网络拓扑结构来实现，并且因此装置被连接在不同的物理分组中。例如，多路复用器180B、180C和现场装置190A被聚集在一起并且被连接到多路复用器180A。同样地，现场装置190B、190C和190D被聚集并且被连接到多路复用器180B。
现场装置190A至190Z如由控制系统120所规定的那样执行不同的操作。所述操作被设计来实现期望的控制过程。数据库服务器130存储从中央服务器150接收到的任何信息并且也生成对查询的应答。现场装置、数据库服务器和控制系统能用公知的方式来实现。
多路复用器180A多路传输从现场装置190A至190C所接收到的信号，并且将所述被多路传输的信号提供给多路复用器170A。另外，多路复用器180A多路分解从多路复用器170A所接收到的信号，并且将所述被多路分解的信号转发到适当的现场装置190A-190D。根据与每个信号相关联地被包括的目的地地址，所述信号的特定目的地可以被确定。多路复用器180C-180D和170A-170B也同样地运行。
中央服务器150通过控制网络160A和160B将不同的状态命令发送到现场装置190A至190Z并且接收相应的状态信息。通过所使用的协议和配置可以接收另外的信息。所述状态消息指示现场装置是不正常的(即，被断开或未操作到期望的性能)还是正常的。
在一个实施方案中，通过检查包括相应的现场装置类型的装置描述(DD)的文件(DD文件)，获得对应于每个现场装置的操作的信息。命令被发给现场装置，以检索期望的信息。中央服务器150可以在数据库服务器130中存储不同的状态信息。
每个客户端系统110A至110X从中央服务器150接收不同的状态信息并且提供用户接口，用户使用该用户接口可以监控(查看信息)现场装置190A至190Z和相应的多路复用器180A至180Y。如下面更详细被描述的那样，根据本发明的方面所提供的用户接口使得用户能够快速确定不正常的装置，并且也快速接入感兴趣的不正常装置的期望的详细信息。
3.流程图
图2A和2B是流程图，图解说明由根据本发明的不同方面的监控系统所提供的用户接口使得用户能够快速确定不正常的装置并且也能够快速接入感兴趣的不正常装置的期望的详细信息的方式。参考图1描述的流程图仅仅用于说明。然而，所述方法也可以通过其它类型系统在其它环境中被实现。继续参考图2A，所述流程图在步骤201开始，其中，控制转到步骤210。
在步骤210，监控系统(在这种情况下为客户端系统110A)从感兴趣的现场装置接收状态信息。对应于每个现场装置的状态信息可以根据上面所提供的说明(即，通过中央服务器150)被接收。所接收到的状态信息可以包括指示所述装置的目前状态(诸如所述装置是否如所期望的那样正在执行操作、温度、压力等等，如可适用的那样)的数据以及对于被发送到所述现场装置的命令的不同响应。
在步骤215，所述监控系统根据被接收到的状态信息确定所述现场装置是正常的还是不正常的。所述确定可以基于从所述现场装置接收到的单个状态消息或者基于多个状态消息。如果所述装置被确定为是正常的，则控制转到步骤220，否则转到步骤230。
在步骤220，所述监控系统以代表正常状态的第一属性显示所述现场装置。根据一种约定，正常的现场装置用绿色来显示。结果，当现场装置被确定为是正常的时候，所述监控系统用绿色显示相应的装置图标。
在步骤225，所述监控系统确定感兴趣的现场装置的当前状态是否已经从正常的状态变化到不正常的状态。所述确定可以基于对定期发出的(发到感兴趣的现场装置)的命令的响应，或者根据从所述现场装置不同步接收到的状态消息(当相应的状态变化时)。如果所述状态被确定为已经变化到不正常状态，则控制转到步骤230，否则转到步骤220。
在步骤230，所述监控系统以对应于不正常状态的第二属性显示所述现场装置。根据上述约定，不正常的装置用红色来显示。因此，当现场装置被确定为是不正常的时候，所述监控系统用红色显示相应的装置图标。然而，可替换的或者互补的约定(诸如闪烁或黑体属性)可以被用于显示不正常的现场装置。此外，在不背离本发明的不同方面的范围和精神的情况下，所述方法可以被增强来以不同的显示属性指示不同类型的不正常状态。
在步骤235，所述监控系统确定感兴趣的现场装置的状态是否已经从不正常的状态变化到正常的状态。如果是，则控制转到步骤220，否则转到步骤230。由于如在图2A中那样使用不同的属性来显示正常的和不正常的装置，所以用户的注意力可以快速被吸引到不正常的装置(目前在显示屏上被显示的装置)。
然而，图2A的方法的一个潜在的问题是使用单个监控系统可以监控若干个可能大的控制网络，并且显示屏不可容纳所有现场装置的表示。如下面被描述的那样，图2B的方法可以克服这样的缺点。
继续参考图2B中的流程图，所述流程图使得用户能够容易地识别潜在地在整个控制网络中的所有不正常的装置，并且快速获得对应于所述网络中的任何不正常装置的详细信息。所述流程图在步骤251开始，其中，控制转到步骤260。
在步骤260，监控系统确定不正常的现场装置的列表。如上面参考图2A所描述的那样，该列表可以被确定并且定期被更新。
在步骤270，所述监控系统显示不正常的现场装置的列表。根据在特定环境中被确定为合适的约定，可以使用图标和文本的组合来显示该列表。
在步骤280，所述监控系统使得用户能够从被显示的列表中选择不正常的现场装置之一。根据所述监控系统中可用的特定的输入装置，不同的技术(诸如使用鼠标单击、或使用键盘选择)可以被用于启动所述选择。
在步骤290，所述监控系统显示所选装置的定位和详细状态信息。所述定位指示所选现场装置被连接的逻辑拓扑结构/层次中的位置。所提供的详细信息可以帮助用户识别纠正措施。所述流程图在步骤299结束。
因此，根据图2A和2B中的方法所提供的监控系统使得用户能够快速确定不正常的装置，并且还能快速接入感兴趣的不正常装置的期望的详细信息。结果，用户可以快速定位要求注意的不正常装置，从而导致快速识别过程控制环境中的问题。
下面参考图3A-3D图解说明根据图2A和2B中所描述的方法提供显示的监控系统的实例实现方案。
4.实例
图3A-3D是图解说明不同的现场装置的状态信息根据本发明的不同的方面被显示的方式的实例显示部分。如能被看到的那样，每幅图中的屏幕包括四个部分310、320、330和340，并且部分310中的显示对应于图1的装置层次。下面更详细地描述每个部分。
图3A对应于用户所选择的显示。部分310包括可操纵的菜单结构，现场装置的拓扑结构存在于最高层。用户可以选择感兴趣的现场装置，并且在部分340中查看相应的详细信息。
为了说明，不正常的装置以围绕装置ID的矩形框属性被示出，并且正常装置在没有这种围绕装置ID的矩形的情况下被显示。假定所有装置的目前状态是正常的，则所有现场装置被指示为正常的。因此，在部分320中的不正常装置的列表被清空。
图3B对应于其中装置190A、190C和190E处于不正常状态并且剩余的装置处于正常状态的情形。因此，矩形框围绕装置190A、190C和190E(由相应的装置标识符代表)中的每个被显示。另外，如图所示，不正常装置的列表在部分320中被显示。由于这些特征，监控装置组的用户可以从该组目前被监控的装置中快速地识别不正常的装置。
图3C图解说明，即使相应的现场装置没有在部分310中被显示，也显示不正常列表中的现场装置(部分320)。因此，即使相应的树形部分MUX180A被示为崩溃状态，也能看到现场装置190A和190C在部分320中被列为不正常的装置。当监控大量现场装置时，这种特征特别有用，因为整个树形结构常常并没有安装在单个显示屏上。
图3D表示当用户选择相应的装置时显示不正常装置的详细信息(优选地为指示所述装置为什么被确定为是不正常的数据)的方式。用户通过在区域330中输入装置ID(在一个实施方案中为被显示的标签)或者通过在部分310或320中的相应的条目上单击可以选择感兴趣的现场装置。
结果，所述装置(190C)的路径在部分310中被显示(从而促进容易识别装置在拓扑结构中的逻辑/物理定位)，并且对应于所选装置的详细状态信息在部分340中被显示。
提供诸如那些上面被显示的用户接口，监控系统可以为用户提供快速地识别不正常装置、以及查看感兴趣的装置的详细状态信息的能力。如下面利用实例所描述的那样，所描述的特征可以在不同的数字处理系统中被实现。
5.软件实现方案
图4是示出本发明的实施方案中的基本上以软件形式实现的数字处理系统400的细节的框图。系统400可以对应于监控系统(中央服务器150和客户端系统110A至110X的组合)。系统400可以包括一个或多个处理器，诸如包含中央处理单元(CPU)410、随机存取存储器(RAM)420、辅助存储器430、图形控制器460、显示单元470、网络接口480、和输入接口490。除了显示单元470以外的所有部件可以通过通信路径450相互通信，该通信路径450可以包括如在相关领域中公知的若干总线。下面更详细地描述图4的部件。
CPU410可以执行被存储在RAM420中的指令，以提供本发明的若干特征。CPU410可以包括多个处理单元，每个处理单元潜在地被设计用于特定任务。可替换地，CPU410可以只包括单个通用处理单元。RAM420可以使用通信路径450从辅助存储器430接收指令。
图形控制器460根据从CPU410接收到的数据/指令来生成显示单元470的(例如RGB格式的)显示信号。显示单元470包括显示屏来显示由显示信号所定义的图像。图3A-3D的屏幕可以在(客户端系统110A的)显示单元470上被显示。输入接口490可以对应于键盘和/或鼠标。如上面被描述的那样，所述输入/输出装置启动适当的用户接口，用户使用该用户接口可以监控现场装置。
网络接口480提供每个系统所需的物理接口、电接口和协议接口。在客户端系统180A-180Y的情况下，使用诸如TCP/IP的协议在局域网(中央服务器150也被连接到该局域网)上进行通信的网络连接可能是足够的。另一方面，在中央服务器150的情况下，除了这样的网络连接以外，与控制网络160A和160B对接的控制网络连接可能是必要的。
辅助存储器430可以包括硬盘驱动器435、闪存436和可移动存储驱动器437。辅助存储器430可以存储数据和软件指令，这些数据和软件指令使得系统400能够根据本发明提供若干特征。所述数据和指令中的某些或全部可以被提供在可移动存储单元440上，并且所述数据和指令可以由可移动存储驱动器437读取并且提供给CPU410。软盘驱动器、磁带驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、闪存、可移动存储器芯片(PCMCIA卡、EPROM)是这种可移动存储驱动器437的实例。
可以使用与可移动的存储驱动器437兼容的介质和存储格式来实现可移动存储单元440，以致可移动存储驱动器437可以读取所述数据和指令。因此，可移动存储单元440包括具有被存储在其中的计算机软件和/或数据的计算机可读存储介质。
在本文献中，术语“计算机程序产品”通常被用于指可移动的存储单元440或被安装在硬盘驱动器435中的硬盘。这些计算机程序产品是用于将软件提供给系统400的装置。CPU410可以检索所述软件指令，并且执行所述指令来提供上述的本发明的不同的特征。
6.结论
尽管上面已经描述了本发明的不同的实施方案，但是应该理解，这些实施方案仅仅是通过实例被提出，并且不是限制。因此，本发明的宽度和范围不应该被上面描述的示例性实施方案中的任何一个限制，而是只应该根据下列权利要求及其等同物来限定。

Claims (10)

1.一种使得用户能够监控被包括在过程控制设备(图1)中的多个现场装置(190A-190-E)的方法，所述方法包括：
确定(260)正常的第一组现场装置和不正常的第二组现场装置(320)，其中，所述第一组现场装置和所述第二组现场装置中的每个装置被包括在所述多个现场装置(190A-190-E)中；以及
以第一显示属性显示所述第一组现场装置(310)，并且以第二显示属性显示所述第二组现场装置(320)，其中，所述第一显示属性不同于所述第二显示属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组现场装置中的每个装置如所期望的那样全面运转，而所述第二组现场装置中的每个装置不是全面运转。
3.一种使得用户能够监控被包括在过程控制设备(图1)中的多个现场装置(190A-190-E)的方法，所述方法包括：
确定(260)不正常的第一组现场装置(320)，其中，所述第一组现场装置被包括在所述多个现场装置(190A-190-E)中；
将所述一组现场装置(320)显示为一分组，以致所述第一组现场装置中的所有装置能快速地被共同识别。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分组包括以连续线显示的列表(320)。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括使得所述用户能够选择所述第一组现场装置之一，并且显示代表所选装置的正常状况的信息(部分340)。
6.一种携带一个或多个指令序列的计算机可读介质(440)，所述指令序列用于致使系统能使用户监控被包括在过程控制设备(图1)中的多个现场装置(190A-190-E)，其中，由被包括在所述系统中的一个或多个处理器执行所述一个或多个指令序列致使所述一个或多个处理器执行以下动作：
确定(260)正常的第一组现场装置和不正常的第二组现场装置(320)，其中，所述第一组现场装置和所述第二组现场装置中的每个装置被包括在所述多个现场装置(190A-190-E)中；以及
以第一显示属性显示所述第一组现场装置(310)，并且以第二显示属性显示所述第二组现场装置(320)，其中，所述第一显示属性不同于所述第二显示属性。
7.根据权利要求6所述的计算机可读介质，其中，所述第一组现场装置(310)中的每个装置如所期望的那样全面运转，而所述第二组现场装置(320)中的每个装置不是全面运转。
8.一种携带一个或多个指令序列的计算机可读介质，所述指令序列用于致使系统能使用户监控被包括在过程控制设备(图1)中的多个现场装置(190A-190-E)，其中，由被包括在所述系统中的一个或多个处理器执行所述一个或多个指令序列致使所述一个或多个处理器执行以下动作：
确定(260)不正常的第一组现场装置(320)，其中，所述第一组现场装置(320)被包括在所述多个现场装置(190A-190E)中；
将所述一组现场装置显示为一分组，以致所述第一组现场装置(320)中的所有装置能快速地被共同识别。
9.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中，所述分组包括以连续线显示的列表(320)。
10.根据权利要求8所述的计算机可读介质，还包括使得所述用户能够选择所述第一组现场装置之一，并且显示代表所选装置的正常状况的信息(部分340)。
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