CN102047212B - 过程控制系统中的工作站 - Google Patents

Abstract

一种过程控制系统中的工作站，包括用户输入单元、显示器和控制单元。它还可以包括存储器形式的存储，以存储与控制单元执行的活动有关的数据。一种向用户提供与过程控制系统工作站的显示器上所呈现的过程中的元件有关的数据的方法，包括：在显示器上提供多个过程元件的表示，作为可操作图形符号；接收由媒体录制设备录制的媒体数据，其中所述媒体录制设备配置用于在录制媒体数据之后直接向过程控制系统发送媒体数据；以及通过显示器至少向用户呈现媒体数据的存在。还描述了用于实现一个或多个方法的计算机程序和计算机程序产品。

Description

过程控制系统中的工作站

过程控制系统中的工作站包括用户输入单元、显示器和控制单元。它还可以包括存储器形式的存储，以用于存储与控制单元执行的活动有关的数据。控制单元可以是处理器，其具有包括用于执行功能的程序代码的关联程序存储器，这将在下文详述。用户输入单元是工作站的用户可以用来录入数据的单元。因此其可以是键盘、小键盘或者鼠标。在本发明的优选变体中，用户输入单元与显示器组合由此一起形成触摸屏。由此，在这种情况下，存在组合的显示器和用户输入单元。工作站还可以包括其他用户接口(诸如扬声器或者麦克风)，以便以不同于通过显示器的其他方式向工作站的一个或多个用户呈现数据或者从用户接收数据。过程控制系统中的工作站仅是可以在其中实现本发明的计算机的一个示例。

工作站提供在图1所示的过程控制系统中。

图1示意性地示出了计算机化的过程控制系统10。系统10通常是基于对象的计算机化系统，用于控制过程或者可能是过程的部分。典型的过程是电力生产、输送和供应过程，水净化和输配过程，石油和燃气生产和输配过程，石化、化学、制药和食品过程以及纸浆和纸生产过程。这仅仅是可以应用该系统的某些过程示例。存在不计其数的其他过程。通常，在此类系统中，可以存在具有某些本地软件的一个或多个控制器，以用于控制一个或多个现场设备。现场设备可以是影响或者测量技术过程的不同属性的不同实体，诸如泵、电动机、阀门等。可以通过服务器来控制过程或者过程的部分，服务器通常继而与用于提供过程控制的控制器通信。可以通过与服务器通信的操作者终端来监测过程。

因此，在图1中，系统10包括连接至第一总线的多个操作者和工程终端12。另外存在第二总线，并且在第一总线与第二总线之间连接有第一服务器16和第二服务器18，第一服务器16包括提供过程控制的计算机对象，第二服务器18通过调用第一服务器16中的对象来提供控制过程的应用。第二总线还连接至控制器20(过程控制器或者可编程逻辑控制器PLC)，以用于提供系统10中的控制。在该图中，仅提供了一个控制器20。然而，应当认识到，系统10中可以存在若干更多的控制器。控制器20继而连接至一个或多个现场设备。作为示例，控制器20被示出为连接至过程区块PS，该过程区块包括通向槽的第一入口管道和离开槽的第二出口管道。在第一管道中提供有泵22，其将液体抽到第一管道以及第一阀门24内。在槽中提供有两个液位传感器26和28，并且在出口管道中提供有流量计30和第二阀门32。所有这些元件都是现场设备。所述控制器20从泵22和液位传感器26和28接收控制输入值，并且基于这些控制输入值通过控制第一阀门24来调节槽中的液体液位。它还从流量计30接收控制输入值，并且控制第二阀门32以用于调节输出液体流。由此，这些实体是现场设备的示例。

此处，现场设备是系统的元件，并且操作者终端是如上所述的工作站。

在工作站上，示出了元件的可操作图形符号，其也可以称为面板、图标、对象和图形元素。另外，表示系统元件的这些图形符号当在用于控制过程的控制结构中互连时具有优点。在显示器上也可以示出表示其他功能或者元件的其他图形符号，诸如表示媒体数据、相似图像、缩放和导航符号以及数据类型符号。这些其他图形符号在多种情况下也是可操作的。

本发明的第一功能允许利用监测站点特定的数据进行工作的操作者或者用户在显示器上以虚拟便笺的形式直接添加消息。用户触摸显示器上显示的虚拟记事簿的符号(图2)。该记事簿可以始终在显示器上呈现，并且还可以总是在显示器上的相同位置处显示。触摸该簿或者执行从该簿的拖动动作对应于工作站的控制单元接收用户选择，以录入与一个或多个元件符号有关的附加数据。作为对该用户选择的响应，控制单元在显示器上提供用户输入区域(图3)，用户可以在此录入数据，该用户输入区域覆盖一个或多个元件符号。因此，此处它大于记事簿的面积。这里用户可以通过绘制图形来录入数据或者编辑数据。由此可以通过绘图类型的应用来提供用户输入区域。在用户输入数据时(图4)，在用户输入区域中注册这些用户输入区域。用户输入同时在用户输入区域中显示。同时，禁止对该区域之下提供的元件符号的操作。这意味着用户输入区域之下提供的系统元件符号无法被操作。在检测到用户完成(这可以通过用户触摸或者拖动用户区域来检测)之后，用户区域被去激活，使得无法进行输入。继而其尺寸减小，并且被提供为可操作的用户区域符号(图5)，其看上去像便笺一样，并且具有显示在其上的已录入数据。它是可操作的，因为它可以被到处移动并被放置在显示器的任何地方，还可以被选择以用于编辑(在这种情况下，将再次显示用户区域)。此类便笺可以例如放置在系统元件的图形符号上。如果控制单元检测到某种姿态，例如抖动，其形式是将该符号从一个位置快速移动到另一位置(图6和图7)，则移除该符号(图8)，并且删除相应的录入的用户数据。抖动姿态可以是在任何方向。在此，用户数据区域以及符号可以显示为不透明的，或者半透明的以允许查看在其之下的过程元件符号。此类消息或者便笺的生命周期可以是预先指定的，并且当超过便笺的生命周期时，可以通过将该便笺从所显示的场景中丢弃来将其移除。由此，控制单元可以在检测到用户完成录入数据时启动定时器，并且在定时器到达预定值时移除该用户区域符号。在此，也可以触发显示器，使得其示出便笺并且隐藏已经放置在显示器之外的便笺。

作为虚拟便笺的备选，可能使用数字图像(例如过程中元素的数字图像)来提供用户输入区域，该数字图像在显示器上呈现。此类数字图像继而还在显示器上被呈现为可操作符号。当此类符号被触摸时，图像继而被放大，并且在由该放大图像覆盖的区域中提供用户输入区域，在此用户可以按照与上文所述相同的方式进行输入。用户输入区域由此提供有作为背景的图像。在再次触摸图像之后，其返回并且获取其原始尺寸，并且其上显示有用户输入。此类图像也是可操作的用户区域符号，其可以被自由地到处移动以及丢弃。然而，在这里的一个变体中，可能无法按照与便笺相同的方式将其放置在图形符号上。由此，可能对其不同地进行处理。

另一功能是提供虚拟白板形式的用户区域。控制单元这里可以将用户输入区域作为卷帘来提供，其最初显示为显示器上呈现的视图顶部的条。当用户输入区域未被激活时，该条可以总是显示在显示器上的该位置。当用户继而触摸该条时(图9)，用户选择添加数据，该帘卷下(图10)，即，控制单元检测用户选择以录入与系统元件符号相关的附加数据。另外，在显示器上，在作为对该用户选择的响应而被显示的所有过程元件符号之上，提供用户输入区域。这里用户输入区域可以是不透明的，但是优选地是半透明的，并且禁止对用户输入区域之下的过程元件的任何操作。这里用户可以按照与之前相同的方式绘制图形(图11)。实际上，多个用户可以同时绘制。控制单元由此可以注册不止一个同时的用户输入，并且还可以同时在显示器上呈现或者显示不止一个同时的用户输入。用户可以通过触摸用户输入区域上的预定位置(优选地，触摸用户区域的边界上的点)而去激活用户输入区域(图12)，在这种情况下，通过上卷虚拟帘来移除用户区域。由此，当用户完成录入数据时，此触摸被控制单元检测到，并且帘的上卷因此涉及用户输入区域的去激活。帘仅是可以如何呈现用户区域的一个示例。

另一功能涉及导航。控制单元提供显示有各种过程元素符号的屏幕区域。该屏幕区域可以被分为域，其中域的数目在此为4。当然，可以具有更多或者更少的域。然而，通常仅在显示器上显示这些域中的一个。然而，可以始终显示可能的数字图像、便笺簿和其他功能相关的图形符号，这与正在显示屏幕区域的哪个区块无关。它们还始终以相同的大小被显示。然而，放置到显示器外的数字便笺保持在其已经被放置的区块。这里，用户能够通过多种方式在这些域之间移动。

第一种方式是通过提供缩放功能来移动。此处，在显示器上首先显示第一单个区块。控制单元继而接收缩放动作的用户选择，这可以通过用户触摸显示器上的缩放符号来完成(图13)。该缩放符号可以总是显示在显示器上的相同位置。基于该缩放动作选择，控制单元继而通过使显示器缩小第一区块来执行缩放动作，以便在显示器上显示更多的区块(图14)。以此方式，可以显示表示不同区块中的更多系统元素的图形符号，还可能显示置于其上的便笺。这里，缩放动作是连续的缩放动作，即，不是步进地执行。显示器显示全部四个区块。用户继而可以操作符号，例如移动它并且打开便笺以用于编辑(图15)。这对应于用户选择单个区块在显示器上显示。当控制单元检测到此时，可以直接指示显示器放大，这里该缩放动作也是连续的，并且以此方式呈现用户选择的单个区块。作为直接放大的备选，用户可以再次触摸缩放符号(图16)。当用户再次触摸该缩放符号时，呈现在其中执行符号操作的区块(图17)，并且在没有执行符号操作的情况下，再次呈现第一区块。以此方式，可能缩小显示在显示器上的屏幕区域的区块，或者在其间导航。

作为缩放以在区块之间进行改变的备选或者附加，控制单元可以使显示器显示一组域，其中每个域呈现这些区块中的一个(图18)。这里，可以通过用户触摸相应的域来检测对待呈现区块的用户选择，由此显示器继续并且显示以此方式选择的区块。而且，这组域将以相同大小并且在显示器上的相同位置得以显示，与正在显示哪个区块无关。这里，域组中对应于正在显示区块的域可以包括指示，以便清楚地向用户示出目前正在显示各个区块中的哪一个。作为备选，这组域可以显示有当前正在显示哪个域的此类指示，而不启用区块之间的导航。导航继而以其他方式提供。

在屏幕区域的部分之间导航的另一方式是通过使用姿态。这里，正在显示屏幕区域的第一部分，例如一个区块。控制单元在此继而可以检测用户在显示器上所执行的姿态，继而基于检测到的姿态指示显示器改变正在显示的屏幕区域的部分(图19)。这里，姿态可以包括在显示器的一个方向上的拖动动作，并且所显示的屏幕区域部分的改变可以包括移动至位于拖动动作的方向中的屏幕区域部分，并且显示该部分。这由此包括移动以显示的拖动动作方向上与先前显示的屏幕区域部分至少部分隔开而提供的屏幕区域部分。这里，姿态必须由用户在正被显示的屏幕区域的没有图形符号或者其他对象的部分中执行。另外，所提供的移动量可以与姿态的属性成比例，姿态的属性例如姿态的速度或者姿态的长度。

表示系统中元件的图形符号可以连续地显示过程中的相应元件的操作或者运行的有关数据，例如压力数据、温度数据等。因此，控制单元例如直接从考虑中的元件或者可能从另一元件(诸如控制该元件的控制器)接收与该元件相关的此类数据。它继而在用于该元件的可操作图形符号上显示该数据。元件的符号由此是可操作的，因为它可以被到处移动。它还可以通过适当的抖动姿态而被丢弃和删除。然而，在此，该符号还充当文件夹，显示在显示器上的其他对象可以插入到其中。如果用户在此触摸显示器上的另一对象，诸如数字图像(图20)或者便笺，并且将该其他对象放置在表示系统元件的图形符号之上(图21)，则这由控制单元检测。控制单元继而可以指示该对象将被放置在表示系统元件的图形符号的文件夹中，这例如是通过醒目显示表示系统元件的图形符号，或者使用矩形将其框定，或者通过某些其他适合的指示；并且继而将该其他对象放置在文件夹中。当用户停止触摸其他对象时，其继而被放置在文件夹中。在此之后，控制单元改变显示器上此图形符号的外观以指示它包括其他对象，这可以通过在表示该元件的图形符号的部分上(例如，该符号的角处)提供文件夹指示符来完成。以此方式，在用于系统元件的所述图形符号上提供了它包括其他对象的指示。这里，用户可以随时查看什么对象被包含在这样的文件夹中。由此，如果用户指向或者触摸该符号的外观已经改变的部分(在此，是在图形符号的文件夹形状的部分上)，则控制单元对其进行检测，继而基于该检测在显示器上显示文件夹中的对象(图22)。用户继而还可以详细查看这些对象、移除对象或者对对象执行某些其他动作。如果用户继而再次指向或者触摸该符号的例如外观已经改变的部分，则停止显示文件夹中的对象。

所接收的与系统元件有关的数据(例如与该元件的运行有关的数据)不限于显示在对应的图形符号上。此类数据可以传输至其他设备。

在用户触摸或者开始拖动表示系统元件的此类图形符号的情况下(图23)，该触摸由控制单元检测，作为用户对该图形符号的选择。控制单元继而可以缩小视图，并且继而提供用户保留区域。用户保留区域在显示器上的位置可以通过提供在显示器上示出的人影来指示。如果用户继而将用于过程元件的此类已选图形符号移动至该用户保留区域，则这将由控制单元来检测。它继而向与用户关联的便携式无线通信设备传输或者命令过程控制系统中的设备传输与过程中的元件有关的此类数据，以便在该设备上呈现(图24、图25和图26)。以此方式，图形符号由此被指派给用户的设备。如果用户保留区域覆盖显示器上的任何图形符号，则只要显示用户保留区域，这些符号就无法操作。当然，同时，也可能在相应的图形符号上显示考虑中的数据。

用户的设备例如可以是膝上型计算机、掌上计算机或者蜂窝电话。其可以能够例如使用WLAN来通信。此类WLAN可以连接至图1所示的计算机网络或者是其一部分。通信还可以通过蜂窝网络来进行，工作站可以能够直接或者使用图1的网络中的通信服务器对其进行访问。这里应当认识到，工作站可以包括或者访问包括与每个用户相关联的此类便携式设备的数据的用户设置存储。在此，存在与用户相关联的多种类型的设备，并且用户还可以选择要使用什么设备。工作站的控制单元继而可以基于哪个用户拖动显示器上的图形符号来选择向哪个设备发送数据，并且选择与该用户相关联的存储中的设备，即针对其存在用于特定用户的设置的设备。可以按照多种方式确定针对其执行此类活动的用户。可以通过他/她登录到工作站上来确定用户。还可以通过提供有本地通信装置(诸如rfid或者蓝牙)或者具有对其访问权的工作站来确定用户。在rfid的情况下，如果用户携带相应的rfid标签，则可以返回用户标识，工作站的控制单元可以能够通过该用户标识来确定用户。在用户携带的便携式设备或者另一设备具有蓝牙功能的情况下，此类通信中的该设备的标识也可以用于确定用户的标识。

工作站提供的另一功能是按照简单的方式呈现与过程中的元件有关的附加数据。除了表示系统元件的可操作图形符号之外，这里还提供与特定数据类型相关联的图形符号，特定数据类型可以是媒体数据类型，诸如声音、静态图像、视频或者声音和视频的组合。其还可以是统计数据。这里，此图形符号的形状可以是能够获取或者注册此类数据的设备。在声音的情况下，其形状则可以是麦克风。在数字静态图像的情况下，其形状可以是照相机，而在视频数据的情况下，其形状可以是摄像机。

如果用户选择并且移动与某数据类型相关联的此类符号(图27)，则其由控制单元检测。如果控制单元继而检测到该符号被移动到表示系统元件的图形符号上(图28)，则控制单元取回与该数据类型符号所表示的数据类型的元件相关联的数据。在麦克风的示例中，其由此取回与元件相关的、例如由元件处的麦克风录制的声音数据，并且经由工作站的扬声器来呈现该声音数据。在静态图像的情况下，其将从位于元件处的照相机取回数字图像，并且将其呈现在显示器上，并且如果该数据是视频，则其将从位于元件处的摄像机取回视频数据。在某些情况下，录制功能也可以由元件本身提供。对于其他类型的数据，其将取回统计数据，统计数据例如以曲线或者元件所实现电路的电路图的形式呈现。此类数据可以从这样的服务器处取回，该服务器从元件处提供的各种录制设备或者从存储与系统元件相关的各类统计数据的服务器处接收这类数据。在声音、图像和视频的情况下，数据可以是直接从元件或者由元件获取的实时数据。

工作站提供的另一功能是支持通过向系统用户提供媒体录制设备来从该系统用户获取有关系统的媒体数据。在此，该媒体录制设备不是与元件相关联，而是与工作站相关联。它还可以是与系统相关联的媒体录制设备。这里，媒体录制设备可以是声音录制设备、静态图像录制设备、移动图像录制设备或者组合的移动图像和声音录制设备。

当系统用户通过媒体录制设备录制媒体数据，例如使用与工作站相关联的照相机捕获图像(图29)时，只要录制了媒体数据，便直接从媒体录制设备向系统发送该媒体数据。该录制的媒体数据继而由工作站接收。工作站由此接收媒体数据并且其继而至少在显示器上呈现媒体数据的存在。其当然还可以呈现媒体。这里，其将媒体数据的存在呈现为表示所录制的媒体数据的可操作图形符号。在静态图像的情况下，该符号可以是实际图像(图30)，其由此可以是可操作的。继而可以按照先前描述的方式来处理该图形符号或者录制数据的表示，诸如在组合的用于系统元件的文件夹和图形符号上绘制和/或插入到其中(图32)，该文件夹可以有益地是系统中发出媒体数据的元件的文件夹。例如，其可以是元件的图片。媒体数据这里可以通过图1的系统直接从媒体数据录制设备向工作站发送，或者其可以从媒体数据录制设备向与媒体录制设备相关联的媒体存储或者媒体库上的位置发送。这里，该位置可以由工作站轮询，以便确定存在新的媒体数据，新的媒体数据的存在应当在显示器上指示，或者工作站可以提示该位置处存在新的媒体数据。

这里，可以将录制的媒体数据与录制媒体数据的系统的元件更加紧密地关联。

录制设备可以提供有元件确定数据获取单元，其向系统提供元件确定数据。该元件确定数据可以是元件的位置，在这种情况下，该单元可以是类似于GPS单元的定位单元。该单元还可以是类似于rfid单元的通信单元，其读取元件上提供元件标识符形式的元件确定数据的标签。录制设备可以提供有通信接口，类似于WLAN、蓝牙或者蜂窝通信接口，其能够利用该通信接口与系统通信。以此方式，录制设备将录制的媒体数据与元件确定数据一起例如向媒体库或者直接向工作站发送。工作站将直接从录制设备或者从媒体库接收媒体数据和元件确定数据。其继而将在存储中查找此类元件确定数据与系统元件所做的映射。该存储可以是工作站的一部分，或者其可以提供在系统中的另一实体中。通过查找该存储，工作站的控制单元因此将元件确定数据与针对系统的各种元件存储的相应的元件标识数据进行比较，并且基于该比较来标识系统元件。在标识符的情况下，通常将存在元件确定数据与元件标识数据之间的匹配。在位置的情况下，可以通过选择位置最接近录制设备的位置的元件来选择元件。控制单元继而将至少提供在呈现了媒体的存在时，哪个所呈现的图形符号对应于所标识的元件的指示。这例如可以通过便笺或者突出显示表示该元件的图形符号来完成。这里，其当然还可以直接插入媒体数据或者其在针对元件的组合的图形符号和文件夹中的表示。参见图33。

Claims (6)

1.一种向用户提供与过程控制系统的工作站显示器上所呈现的过程中的元件相关的数据的方法，包括步骤：

在所述显示器上提供多个过程元件的表示，作为可操作图形符号，

接收由媒体录制设备录制的媒体数据，其中所述媒体录制设备不与任何元件关联，而是与所述工作站或所述系统关联，并且配置用于在录制所述媒体数据之后直接向所述过程控制系统发送媒体数据，所述媒体录制设备提供有元件确定数据获取单元，用于在录制媒体时，读取元件上具有所述元件的元件标识符的标签，并且向所述系统提供所述元件标识符，

通过所述显示器至少向所述用户呈现所述媒体数据的存在，

与所述媒体数据一起接收所述元件标识符，

将所述元件标识符与针对所述系统的各个元件而存储的相应元件标识数据进行比较，

基于所述比较来标识系统元件，以及

在呈现所述媒体的存在时，提供哪个所呈现的图形符号对应于所述标识的元件的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过提供可操作图形符号形式的所述媒体的表示来呈现所述媒体的存在，其中所述元件的表示是组合的文件夹和图形符号，并且

所述方法还包括步骤：

检测用户将与所述媒体相关联的图形符号放置在表示一个元件的图形符号上，

将与所述媒体相关联的所述符号插入到所述文件夹中，以及

改变用于所述元件的图形符号的外观，以反映其包括与所述媒体相关联的符号。

3.一种过程控制系统中的工作站，包括显示器、用户输入单元和控制单元，所述控制单元布置用于：

在所述显示器上提供多个过程元件的表示，作为可操作图形符号，

接收由媒体录制设备录制的媒体数据，其中所述媒体录制设备不与任何元件关联，而是与所述工作站或所述系统关联，并且配置用于在录制所述媒体数据之后，直接向所述过程控制系统发送媒体数据，所述媒体录制设备提供有元件确定数据获取单元，用于在录制媒体时读取元件上具有所述元件的元件标识符的标签，并且向所述系统提供所述元件标识符，

通过所述显示器至少向所述用户呈现所述媒体数据的存在，

与所述媒体数据一起接收所述元件标识符，

将所述元件标识符与针对所述系统的各个元件而存储的相应元件标识数据进行比较，

基于所述比较来标识系统元件，以及

在呈现所述媒体的存在时，提供哪个所呈现的图形符号对应于所述标识的元件的指示。

4.根据权利要求3所述的工作站，其中通过提供可操作图形符号形式的所述媒体的表示来呈现所述媒体的存在，其中所述元件的表示是组合的文件夹和图形符号，并且

所述控制单元还布置用于：

检测用户将与所述媒体相关联的图形符号放置在表示一个元件的图形符号上，

将与所述媒体相关联的所述符号插入到所述文件夹中，以及

改变用于所述元件的图形符号的外观，以反映其包括与所述媒体相关联的符号。

5.根据权利要求3或4所述的工作站，还包括存储，用于存储与至少一些执行的活动有关的数据。

6.一种向用户提供与过程控制系统的工作站显示器上所呈现的过程中的元件相关的数据的装置，包括：

用于在显示器上提供多个过程元件的表示作为可操作图形符号的模块，

用于接收由媒体录制设备录制的媒体数据的模块，其中所述媒体录制设备不与任何元件关联，而是与所述工作站或所述系统关联，并且配置用于在录制所述媒体数据之后，直接向所述过程控制系统发送媒体数据，所述媒体录制设备提供有元件确定数据获取单元，用于在录制媒体时读取元件上具有所述元件的元件标识符的标签，并且向所述系统提供所述元件标识符，

用于通过所述显示器至少向所述用户呈现所述媒体数据的存在的模块，

用于与所述媒体数据一起接收所述元件标识符的模块，

用于将所述元件标识符与针对所述系统的各个元件而存储的相应元件标识数据进行比较的模块，

用于基于所述比较来标识系统元件的模块，以及

用于在呈现所述媒体的存在时提供哪个所呈现的图形符号对应于所述标识的元件的指示的模块。