CN103765337A - 告警可视化 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制工业过程的方法和设备。所述方法包括以下步骤：监测将被控制的所述工业过程的至少一个物理属性的多个值；以及确定所述至少一个物理参数的相应值是否偏离标称值。此外，所述方法包括步骤：在显示屏上按照时间顺序显示随着时间推移的所述至少一个物理属性的当前状态，所述当前状态反映所述相应值与所述标称值的偏离。最后，所述方法包括以下步骤：当用户选择所述当前状态中的一个状态时，在所述显示屏上提供与所选择的状态相关的详细信息；以及基于所述详细信息控制所述工业过程。

Description

告警可视化

技术领域

本发明涉及控制工业过程的方法和设备。

背景技术

现今在市场上，有许多促进工业过程监测的自动化系统。因此，使用这些自动化系统，经由用户界面通常给予操作员所监测的工业过程的详细概观。

一般来说，在现有技术的自动化系统中，没有针对基于所选择的感兴趣的过程段的可视化历史告警，以及使用此类可视化以用于进一步分析告警信息（例如告警多久出现以及如何出现，哪类告警发生的最频繁等）的支持。

在现有技术的自动化系统中，告警在长列表中进行记录，该长列表不能向操作员提供选择感兴趣的过程段或设备的灵活性，或者给予按照频率、在控制过程中的问题域的识别等的历史告警的直观概观状态。

具有公开号JP2008-20984的日本专利申请公开了用于按照时间序列顺序实时地显示与出现在工厂中的告警有关的信息。在JP2008-20984中，可以看到告警在如以上所描述的长列表中记录。

发明内容

本发明的一个目的是解决或至少减轻现有技术中的这些问题。

在本发明的第一方面中，通过一种控制工业过程的方法来实现这个目的，所述方法包括以下步骤：监测将被控制的所述工业过程的至少一个物理属性的多个值；以及确定所述至少一个物理参数的相应值是否偏离标称值。此外，所述方法包括步骤：在显示屏上按照时间顺序显示随着时间推移的所述至少一个物理属性的当前状态，所述当前状态反映所述相应值与所述标称值的偏离。最后，所述方法包括以下步骤：当用户选择所述当前状态中的一个状态时，在所述显示屏上提供与所选择的状态相关的详细信息；以及基于所述详细信息控制所述工业过程。

在本发明的第二方面中，通过一种用于控制工业过程的设备来实现这个目的，所述设备包括显示器和处理单元。所述处理单元被布置为监测将被控制的所述工业过程的至少一个物理属性的多个值；以及确定所述至少一个物理参数的相应值是否偏离标称值。所述显示器被布置为按照时间顺序显示随着时间推移的所述至少一个物理属性的当前状态，所述当前状态反映所述相应值与所述标称值的偏离；以及当用户选择所述当前状态中的一个状态时，提供与所选择的状态相关的详细信息。此外，所述处理单元被布置为基于所述详细信息控制所述工业过程。

因此，本发明是有利的在于：基于所选择的感兴趣的过程段或装置提供历史告警可视化，以用于分析。所述分析是基于综合的和详细告警信息来进行的。所述操作员或控制工程师可以从所述显示器选择他/她希望关注的所述过程段或装置。在所选择的段或装置中已经出现的对应的告警将按照时间顺序（即沿着时间线）示出。取决于所述操作员的选择来呈现所述详细告警信息。

一旦所述操作员或控制工程师选择了一个区域以便仔细查看所述告警，则将自动生成具有详细告警信息的汇总报告。因此，所述操作员可以快速获得所述过程的概观并识别随着时间推移的所述控制过程中的热点，并且基于这个信息控制所述工业过程。

在本发明的一个实施例中，在显示屏上显示所述至少一个物理属性的当前状态的步骤还包括：指示所述相应值与所述标称值的偏离程度的步骤。因此，显示了所述物理属性的所述当前状态的严重性，所述严重性意味着呈现在所述显示屏上的告警取决于它们的特定分类被给予特定的外观。应当注意的是，所述偏离程度可以以各种不同的方式来指示；例如，次要告警可以以黄色来指示，而主要告警可以以红色来指示。将告警进行分类的另一个方式将是借助于条纹图案来指示次要告警，而借助于方格图案来指示主要告警。

在本发明的另一个实施例中，在所述显示屏上提供与所选择的状态有关的详细信息的步骤还包括：提供关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其标称值的信息的步骤。在本发明的又一个实施例中，这是通过包括在所述信息中的所述工业过程的组件中的哪些组件应当被控制、以及哪个控制信号应当应用于相应组件以用于使所述相应值返回到其标称值，来实现的。这是有利的在于：提供了关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其相应标称值的实地信息。

以上已经参照若干实施例主要地描述了本发明。然而，如本领域的技术人员所容易了解的，如在由所附权利要求所限定的本发明的范围内，除了以上公开的实施例以外，其它实施例也是同样可能的。

附图说明

现在，将参照附图通过非限制性的示例来描述本发明的实施例及其优点，其中：

图1图示将被监测的一种工业过程，

图2图示根据本发明的方法的一个实施例，

图3图示根据本发明的一个实施例的一种告警指示器，

图4图示根据本发明的另一个实施例的告警指示器，以及

图5图示根据本发明的一个实施例的工业过程操作员的工作站。

具体实施方式

现在，以下将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现并且不应当被认为限制于本文中所阐述的实施例；相反，这些实施例是作为示例来提供的，以便本公开将是彻底且完全的，并且将本发明的范围完全传达给本领域内的技术人员。在整个说明书中，相同的数字指相同的元素。

图1图示根据本发明的一个实施例的将被监测的工业过程100。这个工业过程以将例如汽油的流体导向阀102的管101的形式来举例说明。所述阀确定如果有的话多少汽油应当经由管101输送到罐103。在这个特定示例中，罐中的汽油油位是10个单位。从这个罐向电机104供应汽油。需要注意的是，这个示例是程度很大的示例，并且在现实中，将被监测的工业过程通常是复杂的多得多。

现在，为了能够监测工业过程100，所述过程的组件连接到相应的测量设备105、106、107，以用于收集来自工业过程的测量数据。这可能可以通过使用OPC统一架构（OPC UA）来执行，OPC UA是平台独立协议，该协议指定在不同系统、软件应用和硬件设备之间如何交换数据。OPC UA使得在独立于应用供应商、所支持的操作系统、以及所使用的编程语言的软件应用之间交换数据。在那种情况下，测量设备105、106、107将以OPC服务器的形式来实现。在组件102、103、104允许外部控制的情况下，控制组件的OPC数据将发送给相应的OPC服务器。例如，OPC服务器105可收集与通过阀102的汽油流有关的数据，但是也可以允许借助于使用用于控制的OPC数据来控制通过阀的流使得罐103中的汽油油位能够被调节。在这个特定示例中，罐103是相对无源的过程组件，不提供任何属性控制，但是向OPC服务器106传送关于汽油油位的数据。最后，OPC服务器107从电机104收集关于电机速度的数据。此外，当向OPC服务器107供应适当的OPC数据时，可由OPC服务器107来调节电机速度。OPC服务器通常连接到总线108，总线108用于向操作员工作站109传送所测量的过程数据，以及从操作员工作站109接收过程控制数据。为了使操作员能够在他或她的工作站109监测工业过程，必须提供工业过程的图形化表示。此类图形化表示将看起来通常与图1中所示出的工业过程100非常类似。

此外，将非常期望为操作员提供足够的关于工业过程的告警的信息，使得操作员能够根据告警快速地动作，并且控制工业过程以克服异常和潜在地危险情况或甚至防止它们发生。

在参照图2所图示的本发明的方法的一个实施例中，这是借助于首先，在步骤S210中监测将被控制的工业过程中的至少一个物理属性的多个值来开始进行的。例如，所监测的属性可以是图1的罐103中的汽油油位。汽油油位被反复测量，并且在步骤S211中，确定汽油油位的相应值是否偏离于标称值。假设，汽油油位的标称值是10，并且具有偏离于标称值±2个单位的任何值被认为偏离，高于12和低于8的任何汽油油位值将致使告警。在步骤S212中，物理属性的监测值的当前状态被显示给过程操作员。因此，对于反复监测的汽油油位，它们的当前状态被显示给操作员，并且只要所述油位是在12以上或8以下，则显示告警状态。罐103中的汽油油位可受系统中的固有惯性影响，并可在没有操作员的干扰情况下在自从告警指示的很短时间内进行调整，但是还可能是操作员必须采取动作以便纠正错误或解决工业过程中的异常情况。因此，在显示屏上，告警按时间的顺序显示给操作员，并且在步骤S213中，当操作员指示告警中的一个或多个告警时（即所监测的物理属性的当前状态），在步骤S214中，在屏幕上显示关于所指示的（多个）告警的详细信息。最后，在步骤S215中，操作员基于详细信息控制工业过程。在这个特定示例中，详细告警信息例如可以指令操作员经由OPC服务器105来控制阀102，使得罐103中的汽油油位升高（即返回到其标称值）。

在本发明的一个实施例中，详细告警信息提供实践信息，所述实践信息是关于如何控制工业过程使得相应值返回到其标称值的信息。例如，详细信息可以以这样的方式来布置，使得指令操作员改变阀的流至比如每小时10升的汽油流量，从而操作员迅速地向OPC服务器105发送命令以实现这个指令。

图3图示了本发明的另一个实施例。再次，监测将被控制的工业过程的物理属性（例如以图1的罐103中的汽油油位的形式）的多个值。然后，对每个所监测的值确定它是否偏离标称值。再次，具有偏离标称值±2个单位的任何值被认为是值得告警。然而，在这个特定实施例中，第一，较小的偏离将致使次要告警，第二，较大的偏离将致使主要告警。例如，偏离标称值如±7个单位的值将致使主要告警，因为在此类偏移出现的情况下，存在图1的罐103将溢出或者清空的风险。因此，对于反复监测的汽油油位，它们的当前状态将按时间顺序随着时间显示给操作者，并且只要油位高于12或低于8，则以显示次要告警的方式实现当前状态。这种情况在图3中在时间10、30和60处进行了图示，其中三个条纹框指示了三个次要告警。在时间70，出现了由方格框图示的主要告警。因此，在显示器上指示了当前状态与标称状态的偏离程度。应当注意的是，偏离程度可以以许多不同方式来指示；例如，次要告警可以以黄色指示，而主要告警可以以红色指示。为了解决已经出现的情况，操作员指示一个或多个告警以及与所指示的（多个）告警有关的详细信息在屏幕上进行显示。最后，操作员基于详细信息控制工业过程。

在许多工业过程中，实时地报告告警是重要的，即只要告警出现就应当报告，这是因为对操作员来说在告警上立即执行动作可能是必须的。因此，实时地监测物理属性，并将它们的当前状态即时地显示给操作员。

参照图4，图示了示出多个告警的显示屏的快照，用302标识的顶部的告警指示器涉及图1中的阀102，而中间的告警指示器303涉及罐103，并且底部的告警指示器304涉及电机104。还需要注意的是，不但可以如以上所述情况来显示与工业过程的相同段相关的不同装置，而且还可设想可以显示工业过程的不同段。例如，一个告警指示器可以涉及纸浆设备，而第二指示器可以涉及卷纸机，以及第三指示器可以与干燥装置相关联。

再次，监测将被控制工业过程的物理属性的多个值。在这个特定实施例中，所监测的物理属性是通过图1的阀102的流量、图1的罐103中的汽油油位以及图1的电机104的速度。对于相应物理属性的每个值，确定与标称值的偏离是否存在。然后，按时间顺序显示随着时间的流逝的相应物理属性相对于其标称值的当前状态。因此，在图4中所示的截屏中，有关阀的顶部告警指示器302指示一个主要告警，而与罐相关联的中间的告警指示器303显示两个次要告警，以及与电机有关的底部的告警指示器304显示三个次要告警和一个主要告警。

在图4中所示的特定实施例中，操作员指示全部的三个设备的告警（由虚线标记框封闭），大约在时间55至时间95之间。所生成的详细告警信息具有以下的示例性的外观：

因此，对于阀，主要告警出现在t=78并且指令操作员关闭阀。操作员根据这个信息执行动作，并且命令图1的OPC服务器105来关闭阀102。这看来解决了该情况，因为告警TB318不再出现。

对于罐，次要告警出现在t=59并且指令操作员不采取动作。同样的告警在t=75出现，并且再次指令操作员不采取动作。告警PA510不再出现。

对于电机，次要告警在t=58出现。虽然仍是次要告警，但是指令操作员使电机减速。操作员根据这个信息执行动作，并且命令图1的OPC服务器107来使电机104减速。在t=67，告警CD32再次出现，这次被认为是主要告警。指令操作员关闭电机。

应当注意的是，对于电机，次要告警t=10和t=31两处出现。然而，这些告警并不是由操作员借助于虚线标记框来指示的，因此没有给出详细信息。然而，在上述表中的第一告警类型CD32被指示为第三次出现。因此，按照告警频率，即使这些先前出现的告警没有被操作员选择，但是仍可能考虑先前出现的告警。

因此，为了解决工业过程中的异常，操作员指示多个告警并且与所指示的告警有关的详细信息在屏幕上进行显示。最后，操作员基于详细信息控制工业过程。

图5图示工业过程操作员的工作站。借助于计算机屏幕或监视器110以及处理单元113来实现图1的工作站109，当操作员监督图1的工业过程100时操作员通常位于计算机屏幕或监视器110，113处理单元例如为通用或专用计算机。计算机通常包括处理器，其被布置为执行被下载到与处理器相关联的存储器的程序代码。在本发明的一个实施例中，处理器被布置为当适当的程序代码被下载到存储器并由处理器执行时，执行根据本发明的方法的步骤的至少一部分。因此，程序代码包括计算机可执行的组件，所述组件用于使得当在包括在计算机中的处理器运行计算机可执行组件时，计算机113执行根据本发明的方法的步骤的至少一部分。处理单元可替代地以专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）等来实施。可以设想图1的工作站109甚至可以以移动电话的形式来实施，经由该移动电话来监测和控制工业过程。

在工作站的计算机屏幕110上，显示代表所监测的工业过程的物理组件的一组图形对象114。此类图形对象的生成超出了本发明的范围。

图3中所图示的告警指示器标识为111。当操作员在计算机屏幕上指示需要详细信息的一段告警时，包括在以上所描述的告警表中的详细信息在112处示出。为了解决导致告警的出现在工业过程中的异常，操作员基于详细信息借助于向处理单元113提交指令来控制工业过程，处理单元113相应地与工业过程通信。例如，参照以上所示出的告警表，次要告警出现在t=58并且指令操作员使电机减速。因此，操作员可经由工作站的键盘输入新的电机速度值，并且处理单元将该新值传送到所监测的工业过程中的电机上，使得该电机减速。实际上，处理单元113将指令图1的OPC服务器107来使电机104减速。

本领域的技术人员意识到本发明绝不限制于以上所描述的示例。相反，在所附权利要求的范围内，各种修改和变化是可能的。

Claims (13)

1.一种控制工业过程的方法，包括以下步骤：

监测（S210）将被控制的所述工业过程的至少一个物理属性的多个值；

确定（S211）所述至少一个物理参数的相应值是否偏离标称值；

在显示屏上按照时间顺序显示（S214）随着时间推移的所述至少一个物理属性的当前状态，所述当前状态反映所述相应值与所述标称值的偏离；

当用户选择（S213）所述当前状态中的一个当前状态时，在所述显示屏上提供（S214）与所选择的状态相关的详细信息；以及

基于所述详细信息控制（S215）所述工业过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个物理属性的所述当前状态是告警。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述在显示屏上显示（S212）所述至少一个物理属性的当前状态的步骤还包括以下步骤：

指示所述相应值与所述标称值的偏离程度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述在所述显示屏上提供（S214）与所选择的状态有关的详细信息的步骤还包括以下步骤：

提供关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其标称值的信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述提供关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其标称值的信息包括以下信息，所述信息关于所述工业过程的组件中的哪个组件应当被控制以及哪个控制信号应当被施加于相应的组件用于使所述相应值返回到其标称值。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述在所述显示屏上提供（S214）与所选择的状态有关的详细信息的步骤还包括以下步骤：

提供关于所选择状态的历史出现的信息。

7.一种用于控制工业过程的设备（109），包括：

显示器（110）；以及

处理单元（113）；

所述处理单元被布置为监测将被控制的所述工业过程中的至少一个物理属性的多个值，以及确定所述至少一个物理参数的相应值是否与标称值偏离；

所述显示器被布置为按照时间顺序显示随着时间推移的所述至少一个物理属性的当前状态，所述当前状态反映所述相应值与所述标称值的偏离，以及当用户选择所述当前状态中的一个当前状态时，提供与所选择的状态相关的详细信息；以及

所述处理单元还被布置为基于所述详细信息控制所述工业过程。

8.根据权利要求7所述的设备（109），其中所述至少一个物理属性的所述当前状态是告警。

9.根据权利要求7或8所述的设备（109），其中所述显示器（110）还被布置为：

指示所述相应值与所述标称值的偏离程度。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的设备（109），其中所述显示器（110）还被布置为：

提供关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其标称值的信息。

11.根据权利要求10所述的设备（109），其中所述提供关于如何控制所述工业过程使得所述相应值返回到其标称值的信息包括以下信息，所述信息关于所述工业过程的组件中的哪个组件应当被控制以及哪个控制信号应当被施加于相应组件用于使所述相应值返回到其标称值。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的设备（109），其中所述显示器（110）还被布置为：

提供关于所选择状态的历史出现的信息。

13.一种计算机程序产品，包括计算机可执行组件，所述计算机可执行组件用于当在包括在设备（109）中的处理单元（113）上运行所述计算机可执行组件时，使所述设备（109）执行在权利要求1至6中的任一项中所述的步骤。

Images