CN106462904A - 用于最佳操作包线的可视化的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括在工业过程控制和自动化系统（100）中识别（606）与过程变量相关联的包线。该包线由关于过程变量的上限（304、410、506）和下限（306、412、508）定义。所述方法还包括生成（610）图形显示（300、400、500）以便呈现给操作员。所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。该图形显示还可以识别在未来时间段内的包线的预测上限和下限、过程变量的预测目标值。该图形显示可以进一步识别所述过程变量的值何时落在包线外部。

Description

用于最佳操作包线的可视化的装置和方法

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请要求2014年6月18日提交的美国临时专利申请号62/013,987的根据35 U.S.C.§119（e）的优先权。上述临时专利申请被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及一种用于最佳操作包线（envelope）的可视化的装置和方法。

背景技术

通常经由基于计算机的控制系统来控制和监视工业过程。这些控制系统通常向控制工业过程的人类操作员提供信息。人类操作员可以吸收变化的过程条件并适当地进行响应的舒适对于工业过程的高效且安全的运行而言常常是重要或关键的。

人类操作员常常可以利用（has access to）关键过程变量的当前值以及有时的关键过程变量的历史趋势连同通常独立地输送的过程变量的期望未来目标值的某些定义。操作员通常尝试以使过程的效率最大化且使对过程设备的磨损最小化两者的方式将被监视过程引导至新的过程状态。

发明内容

本公开提供了一种用于最佳操作包线的可视化的装置和方法。

在第一实施例中，一种方法包括在工业过程控制和自动化系统中识别与过程变量相关联的包线。该包线由关于过程变量的上限和下限定义。本方法还包括生成图形显示以便呈现给操作员。所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。

在第二实施例中，一种装置包括至少一个存储器，其被配置成存储与工业过程控制和自动化系统中的过程变量相关联的信息。该装置还包括至少一个处理设备，其被配置成使用所述信息来识别与过程变量相关联的包线并生成图形显示以便呈现给操作员。该包线由关于过程变量的上限和下限定义。所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。

在第三实施例中，一种非临时计算机可读介质包含计算机程序。该计算机程序包括用于在工业过程控制和自动化系统中识别与过程变量相关联的包线的计算机可读程序代码。该包线由关于过程变量的上限和下限定义。所述计算机程序还包括用于生成图形显示以便呈现给操作员的计算机可读程序代码。所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。

根据以下各图、描述以及权利要求，其它技术特征对于本领域的技术人员而言可以是显而易见的。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在对结合附图进行的以下描述进行参考，在所述附图中：

图1图示出根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统；

图2图示出根据本公开的生成或呈现包含趋势图的图形显示的示例性设备；

图3至5图示出根据本公开的示例性趋势图；以及

图6图示出根据本公开的用于最佳操作包线的可视化的示例性方法。

具体实施方式

下面讨论的图1至6以及用来在本专利文献中描述本发明的原理的各种实施例仅仅作为示例且不应以任何方式被解释成限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解的是可在任何类型的适当布置的设备或系统中实现本发明的原理。

图1图示出根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100。如图1中所示，系统100包括促进至少一个产品或其它材料的生产或处理的各种部件。例如，系统100在这里被用来促进对一个或多个工厂（plant）101a-101n中的部件的控制。每个工厂101a—101n表示一个或多个处理设施（或其一个或多个部分），诸如用于生产至少一个产品或其它材料的一个或多个制造设施。一般地，每个工厂101a—101n可实现一个或多个过程，并且可单独地或共同地称为过程系统。过程系统一般地表示被配置成以某种方式处理一个或多个产品或其它材料的任何系统或其一部分。

在图1中，使用过程控制的Purdue模型来实现系统100。在Purdue模型中，“层级0”可包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示可执行各种各样的功能中的任何功能的过程系统中的部件。例如，传感器102a可以测量过程系统中的各种各样的特性，诸如温度、压力或流速率。并且，致动器102b可以改变过程系统中的多种特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何适当过程系统中的任何其它或附加部件。传感器102a中的每个包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何适当结构。致动器102b中的每个包括用于对过程系统进行操作或影响过程系统中的一个或多个条件的任何适当结构。

冗余网络104被耦合到传感器102a和致动器102b。网络104促进与传感器102a和致动器102b的交互。例如，网络104可以传输来自传感器102a的测量数据，并向致动器102b提供控制信号。网络104可以表示任何适当的冗余网络。作为特定示例，网络104可以表示冗余IEC-61850、1EC-62439、以太网/IP（EIP）或MODBUS/TCP网络。网络104可以具有任何适当的配置，诸如并联或环形拓扑。

在Purdue模型中，“层级1”包括一个或多个控制器组106，其被耦合到网络104。除其它事物之外，每个控制器组106可使用来自一个或多个传感器102a的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作。控制器组106中的每个控制器包括用于控制过程系统的一个或多个方面的任何适当结构。作为特定示例，控制器组106中的每个控制器可以表示运行实时操作系统的计算设备。

冗余网络108被耦合到控制器组106。网络108诸如通过向和从控制器组106传送数据来促进与控制器组106的交互。网络108可以表示任何适当的冗余网络。作为特定示例，网络108可以表示一对以太网或冗余的一对以太网，诸如来自霍尼韦尔国际公司的容错以太网（FTE）网络。

至少一个交换机/防火墙110将网络108耦合到两个网络112。交换机/防火墙110可从一个网络向另一个传送业务。交换机/防火墙110还可阻止一个网络上的业务到达另一网络。交换机/防火墙110包括用于提供网络之间的通信的任何适当结构，诸如霍尼韦尔控制防火墙（CF9）设备。网络112可以表示任何适当的网络，诸如一对以太网或FTE网络。

在Purdue模型中，“层级2”可包括耦合到网络112的一个或多个机器级控制器114。机器级控制器114执行各种功能以支持控制器组106、传感器102a以及致动器102b（其可以与特定的一台工业设备（诸如锅炉或其它机器）相关联）的操作和控制。例如，机器级控制器114可以控制由控制器组106收集或生成的日志信息，诸如来自传感器102a的测量数据或用于致动器102b的控制信号。机器级控制器114还可以执行控制控制器组106的操作的应用程序，从而控制致动器102b的操作。另外，机器级控制器114可以提供对控制器组106的安全访问。机器级控制器114中的每个包括用于提供对机器或其它单独的一台设备的访问、对其的控制或与其有关的操作的任何适当结构。机器级控制器114中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。虽然未示出，但可以使用不同的机器级控制器114来控制过程系统中的不同的各台设备（其中，每台设备与一个或多个控制器组106、传感器102a以及致动器102b相关联）。

一个或多个操作员站116被耦合到网络112。操作员站116表示提供对机器级控制器114的用户访问的计算或通信设备，其然后可以提供对控制器组106（和可能地传感器102a和致动器102b）的用户访问。作为特定示例，操作员站116可以允许用户使用由控制器组106和/或机器级控制器114收集的信息来回顾传感器102a和致动器102b的操作历史。操作员站116还可以允许用户调整传感器102a、致动器102b、控制器组106或机器级控制器114的操作。另外，操作员站116可以接收并显示由控制器组106或机器级控制器114生成的警告、警报或其它消息或显示。操作员站116中的每个包括用于支持系统100中的一个或多个部件的用户访问和控制的任何适当结构。操作员站116中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙118将网络112耦合到两个网络120。路由器/防火墙118包括用于提供网络之间的通信的任何适当结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络120可以表示任何适当的网络，诸如一对以太网或FTE网络。

在Purdue模型中，“层级3”可包括被耦合到网络120的一个或多个单元级控制器122。每个单元级控制器122通常与过程系统中的单元相关联，该单元表示一起操作以实现过程的至少一部分的不同机器的集合。单元级控制器122执行各种功能以支持较低层级中的部件的操作和控制。例如，单元级控制器122可以记录（log）由较低层级中的部件收集或生成的信息，执行控制较低层级中的部件的应用程序，并提供对较低层级中的部件的安全访问。单元级控制器122中的每个包括用于提供对过程单元中的一个或多个机器或其它各台设备的访问、其控制或与其有关的操作的任何适当结构。单元级控制器122中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。虽然未示出，但可以使用不同的单元级控制器122来控制过程系统中的不同单元（其中每个单元与一个或多个机器级控制器114、控制器组106、传感器102a以及致动器102b相关联）。

对单元级控制器122的访问可由一个或多个操作员站124提供。操作员站124中的每个包括用于支持系统100中的一个或多个部件的用户访问和控制的任何适当结构。操作员站124中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙126将网络120耦合到两个网络128。路由器/防火墙126包括用于提供网络之间的通信的任何适当结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络128可以表示任何适当的网络，诸如一对以太网或FTE网络。

在Purdue模型中，“层级4”可包括一个或多个工厂级控制器130，其被耦合到网络128。每个工厂级控制器130通常与工厂101a-101n中的一个相关联，其可包括实现相同、类似或不同过程的一个或多个过程单元。工厂级控制器130执行各种功能以支持较低层级中的部件的操作和控制。作为特定示例，工厂级控制器130可以执行一个或多个制造执行系统（MS）应用程序、调度应用程序或者其它或另外的工厂或过程控制应用程序。工厂级控制器130中的每个包括用于提供对过程工厂中的一个或多个过程单元的访问、其控制或与其有关的操作的任何适当结构。工厂级控制器130中的每个可以例如表示运行MICROSOFTWINDOWS操作系统的服务器计算设备。

对工厂级控制器130的访问可由一个或多个操作员站132提供。操作员站132中的每个包括用于支持系统100中的一个或多个部件的用户访问和控制的任何适当结构。操作员站132中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙134将网络128耦合到一个或多个网络136。路由器/防火墙134包括用于提供网络之间的通信的任何适当结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络136可以表示任何适当的网络，诸如企业范围的以太网或其它网络或者较大网络（诸如因特网）的全部或一部分。

在Purdue模型中，“层级5”可包括一个或多个企业级控制器138，其被耦合到网络136。每个企业级控制器138通常能够执行用于多个工厂101a-101n的规划操作并控制工厂101a-101n的各种方面。企业级控制器138还可以执行用以支持工厂101a—101n中的部件的操作和控制的各种功能。作为特定示例，企业级控制器138可以执行一个或多个订单（order）处理应用程序、企业资源规划（ERP）应用程序、高级规划和调度（APS）应用程序或任何其它或另外的企业控制应用程序。企业级控制器138中的每个包括用于提供对一个或多个工厂的访问、其控制或与其控制有关的操作的任何适当结构。企业级控制器138中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。在本文中，术语“企业”指代具有要管理的一个或多个工厂或其它处理设施的组织。请注意，如果要管理单个工厂101a，则可以将企业级控制器138的功能结合到工厂级控制器130中。

对企业级控制器138的访问可以由一个或多个操作员站140提供。操作员站140中的每个包括用于支持系统100中的一个或多个部件的用户访问和控制的任何适当结构。操作员站140中的每个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的计算设备。

在本示例中，历史学家141也被耦合到网络136。历史学家141可以表示存储关于系统100的各种信息的部件。历史学家141可以例如存储在生产调度和优化期间使用的信息。历史学家141表示用于存储和促进信息取回的任何适当结构。虽然被示为耦合到网络136的单个集中式部件，但是历史学家141可以位于系统100中的别处，或者可以将多个历史学家分布在系统100中的不同位置上。

如上所述，一般地经由基于计算机的控制系统来控制和监视工业过程，并且这些控制系统通常向控制工业过程的人类操作员提供信息。根据本公开，诸如经由操作员站116、124、132、140来生成图形显示以便呈现给操作员。该图形显示包括趋势图，其为操作员提供关键过程变量的当前和历史值的整合图形视图（定义趋势）。可选地可以在趋势图中包括过程变量的未来预测值。

该趋势图还包括用于过程变量的最佳操作包线的当前、历史以及可能未来值。操作包线由用于过程变量的上限和下限定义。可以以任何适当的方式（诸如根据定义的一组极限）来计算最佳操作包线。结果得到的包线在被过程变量本身的当前、历史以及可能未来值覆盖的情况下被呈现给操作员。可以使用指示符来识别过程变量的值何时已下降、正在下降或者预测将下降到操作包线外部。

趋势图还可以包括过程变量的目标或期望值，诸如用于过程变量的设定点。过程变量的目标或期望值通常随时间而改变，并且可以在该图形显示中示出过程变量的历史和当前目标或期望值以及可能地过程变量的估计未来目标或期望值。

图形显示可以包括用于单个变量的单个趋势图或用于多个变量的多个趋势图。当生成多个趋势图时，可以在单个图形视图中向操作员呈现与关键过程变量整合的多个图。在图形显示中示出的多个变量可以彼此相关，诸如当变量涉及工业设施的同一单元或其它部件时。另外，可以针对多组的多个变量（诸如针对工业设施的不同单元或其它部件）生成多个图形显示。

此方法允许操作员更容易地识别过程变量是否正朝向违反变量的操作包线的值倾向。这然后允许操作员采取修正动作，从而干预并调整工业过程，使得过程变量保持在其包线之内。除其它益处之外，这帮助改善生产效率并增加过程设备的寿命。在某些实施例中，控制系统（诸如经由操作员站116、124、132、140）在视觉上且可选地可听地通告过程变量值是否违反或被预测将违反其上限或下限。这可以以多种方式而有价值，诸如在类似于设备启动或级别改变之类的过程变化期间。

可以以任何适当的方式来实现用于生成并呈现一个或多个趋势图的功能。例如，可以将此功能实现为由操作员站116、124、132、140执行的一个或多个软件例程。还可以使用其它方法，诸如当此功能被实现为由服务器执行的一个或多个软件例程时，其可以生成图形显示并将该图形显示提供给操作员站116、124、132、140以用于呈现。

虽然图1图示出工业过程控制和自动化系统100的一个示例，但是可对图1进行各种改变。例如，工业控制和自动化系统出现各种各样的配置。图1中所示的系统100意图举例说明其中可以使用趋势图的一个示例性操作环境。然而，图1并不使本公开局限于任何特定配置或操作环境。并且，在本专利文献中描述的趋势图可以被用于各种目的，并且不一定需要被用来允许人类操作员手动地调整工业过程。

图2图示出根据本公开的生成或呈现包含趋势图的图形显示的示例性设备200。设备200可以例如表示被用来生成至少一个趋势图的图1的系统100中的任何适当计算设备。

如图2中所示，计算设备200包括总线系统202，其支持至少一个处理设备204、至少一个存储设备206、至少一个通信单元208以及至少一个输入/输出（I/O）单元210之间的通信。处理设备204执行可加载到存储器212中的指令。处理设备204可包括任何适当（多个）数目和（多个）类型的处理器或采取任何适当布置的其它设备。处理设备204的示例性类型包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、专用集成电路以及分立电路。

存储器212和持久性储存器214是存储设备206的示例，其表示能够存储和促进信息（诸如数据、程序代码和/或以临时或永久性为基础的其它适当信息）的取回的任何（多个）结构。存储器212可表示随机存取储器或任何其它适当的（多个）易失性或非易失性存储设备。持久性储存器214可以包含支持数据的长期存储的一个或多个部件或设备，诸如只读存储器、硬驱、闪存或光盘。

通信单元208支持与其它系统或设备的通信。例如，通信单元208可以包括促进通过至少一个以太网的通信的网络接口卡。通信单元208还可以包括促进通过至少一个无线网络的通信的无线收发机。通信单元208可支持通过任何适当的（多个）物理或无线通信链路的通信。

I/O单元210允许数据的输入和输出。例如，I/O单元210可通过键盘、鼠标、键区、触摸屏或其它适当输入设备为用户输入提供连接。I/O单元210还可将输出发送到显示器、打印机或其它适当输出设备。

在某些实施例中，为了生成趋势图，设备200可以执行一个或多个软件例程。例如，可以使用一个软件例程来取回随时间推移的用于过程变量的一组定义极限和目标，并且使用该信息来计算随时间推移的用于过程变量的最佳操作包线。作为特定示例，可以在任何给定时间点将最佳操作包线确定为在用于过程变量的目标或期望值以上和以下延伸的值的范围。请注意，可以使用用于识别过程变量的操作包线的各种技术。可以使用另一软件例程来生成示出随时间推移的用于过程变量的历史、当前以及可能地未来上限、下限、当前和目标或期望值的趋势的图。可以进一步使用至少一个软件例程来检测过程变量的当前值是否和何时超过其上限或下限并作为响应而进行通告、显示警告或采取其它适当动作。

虽然图2图示出生成或呈现包含趋势图的图形显示的设备200的一个示例，但可对图2进行各种改变。例如，根据特定需要，可以将图2中的各种部件组合、进一步细分或省略，并且可以添加另外的部件。并且，计算设备可以出现各种各样的配置，并且图2不使本公开局限于计算设备的任何特定配置。

图3至5图示出根据本公开的示例性趋势图。这里描述的趋势图可以由在图1的系统100中操作的图2的设备200生成。然而，可以由在任何适当系统中操作的任何适当设备来生成任何适当的趋势图。

图3图示出具有用于单个过程变量的操作包线的示例性趋势图300。如图3中所示，趋势图300包括识别随时间推移的特定过程变量的操作包线的阴影区域302。操作包线被定义为上限304与下限306之间的区域，其可以以任何适当的方式来被指定或识别。使用点点虚线308来表示随时间推移的过程变量的目标或期望值，并且使用实线310来表示随时间推移的过程变量的实际值。使用紧挨着图表的文本312来识别过程变量的当前值。在图3中所示的示例中，线310上的点314表示在沿着时间轴的某些刻度线（tick marks）处的落在操作包线外部的过程变量的值。围绕文本312的方框或其它指示符316还可以被用来表示过程变量的当前值在操作包线外部。

在图3中所示的示例中，过程变量的操作包线在给定时间段内是恒定的，但是情况不需要如此。并且，在图3中所示的示例中，过程变量的目标或期望值在给定时间段内是恒定的，但是情况不需要如此。另外，过程变量的实际值在给定时间段内是恒定的，但是情况不需要如此。最后，请注意，可以将趋势图300扩展成包含未来时间段，并且可以在该未来时间段中预测并显示过程变量的某些或所有操作包线、目标或期望值以及实际值。可以使用一个或多个指示符来区别趋势图300中的历史/当前值和预测值，诸如不同的阴影或色彩或者识别当前时间的垂直线（因此其将历史值与预测未来值分开）。

图4图示出示例性图400，其显示具有用于三个过程变量（在本示例中为加热器出口温度、多余O₂、以及总体粗（crude）流量）的操作包线的目标趋势。图400包括三个分部402—406，每个过程变量一个。每个分部402—406可以具有与关于图3所述的那些相同的特性，包括：

• 阴影区域408，由上限410和下限412定义，示出了随时间推移的过程变量的操作包线；

• 使用点点虚线414表示的随时间推移的过程变量的目标或期望值；

• 使用实线416表示的随时间推移的过程变量的实际值；

• 使用文本418表示的过程变量的当前值；以及

• 实线416上的点420和围绕文本418的用以表示落在操作包线外部的过程变量的（多个）值的方框或其它指示符422。

在图4中，当前时间是12:45:40，其是使用指示符424来识别的。图400示出三个变量中的两个当前在其操作包线外部，并且已经达不同的时间长度。在图表中的当前时间（12:45:40）右侧的描绘信息示出了三个过程变量的估计未来极限和目标或期望值的分布图（profile）。

如果过程变量的当前值落在其包线外部，则还可以提供文本或其它警报指示符426。指示符426的形式可以取决于情况而改变。例如，指示符426可以具有针对警告的一个形式和针对警报的另一形式（警告识别较不严重的条件，而警报识别更加严重的条件）。作为另一示例，指示符426可以具有用于未确认警告/警报的一个图案和用于已确认警告/警报的倒置图案（诸如倒置色彩）。然而，请注意，可以使用任何其它适当指示符426。

图5图示出与用于多个变量的操作包线一起显示目标趋势的另一示例性图500。图500包括用于不同变量的多个分部502a—502m。每个分部502a—502m包括阴影区域504，其示出了随时间推移的关联过程变量的操作包线（包括过去包线和估计未来包线）。该包线由过程变量的上限506和下限508定义。每个分部502a—502m还包括识别随时间推移的过程变量的实际值的实线510。指示符512表示当前时间，并且文本514识别每个过程变量的当前值、当前上限值以及当前下限值。

如果当前值落在过程变量的极限的外部，则标记过程变量的当前值。请注意，作为如果当前值落在极限外部则在当前值周围放置方框的替代，图500突出显示在其中显示当前值的整个单元（cell）516。可以以任何适当方式来突出显示单元516，诸如通过使用与周围区域不同的阴影或色彩。并且，可以以不同的方式突出显示单元516，诸如取决于过程变量与警告还是警报相关联。

与每个实线510一起使用的色彩或其它指示符还可以取决于情况而改变。例如，每个实线510可以当在关联包线内部时具有一个色彩，并且当在关联包线外部时具有另一色彩。在关联包线外部时的实线510的色彩还可以取决于例如过程变量在该时间期间与警告还是警报相关联而改变。虽然在图5中未示出随时间推移的每个过程变量的目标或期望值，但是图500可以包括用于每个过程变量的此类信息。

可以提供允许用户选择将在图500中显示的过程变量的不同组的各种制表518。请注意，可以使用不同色彩的线、阴影或其它指示符520来识别与制表518相关联的过程变量的状态。例如，可以使用红色轮廓来识别具有在其包线外部具有至少一个过程变量的制表518，并且可以使用蓝色轮廓来识别当前选择的制表518。

虽然图3至5图示出趋势图的示例，但是可对图3至5进行各种改变。例如，每个图的内容和布局仅仅用于举例说明。并且，虽然上文描述了特定图形元素（诸如阴影、实线和点点虚线、点、方框以及色彩）的使用，但是图形显示可以使用各种各样的特性来向用户传达信息。图3至5中所示的趋势图的示例并不使本公开的范围局限于特定图形元素。另外，请注意，可以使用图3至5中所示的特征的任何组合，诸如当将一个图中的一个或多个特征与另一图中的一个或多个特征相组合时。

图6图示出根据本公开的用于最佳操作包线的可视化的示例性方法600。为了便于说明，方法600被描述为在图1的系统100中被图2的设备200使用。然而，方法600可以在任何适当系统中被任何适当设备使用。

如图6中所示，在步骤602处选择与控制和自动化系统相关联的第一过程变量。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204选择与工业设施的单元或其它选择部分相关联的过程变量。

在步骤604处收集与选择过程变量相关联的历史和当前信息。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204取回选择过程变量的历史实际值、设定点值以及上限/下限。这还可以包括操作员站、服务器或其它设备的处理设备204识别过程变量的当前实际值和设定点值。可以从任何（多个）适当位置取回并在任何（多个）适当位置上存储此数据，诸如从历史学家141或至少一个过程控制器取回并在存储器212中存储。

在步骤606处识别用于选择过程变量的当前操作包线。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204基于各种因素来计算用于过程变量的当前包线，所述各种因素诸如处理设备约束、生产要求、警报极限或可以用来定义用于过程变量的可接受值的范围的任何其它因素。还可以将当前包线定义为在当前设定点值以上和以下的一个或多个固定百分比或量。

在步骤608处预测与选择过程变量相关联的未来信息。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204预测过程变量的未来值、其设定点和/或其操作包线的上限和下限。在本领域中已知用于预测关于过程变量的信息的各种各样的技术，诸如经由使用一个或多个模型来预测工业过程的未来行为。

在步骤610处生成图形显示并将其呈现给操作员。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204生成识别随时间推移的选择过程变量的行为的趋势图。该图可以包括所述时间段内的过程变量的历史、当前以及可能地预测的未来值。该图还可以包括所述时间段内的过程变量的操作包线的历史、当前以及可能地预测的未来上限和下限。该图还可以包括所述时间段内的过程变量的历史、当前以及可能地预测的未来设定点值。

在步骤612处进行是否要在图形显示中呈现更多变量的确定。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204确定针对与工业设施的单元或其它选择部分相关联的每个过程变量是否已生成趋势图。如果是这样，则在步骤614处选择下一过程变量，并且过程返回至步骤604以生成用于下一过程变量的趋势图。

否则，已生成用于所有变量的趋势图，并且在步骤616处进行是否要更新显示的确定。这可以包括例如操作员站、服务器或其它设备的处理设备204确定操作员是否已选择用以连续地或非连续地更新用于（多个）选择过程变量的（多个）趋势图的选项。如果是这样，则过程返回至步骤602，其中，每个过程变量被重新选择，并且其趋势图被更新。

虽然图6图示出用于最佳操作包线的可视化的方法600的一个示例，但是可对图6进行各种改变。例如，虽然被示为一系列步骤，但是图6中的各种步骤可以重叠、并行地发生、按照不同顺序发生或者发生多次。作为特定示例，可以并行地处理多个变量而不需要每次选择并处理一个变量。

在某些实施例中，上文所述的各种功能由计算机程序实现或被其支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成且其被包含在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码以及可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、压缩磁盘（CD）、数字视频磁盘（DVD）或任何其它类型的存储器。“非临时”计算机可读介质不包括传送临时电或其它信号的有线、无线、光学或其它通信链路。非临时计算机可读介质包括其中可以永久地存储数据的介质和其中可以存储数据并在稍后被覆写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。

阐述遍及本专利文献所使用的某些单词和短语的定义可能是有利的。术语“应用程序”和“程序”指代适于用适当的计算机代码（包括源代码、目标代码或可执行代码）来实现的一个或多个计算机程序、软件部件、指令集、程序、函数、对象、类、实例、相关数据或其一部分。术语“通信”以及其派生词包含直接和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其派生词意指没有限制的情况下的包括。术语“或”是包括性的，意指和/或。短语“与……相关联”以及其派生词可意指包括、被包括在……内、与……互连、包含、被包含在……内、连接到……或与……连接、耦合到……或与……耦合、与……可通信、与……合作、交错、并置、接近于……、束缚于或被用……束缚、具有、具有……的性质、具有和或与……的关系等等。短语“……中的至少一个”在被与一列项目一起使用时意指可使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任何组合：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。

虽然本公开已描述了某些实施例和通常相关的方法，但是这些实施例和方法的变更和置换对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，示例性实施例的以上描述并未定义或约束本公开。在不脱离由以下权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下，其它改变、替换以及变更也是可能的。

Claims (15)

1.一种方法，包括：

在工业过程控制和自动化系统（100）中识别（606）与过程变量相关联的包线，该包线由关于过程变量的上限（304、410、506）和下限（306、412、508）定义；以及

生成（610）图形显示（300、400、500）以便呈现给操作员，所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。

2.权利要求1的方法，还包括：

识别（608）在未来时间段内的包线的预测上限和下限；

其中，所述图形显示进一步识别所述未来时间段内的包线的预测上限和下限。

3.权利要求1的方法，其中，所述图形显示进一步识别随时间推移的用于过程变量的目标值。

4.权利要求3的方法，还包括：

识别（608）在未来时间段内的过程变量的预测目标值；

其中所述图形显示进一步识别所述未来时间段内的过程变量的预测目标值。

5.权利要求1的方法，其中，所述图形显示进一步识别过程变量的值何时落在包线外部。

6.权利要求5的方法，还包括：

响应于确定过程变量的值落在包线外部而生成通知。

7.权利要求1的方法，其中：

所述方法包括在工业过程控制和自动化系统中识别与多个过程变量相关联的多个包线；并且

所述图形显示识别随时间推移的多个包线和随时间推移的多个过程变量的值的趋势。

8.权利要求7的方法，其中，所述多个过程变量与工业设施的选择部分相关联。

9.一种装置，包括：

至少一个存储器（206、212、214），其被配置成存储与工业过程控制和自动化系统（100）中的过程变量相关联的信息；以及

至少一个处理设备（204），其被配置成：

使用所述信息来识别与过程变量相关联的包线，该包线由关于过程变量的上限（304、410、506）和下限（306、412、508）定义；以及

生成图形显示（300、400、500）以便呈现给操作员，所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。

10.权利要求9的装置，其中：

所述至少一个处理设备进一步被配置成识别在未来时间段内的包线的预测上限和下限；以及

所述图形显示进一步识别所述未来时间段内的包线的预测上限和下限。

11.权利要求9的装置，其中：

所述图形显示进一步识别随时间推移的用于过程变量的目标值；

所述至少一个处理设备进一步被配置成识别在未来时间段内的过程变量的预测目标值；以及

所述图形显示进一步识别所述未来时间段内的过程变量的预测目标值。

12.权利要求9的装置，其中，所述图形显示进一步识别所述过程变量的值何时落在包线外部。

13.权利要求12的装置，其中：

所述图形显示还包括识别过程变量的当前值的文本（312、418、514）；并且

所述至少一个处理设备进一步被配置成响应于确定过程变量的当前值落在过程变量的包线外部而生成与图形显示中的文本相关联的指示符。

14.权利要求12的装置，其中：

所述图形显示包括识别随时间推移的过程变量的值的趋势的线（310、416、510）；以及

所述至少一个处理设备进一步被配置成改变所述线的至少一个特性以识别过程变量的值何时落在过程变量的包线外部。

15.一种包含计算机程序的非临时计算机可读介质，所述计算机程序包括计算机可读程序代码，其用于：

在工业过程控制和自动化系统（100）中识别（606）与过程变量相关联的包线，该包线由关于过程变量的上限（304、410、506）和下限（306、412、508）定义；以及

生成（610）图形显示（300、400、500）以便呈现给操作员，所述图形显示识别过程变量的值随时间推移的趋势和随时间推移的包线的上限和下限。