CN109074061B - 用于生成工业过程图形的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括：对工业过程控制系统（100）中与工业过程相关联的信息进行解析，以识别与工业过程相关联的装备数据。该方法还包括：接收装备（902、1002）的选择。该方法进一步包括：识别与所选择的装备相关联的一个或多个形状（802‑814）。另外，该方法包括：自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形（300、400、500、614）。

Description

用于生成工业过程图形的装置和方法

版权声明

本专利文件的公开包含受到版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对专利公开进行传真复制，这是由于它出现在美国专利和商标局的专利文件或记录中，但在其他方面保留所有版权。

相关申请和优先权声明的交叉引用

本申请要求对2016年4月12日提交的美国临时专利申请号62/321,573在35U.S.C.§119 (e)下的优先权，其通过引用而整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于生成工业过程图形的装置和方法。

背景技术

工业过程控制和自动化系统常常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统惯常地包括传感器、致动器以及控制器。控制器中的一些接收来自传感器的测量结果并生成用于致动器的控制信号。

人机界面（HMI）常常在过程控制和自动化系统中使用，以便以图形的方式向操作者或其他用户提供信息。针对工业过程控制和自动化市场的HMI应用典型地需要提供对正被监视或控制的工业过程的连续观看。这常常使用许多过程图形来实现，该许多过程图形经由许多较小的功能性过程来表示整个工业过程。每个过程图形可以包含数字和图形元素，其表示要被监视或控制的对应功能性过程。

大型工业过程可以要求用于单个HMI应用的众多过程图形。这些过程图形典型地被手动创建，诸如通过使用基于管道化和仪表流程图（P&ID）、工程采购和施工（EPC）文件、或表示工业过程的模型或本体的过程图形构建应用。手动创建这些过程图形是非常劳动密集的，并且允许跨过程图形出现了在HMI风格方面的不一致。而且，随着图形渲染技术进化，存在将表示工业过程的现存过程图形迁移到新的渲染技术的需要。这些预先存在的图形可能在几十年以前已经被创建，并且可能不遵循当前的最佳实践准则。因此，许多显示是完全重新设计的。手动创建过程图形的新渲染技术版本是非常劳动密集的。

发明内容

本公开提供了用于生成工业过程图形的装置和方法。

在第一实施例中，一种方法包括：对工业过程控制系统中与工业过程相关联的信息进行解析，以识别与所述工业过程相关联的装备数据。所述方法还包括接收装备的选择。所述方法进一步包括识别与所选择的装备相关联的一个或多个形状。另外，所述方法包括自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形。

在第二实施例中，一种装置包括：至少一个存储器和至少一个处理设备。所述至少一个存储器被配置成存储工业过程控制系统中与工业过程相关联的信息。所述至少一个处理设备被配置成对所述信息进行解析以识别与所述工业过程相关联的装备数据。所述至少一个处理设备还被配置成接收装备的选择。所述至少一个处理设备进一步被配置成识别与所选择的装备相关联的一个或多个形状。另外，所述至少一个处理设备被配置成自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形。

在第三实施例中，一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令当由至少一个处理设备执行时使得所述至少一个处理设备对工业过程控制系统中与工业过程相关联的信息进行解析，以识别与所述工业过程相关联的装备数据。所述介质还包含使得所述至少一个处理设备接收装备的选择的指令。所述介质进一步包含使得所述至少一个处理设备识别与所选择的装备相关联的一个或多个形状的指令，另外，所述介质包含使得所述至少一个处理设备自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形的指令。

其他技术特征从以下附图、说明书以及权利要求书中对本领域技术人员而言可以是容易地明显的。

附图说明

为了对本公开更完整的理解，现结合附图对以下描述进行参考，在附图中：

图1图示了根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统；

图2图示了根据本公开的用于生成工业过程图形的示例计算设备；

图3到5图示了根据本公开的用于工业过程控制和自动化系统的示例过程图形；以及

图6到12图示了根据本公开的用于生成工业过程图形和相关细节的示例技术。

具体实施方式

本专利文件中的下面讨论的图1到12以及用于描述本发明的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应当以任何方式被解释为是限制本发明的范围。本领域技术人员将理解，本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。

图1图示了根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统100。如图1所示，系统100包括促进至少一个产品或其他材料的生产或处理的各种组件。例如，系统100在这里用于促进对一个或多个工厂101a-101n中的组件的控制。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他材料的一个或多个制造设施。一般地，每个工厂101a-101n可以实现一个或多个过程，并且可以单独或共同被称为过程系统。过程系统一般表示被配置成以某种方式处理一个或多个产品或其他材料的任何系统或其部分。

在图1中，使用过程控制的普渡（Purdue）模型来实现系统100。在普渡模型中，“层级0”可以包括一个或多个传感器102a以及一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示可以执行各种各样功能中的任一个的过程系统中的组件。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、压强或流率。而且，致动器102b可以更改过程系统中的各种各样的特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何合适的过程系统中的任何其他或附加组件。每个传感器102a包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。每个致动器102b包括用于对过程系统中的一个或多个条件进行操作或影响过程系统中的一个或多个条件的任何合适的结构。

至少一个网络104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可以表示任何合适的网络或网络组合。作为特定示例，网络104可以表示以太网、电信号网络（诸如，HART或FOUNDATION FIELDBUS网络）、气动控制信号网络或任何其他或附加（一个或多个）类型的（一个或多个）网络。

在普渡模型中，“层级1”可以包括耦合到网络104的一个或多个控制器106。除其他以外，每个控制器106可以将来自一个或多个传感器102a的测量结果用于控制一个或多个致动器102b的操作。例如，控制器106可以接收来自一个或多个传感器102a的测量数据并将该测量数据用于生成针对一个或多个致动器102b的控制信号。多个控制器106还可以在冗余配置中进行操作，诸如，当一个控制器106作为主控制器进行操作而另一个控制器106作为备用控制器（其与主控制器同步，并且可以在主控制器有故障的情况下代替主控制器）进行操作时。每个控制器106包括用于与一个或多个传感器102a交互并控制一个或多个致动器102b的任何合适的结构。每个控制器106可以例如表示比例-积分-微分（PID）控制器或多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术（RMPCT）控制器、或实现模型预测控制（MPC）或其他高级预测控制（APC）的其他类型的控制器。作为特定示例，每个控制器106可以表示运行实时操作系统的计算设备。

一个或多个网络108耦合到控制器106。网络108促进与控制器106的交互，诸如通过向控制器106或从控制器106传输数据。网络108可以表示任何合适的网络或网络组合。作为特定示例，网络108可以表示以太网或一对冗余的以太网、诸如来自HONEYWELLINTERNATIONAL公司的FAULT TOLERANT ETHERNET（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可以从一个网络向另一个网络传输业务。交换机/防火墙110还可以阻塞一个网络上的业务到达另一个网络。交换机/防火墙110包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如HONEYWELL CONTROL FIREWALL（CF9）设备。网络112可以表示诸如FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级2”可以包括耦合到网络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106、传感器102a和致动器102b的操作和控制，该控制器106、传感器102a和致动器102b可以与一件特定的工业设备（诸如，锅炉或其他机器）相关联。例如，机器级控制器114可以记录由控制器106收集或生成的信息，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还可以执行应用，所述应用对控制器106的操作进行控制从而对致动器102b的操作进行控制。另外，机器级控制器114可以提供对控制器106的安全访问。每个机器级控制器114包括用于提供对机器或其他件单独的设备的访问、控制、或者与其相关的操作的任何合适的结构。每个机器级控制器114可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。尽管未示出，不同的机器级控制器114可以用于控制过程系统中的不同件设备（其中每件设备与一个或多个控制器106、传感器102a以及致动器102b相关联）。

一个或多个操作者站116耦合到网络112。操作者站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，然后该计算或通信设备可以提供对控制器106（以及可能地，对传感器102a和致动器102b）的用户访问。作为特定示例，操作者站116可以允许用户使用由控制器106和/或机器级控制器114收集的信息来审查传感器102a和致动器102b的操作历史。操作者站116还可以允许用户调整传感器102a、致动器102b、控制器106或机器级控制器114的操作。另外，操作者站116可以接收并显示由控制器106或机器级控制器114生成的警告、警报或者其他消息或显示。每个操作者站116包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。每个操作者站116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合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络120可以表示诸如FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级3”可以包括耦合到网络120的一个或多个单元级控制器122。每个单元级控制器122典型地与过程系统中的单元相关联，该系统过程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组件的操作和控制。例如，单元级控制器122可以记录由较低层级中的组件收集或生成的信息，执行控制较低层级中的组件的应用，并提供对较低层级中的组件的安全访问。每个单元级控制器122包括用于提供对过程单元中的一个或多个机器或其他件设备的访问、控制或与其相关的操作的任何合适的结构。每个单元级控制器122可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。尽管未示出，不同的单元级控制器122可以用于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106、传感器102a以及致动器102b相关联）。

可以由一个或多个操作者站124提供对单元级控制器122的访问。每个操作者站124包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。每个操作者站124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合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络128可以表示诸如FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级4”可以包括耦合到网络128的一个或多个工厂级控制器130。每个工厂级控制器130典型地与工厂101a-101n之一相关联，所述工厂可以包括实现相同、类似或不同的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组件的操作和控制。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（MES）应用、调度应用、或者其他或附加的工厂或过程控制应用。每个工厂级控制器130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、控制或与其相关的操作的任何合适的结构。每个工厂级控制器130可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。

可以由一个或多个操作者站132提供对工厂级控制器130的访问。每个操作者站132包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。每个操作者站132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合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络136可以表示任何合适的网络，诸如企业范围以太网或其他网络或更大网络（诸如因特网）的全部或部分。

在普渡模型中，“层级5”可以包括耦合到网络136的一个或多个企业级控制器138。每个企业级控制器138典型地能够针对多个工厂101a-101n执行计划操作并控制工厂101a-101n的各种方面。企业级控制器138还可以执行各种功能以支持工厂101a-101n中的组件的操作和控制。作为特定示例，企业级控制器138可以执行一个或多个订单处理应用、企业资源计划（ERP）应用、高级计划和调度（APS）应用、或者任何其他或附加的企业控制应用。每个企业级控制器138包括用于提供对一个或多个工厂的访问、控制、或者与其控制相关的操作的任何合适的结构。例如，每一个企业级控制器138可以表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的服务器计算设备。在本文件中，术语“企业”指代具有一个或多个工厂或者要管理的其他处理设施的组织。要注意的是，如果要管理单个工厂101a，则企业级控制器138的功能可以被并入到工厂级控制器130中。

可以由一个或多个操作者站140提供对企业级控制器138的访问。每一个操作者站140包括用于支持系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适结构。例如，每一个操作者站140可以表示运行MICROSOFT WINDOWS操作系统的计算设备。

普渡模型的各种层级可以包括其他组件，诸如一个或多个数据库。与每一个层级相关联的（一个或多个）数据库可以存储与该层级或与系统100的一个或多个其他层级相关联的任何合适的信息。例如，历史装置（historian）141可以耦合到网络136。历史装置141可以表示存储关于系统100的各种信息的组件。例如，历史装置141可以存储在生产调度和优化期间使用的信息。历史装置141表示用于存储信息并促进信息的检索的任何合适的结构。尽管被示为耦合到网络136的单个集中式组件，但历史装置141也可以位于系统100中的其他地方，或者多个历史装置可以分布在系统100中的不同位置。

在特定实施例中，图1中的各种控制器和操作者站可以表示计算设备。例如，控制器106、114、122、130、138中的每一个可以包括一个或多个处理设备142以及用于存储由（一个或多个）处理设备142使用、生成或收集的数据和指令的一个或多个存储器144。控制器106、114、122、130、138中的每一个还可以包括至少一个网络接口146，诸如一个或多个以太网接口或无线收发器。而且，操作者站116、124、132、140中的每一个可以包括一个或多个处理设备148以及用于存储由（一个或多个）处理设备148使用、生成或收集的数据和指令的一个或多个存储器150。操作者站116、124、132、140中的每一个还可以包括至少一个网络接口152，诸如一个或多个以太网接口或无线收发器。

如上面所指出的，常常在过程控制和自动化系统中使用人机界面（HMI），以便以图形的方式向操作者或其他用户提供信息，并且针对工业过程控制和自动化市场的HMI应用常常使用许多过程图形。可以经由系统100中的各种操作者站116、124、132或140或者其他设备来向操作者或其他用户呈现这些过程图形。手动创建用于HMI应用的过程图形是非常劳动密集的，并且允许跨过程图形在HMI风格方面出现不一致。

根据本公开，系统100中提供了一个或多个过程图形构建器工具154。每个过程图形构建器工具154支持用于自动生成过程图形的技术，诸如来自一个或多个工业过程的一个或多个现存模型或本体。例如，过程图形构建器工具154可以从用户接收要被包括在过程图形中的装备的选择。过程图形构建器工具154还可以自动生成具有所选择的装备的过程图形的多个表示，诸如基于不同的潜在过程条件和不同的过程工作流程的多个表示。进一步地，过程图形构建器工具154可以自动生成具有不同抽象层级的图形。P&ID风格图形的益处之一是，它们由于作为工厂布局的文字表示而容易理解。然而，对于特定应用，可以要求较高的抽象层级，并且过程图形构建器工具 154允许生成不同的抽象层级，而不必须手动创建每个视觉表示。另外，过程图形构建器工具154可以生成过程图形，该过程图形自动响应于当前的显示形式因子。因此，可以跨不同类型的设备（诸如，操作者站、移动电话以及平板计算机）而使用相同的显示。

下面提供了关于过程图形构建器工具154的附加细节。过程图形构建器工具154表示被配置成支持过程图形的自动生成的任何合适的组件。可以例如使用硬件或硬件和软件/固件的组合来实现过程图形构建器工具154。作为特定示例，过程图形构建器工具154可以表示由一个或多个计算设备执行的软件应用。要注意的是，尽管过程图形构建器工具154在图1中被示为驻留在各种操作者站上或由各种操作者站来执行，但是也可以在任何其他合适的（一个或多个）设备上执行或者由任何其他合适的（一个或多个）设备提供过程图形构建器工具154。

尽管图1图示了工业过程控制和自动化系统100的一个示例，但是也可以对图1做出各种改变。例如，控制和自动化系统可以包括任何数目的传感器、致动器、控制器、操作者站、网络、过程图形构建器工具以及其他组件。而且，图1中的系统100的构造和布置仅用于说明。可以根据特定需要以任何其他合适的配置来添加、省略、组合或放置组件。进一步地，特定功能已经被描述为由系统100的特定组件执行。这仅用于说明。一般地，控制和自动化系统是高度可配置的，并且可以根据特定需要以任何合适的方式而被配置。另外，图1图示了其中可以使用过程图形的生成的示例环境。可以在任何其他合适的系统中使用该功能。

图2图示了根据本公开的用于生成工业过程图形的示例计算设备200。设备200可以例如表示执行图1的系统100中的过程图形构建器工具154的操作者站或其他设备中的任一个。然而，也可以在任何其他合适的系统中使用设备200。

如图2中所示，设备200包括总线系统202，其支持至少一个处理设备204、至少一个储存设备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执行可以被载入到存储器212中的指令。处理设备204可以包括以任何合适的布置的任何合适（一个或多个）数目和（一个或多个）类型的处理器或其他设备。处理设备204的示例类型包括微处理器、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和永久储存214是储存设备206的示例，储存设备206表示能够存储信息（诸如，暂时或永久的基础上的数据、程序代码、和/或其他合适的信息）并促进信息检索的任何（一个或多个）结构。存储器212可以表示随机存取存储器或任何其他合适的（一个或多个）易失性或非易失性储存设备。永久储存214可以包含支持数据的长期储存的一个或多个组件或设备，诸如只读存储器、硬驱动器、闪速存储器或光盘。

通信单元208支持与其他系统或设备的通信。例如，通信单元208可以包括促进通过至少一个网络的通信的网络接口卡或无线收发器。通信单元208可以支持通过任何合适的（一个或多个）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可以通过键盘、鼠标、小键盘、触摸屏或其他合适的输入设备来为用户输入提供连接。I/O单元210还可以向显示器、打印机或其他合适的输出设备发送输出。

尽管图2图示了用于生成工业过程图形的计算设备200的一个示例，但是可以对图2做出各种改变。例如，计算设备以各种各样的配置出现。在图2中示出的设备200意在图示计算设备的一个示例，并且不将本公开限于特定类型的计算设备。

图3到5图示了根据本公开的用于工业过程控制和自动化系统的示例过程图形。特别地，图3图示了定义至少一个工业过程或其（一个或多个）部分的示例P&ID过程图形300。图4图示了表示过程图形300但处于更高的抽象层级的过程图形400。图5图示了可被呈现在诸如移动电话或平板计算机之类的较小的显示屏上的过程图形500。

在图3中，P&ID过程图形300是至少一个工业过程或其（一个或多个）部分的详细示意图。过程图形 300包括表示工业过程中的组件的数个图形元件302。在过程图形 300中，示出了工业过程的主要和次要组件两者。许多图形元件302具有与实际的表示工业组件相似的形状或通常在工业示意图领域中使用并理解的形状以表示特定工业组件。过程图形300还包括图形元件302中的各种图形元件之间的数个连接器304。每个连接器304表示对应工业组件之间的连接。图形300是详细的，因此以与工业过程的示意性表示相一致的方式来示出并布置所有连接器304。另外，过程图形 300包括数个值306，其中每个值306与图形元件302相关，并且表示与对应工业组件相关联的值或参数（例如，温度、压强、体积等）。

与图3的详细P&ID视图相反，图4将过程图形400示出为至少一个工业过程或其（一个或多个）部分的更加抽象的表示。该表示可以更好地适合于工业过程的监视和控制视图。在过程图形400中，针对每个资产（asset）或组件的关键信息被分组在一起，并且利用框402来概述以指示资产与信息之间的关系。每个框402围绕图形元件404以及一个或多个值406。每个图形元件404表示工业过程中的组件。与图3的图形元件302（其常常与特定工业组件相似）不同，图形元件404可以是通用的。与图3中的值306的示意性布置相比，可以以更多的表格或柱状布置来显示值406。值406的布置的显示可以促进用户对值406的快速审查和解释。过程图形400还包括连接线408。与图3的过程图形300相比，过程图形400未示出每个连接，但显示了关键的连接。

在一些实施例中，图3的过程图形300和图4的过程图形400两者可以用于对相同工业过程的控制。在一些实施例中，与过程图形300类似的过程图形可以用于特定普渡层级（例如，层级2或层级3）处的工业组件，并且与过程图形400类似的其他过程图形可以用于更高或更低层级（例如，层级1或层级4）处的组件。

过程图形300、400被配置成用于相对较大的显示屏，诸如操作者站（例如，操作者站116、124、132、140）处的台式显示器。如图5所示，过程图形500被配置成用于诸如移动电话或平板计算机之类的较小显示屏上的呈现。尽管过程图形500一般包括与过程图形300、400的那些类似的图形组件、连接线和值，但是过程图形500针对更小的形状因子，并且因此可以包括比过程图形300、400更少的信息。例如，在一些实施例中，每个过程图形500示出了与仅一个或两个工业组件相关联的信息。

使用下面所描述的技术，过程图形构建器工具154可以用于生成这些类型的过程图形300、400、500以及任何其他或附加类型的过程图形中的任一个。此外，过程图形构建器工具154可以利用减少的或最小数量的用户输入来实现这点。例如，在一些实施例中，用户仅仅需要识别要被包括在过程图形中的装备。在其他实施例中，用户可以识别针对过程图形的目标平台（操作者站、移动电话、平板计算机等），并且过程图形构建器工具154可以生成用于该特定平台的过程图形。而且，用户可以识别与至少一个工业过程相关联的一个或多个模型、本体（ontology）或其他信息。用户可以进一步提供用于在生成过程图形中使用的任何其他合适的信息。无论如何，过程图形构建器工具154可以利用少得多的用户输入来生成过程图形。

尽管图3到5图示了用于工业过程控制和自动化系统的过程图形的示例，但是可以对图3到5做出各种改变。例如，这些附图仅仅意在图示可由过程图形构建器工具154生成的示例类型的过程图形。过程图形构建器工具154可以用于生成任何其他或附加类型的过程图形。

图6到12图示了根据本公开的用于生成工业过程图形和相关细节的示例技术600。为了便于解释，图6到12被描述为由过程图形构建器工具154在图1的系统100中执行，该过程图形构建器工具154在如图2中所示出的计算设备200上进行操作。然而，该技术可以与任何其他合适的设备一起使用或在任何其他合适的系统中使用。

如图6中所示，过程图形构建器工具154从诸如一个或多个数据库或过程相关信息的任何其他合适的源之类的源接收至少一个现存的处理模型 602。处理模型 602可以表示与工业过程相关联的数据模型、本体或其他过程相关的信息。在一些实施例中，处理模型602可以包括装备模型、混合和移动模型、P&ID图、预先存在过程图形等等。

处理模型 602被提供到数据挖掘组件604，该数据挖掘组件604对处理模型 602中的信息进行解析以提取或识别某些数据。数据挖掘组件604可以支持用于与至少一个数据源交互的标准或专用接口，诸如ISO15926接口。所提取的数据由过程图形构建器工具154使用以允许装备的选择和过程图形的生成。由数据挖掘组件604从处理模型 602提取的数据的示例类型针对每件设备可以包括：

装备项目名称：一件装备的标识符。

类别：该件装备的类别（诸如，阀）。该类别可以进一步包括类型，其表示装备的具体类型（诸如，垂直或水平）。

装备关系：与其他件装备的关系的列表。“装备关系”数据可以进一步包括“相关装备标识符”，其标识每件相关装备；以及“角色”，其表示与每件相关装备的关系的类型（诸如，传入、传出、上游或下游）。

装备点名称：对应过程控制标签的名称。

资产标识符：针对装备所属的逻辑组的标识符（诸如，脱丁烷塔单元）。

任何其他或附加的信息可以由数据挖掘组件604获得。

由数据挖掘组件604获得的所提取的信息被提供到显示模型生成器606。显示模型生成器606将该数据用于构造至少一个分层显示模型608。每个分层显示模型608一般提供可以为其生成过程图形的至少一个工业过程中的装备的分层元数据模型。

图7图示了根据本公开的分层显示模型608的示例。图7中示出的分层显示模型608基于HONEYWELL EXPERION控制系统。模型608包括EXPERION对象702、模型对象704以及显示对象706的样本层级结构。对象702-706之间的箭头和连接器建立了关系、过程流程信息以及视觉定义。

分层显示模型608以及至少一个可视化库610被提供到过程图形构建器612。在一些实施例中，可视化库610包含要在生成过程图形中使用的装备级形状的视觉表示，并且每个装备级形状将多个仪器级（有时被称作设备级）形状（诸如，阀、泵或控制器形状）与功能装备块的数据绑定引用分组在一起成为单个视觉表示对象块（诸如，脱丁烷塔）。可视化库610可以被配置成用于任何合适的图形或视觉渲染技术或协议，包括HTML5、MICROSOFTACTIVEX或HONEYWELL专用图形协议。由于图形渲染技术随着时间改变，因此与每个可视化库相关联的格式或协议也可以改变。可以从诸如一个或多个数据库之类的任何合适的（一个或多个）源中获得（一个或多个）可视化库610。

图8图示了可被包括在可视化库610中的装备级形状802-804的示例。如图8中所示，每个装备级形状802-804可以包括由动态连接器816连接的多个仪器级形状806-814。动态连接器816可以与各种关系、过程流程、触发器、动作以及行为相关联。包括多个仪器级形状806-814的每个装备级形状802-804可以由用户处理，作为将仪器级信息与流程分组在一起的单个功能装备块。这允许用户避免必须将仪器级形状806-814手动定位到彼此邻近并单独绘出每个连接器816。代替地，用户可以选择并拖动装备级形状802-804，并且过程图形构建器612将该装备之间的关系和过程流程用于自动连接显示内的形状，如下面更详细地描述的。每个装备级形状802-804还可以嵌入数据绑定引用以及与运行时行为相关联的参数和值。这允许在正构建过程图形时对运行时行为的动态实时验证。

过程图形构建器612将可视化库610用于生成过程图形614的HMI视觉表示。HMI视觉表示可以包括显示模型608的视觉表示以及其中要生成过程图形的画布。HMI视觉表示可以被提供到图形渲染组件616，图形渲染组件616对用于呈现给用户的过程图形614进行渲染。

过程图形构建器612可以接收用户对要被包括在过程图形中的装备的选择。例如，图9图示了一个示例界面900，示例界面900提供了可由用户选择的装备902的类型的可视化，并且图10图示了用户选择装备902的实例1002并将装备902的实例1002拖动到显示区域1000中。当用户选择装备902的类型中的一个时，过程图形构建器612识别与所选择的装备902相关联的一个或多个形状并在显示区域1000上显示该（一个或多个）形状的视觉表示。被插入到显示区域1000中的所选择的装备902的视觉表示可以来自可视化库610。图10中示出的所选择的装备902可以表示图8中示出的装备级形状802，并且可以包括多个仪器级形状806-808和连接器816。类似地，所选择的装备实例1002（在图10中由虚线表示）包括作为所选择的装备902的部分的所有仪器级形状806-808和连接器816。当然，这仅仅是一个示例；所选择的装备902和实例1002也可以表示任何其他合适的装备。

装备实例1002是包括多个组件806-808、816的单个视觉表示对象块。随着装备实例1002被拖动并定位在显示区域1000中，相关联的组件806-808、816一起移动。多件所选择的装备902之间的关系可以用于对添加的装备实例1002与显示区域1000中的其他相关装备之间的连接进行自动渲染。一旦用户完成，过程图形构建器612可以在显示区域1000中生成该装备的HMI视觉表示。

因此，显示创建是选择装备902并将装备实例1002移动（例如，拖动）到显示区域1000的简单过程。在仪器形状层级构建显示、添加单独的仪器形状以及形状之间的手动绘制线和连接以表示它们的关系和过程流程不再是必要的。另外，不对工程师或显示建立者要求显示层级脚本知识。随着每个组件被添加到显示中，脚本逻辑被构建到模型中并被并入到显示中。另外，每个装备1002的数据绑定引用和参数在构建过程期间自动且动态地彼此响应，这允许在正构建过程图形时对运行时行为的动态实时验证。

图形渲染组件616以所选择的渲染技术（诸如，HTML5）来渲染过程图形和视觉装备形状。在具有小于过程图形的大小的形状因子的设备上，图形渲染组件616可以应用自适应布局算法以在所选择的设备（诸如，移动电话或平板）的形状因子内渲染过程图形。可以在更小的形状因子上以许多不同的方式修改并显示过程图形。一种方式涉及响应式设计，其中移动内容以适合更小的设备，如图11中的那样。另一种方式涉及使用分层显示模型608以一次仅示出一个装备形状并提供导航模型，该导航模型允许用户在该显示中的相关装备形状之间移动并导航到其他显示，如图12中的那样。

随着时间推移，在与过程图形相关联的工业过程中、在与过程图形相关联的渲染技术中或其两者中可以发生改变。本文中所描述的技术600促进了对过程图形的任何更新。例如，如果工业过程的过程要求改变，则可以在更新的处理模型 602中实现新的要求。由于技术600中使用的其他组件可以保持相同（包括可视化库610），因此通过选择更新的处理模型 602并启动基于技术600的自动化更新过程来生成基于新要求的更新的过程图形可以是非常容易的。这可能与用户点击“更新”按钮或选择“更新”菜单选项一样简单。类似地，如果渲染技术改变（例如，HTML的较新的版本），但是工业过程的过程要求保持相同，则可以在处理模型 602保持相同的同时更新可视化库610。可以通过选择更新的可视化库610并启动基于技术600的自动化更新过程来生成基于新渲染技术的更新的过程图形。

可以使用任何合适的硬件或硬件和软件或固件指令的组合来实现组件604、606、612、616中的每一个。在特定实施例中，使用由计算设备200的处理设备204执行的软件来实现组件604、606、612、616中的每一个。

尽管图6到12图示了用于生成工业过程图形和相关细节的一个示例，但是可以对图6到12做出各种改变。例如，可以组合、进一步细分或省略图6中的各种组件，并且可以根据特定需要添加附加的组件。而且，图7到12中示出的图形仅作为示例。

在一些实施例中，本专利文件中描述的各种功能由计算机程序实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并体现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、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由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、压缩盘（CD）、数字视频盘（DVD）或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除传输暂时性电力或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括其中可以永久存储数据的介质和其中可以存储数据并在之后覆盖的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。

阐述遍及本专利文件而使用的某些单词和短语的定义可能是有利的。术语“应用”和“程序”指代适用于以合适的计算机代码（包括源代码、目标代码或可执行代码）实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类别、实例、相关数据、或其部分。术语“通信”以及其衍生物包含直接和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其衍生物意味着包括而不限于。术语“或”是包容性的，意味着和/或。短语“与……相关联”以及其衍生物可以意指包括、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、可与……通信、与……协作、交错、并列、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质、具有与……的关系或与……的关系等等。短语“……中的至少一个”在与项目列表一起使用时意味着可以使用所列的项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、以及A和B和C。

本申请中的描述不应当被理解为意指任何特定元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要或关键的元件。要求保护的主题的范围仅由被授权的权利要求来限定。此外，没有权利要求意图援引与所附权利要求或权利要求元素中的任一个相关的35U.S.C.§112 (f)，除非在特定权利要求中明确使用了确切的单词“用于……的部件”或“用于……的步骤”，其后面是标识功能的分词短语。权利要求内诸如（但不限于）“构件”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”、“成员”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”之类的术语的使用被理解，并意图指代如进一步由权利要求本身的特征来修改或增强的对相关领域技术人员而言已知的结构，并且不意图援引35 U.S.C.§112 (f)。

尽管本公开已经描述了某些实施例以及一般相关联的方法，这些实施例和方法的变更和置换将对本领域技术人员是明显的。因此，示例实施例的以上描述限定或约束本公开。在不脱离如以下权利要求所限定的本公开的范围的情况下，其他改变、替代和变更也是可能的。

Claims (11)

1.一种用于生成工业过程图形的方法，包括：

利用数据挖掘组件（604），对工业过程控制系统（100）中与工业过程相关联的信息进行解析，以识别与工业过程相关联的装备数据，所述数据挖掘组件（604）解析所述信息以提取所述装备数据以供过程图形构建器工具（154）使用，所述装备数据包括项目名称、装备类别、与其他装备的一个或多个关系或资产标识符中的至少一个；

向显示模型生成器（606）提供由所述数据挖掘组件（604）获得的装备数据；

由所述显示模型生成器（606）将所述装备数据用于构造至少一个分层显示模型（608）；

将所述至少一个分层显示模型（608）和至少一个可视化库（610）提供到过程图形构建工具，所述可视化库（610）包含与装备有关的一个或多个形状（802-814）的视觉表示；

从图形界面中接收来自用户的装备（902、1002）的类型之一的选择，以及在图形界面中接收由用户对装备的类型之一的放置；

由所述过程图形构建工具识别与所选择的装备的类型之一相关联的所述一个或多个形状（802-814）；以及

由所述过程图形构建工具自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形（300、400、500、614）。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述信息包括与工业过程相关联的装备模型、混合和移动模型、管道化和仪表流程图（P&ID）或预先存在的过程图形中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

所选择的装备的类型之一包括多个仪器，以及

与所选择的装备的类型之一相关联的一个或多个形状包括针对所述多个仪器中的每一个的仪器级形状以及连接所述多个仪器级形状中的两个或更多个的至少一个连接器（304，816）。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述多个仪器级形状和所述至少一个连接器被配置成：移动和定位为所述图形界面中的组。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个形状是从与第一图形渲染技术相关联的可视化库（610）中识别的，所述可视化库包括用于在过程图形中使用的多个装备级形状（802-804）和仪器级形状（806-814）。

6.一种用于生成工业过程图形的装置，包括：

至少一个存储器（144、150、212），其被配置成存储工业过程控制系统（100）中与工业过程相关联的信息；以及

至少一个处理设备（142、148、204），被配置成：

利用数据挖掘组件（604），对所述信息进行解析以识别与工业过程相关联的装备数据，所述数据挖掘组件（604）解析所述信息以提取所述装备数据以供过程图形构建器工具（154）使用，所述装备数据包括项目名称、装备类别、与其他装备的一个或多个关系或资产标识符中的至少一个；

向显示模型生成器（606）提供由所述数据挖掘组件（604）获得的装备数据；

由所述显示模型生成器（606）将所述装备数据用于构造至少一个分层显示模型（608）；

将所述至少一个分层显示模型（608）和至少一个可视化库（610）提供到过程图形构建工具，所述可视化库（610）包含与装备有关的一个或多个形状（802-814）的视觉表示；

从图形界面中接收来自用户的装备（902、1002）的类型之一的选择，以及在图形界面中接收由用户对装备的类型之一的放置；

由所述过程图形构建工具识别与所选择的装备的类型之一相关联的一个或多个形状（802-814）；以及

由所述过程图形构建工具自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形（300、400、500、614）。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述信息包括与工业过程相关联的装备模型、混合和移动模型、管道化和仪表流程图（P&ID）或预先存在的过程图形中的至少一个。

8.如权利要求6所述的装置，其中：

所选择的装备包括多个仪器，以及

与所选择的装备相关联的一个或多个形状包括针对所述多个仪器中的每一个的仪器级形状以及连接所述多个仪器级形状中的两个或更多个的至少一个连接器（304）。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述多个仪器级形状和所述至少一个连接器被配置成移动和定位为所述图形界面中的组。

10.如权利要求6所述的装置，其中所述至少一个处理设备被配置成从与第一图形渲染技术相关联的所述可视化库（610）中识别所述一个或多个形状，所述可视化库包括用于在过程图形中使用的多个装备级形状（802-804）和仪器级形状（806-814）。

11.一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由至少一个处理设备（142、148、204）执行时使得所述至少一个处理设备：

利用数据挖掘组件（604），对工业过程控制系统（100）中与工业过程相关联的信息进行解析，以识别与工业过程相关联的装备数据，所述数据挖掘组件（604）解析所述信息以提取所述装备数据以供过程图形构建器工具（154）使用，所述装备数据包括项目名称、装备类别、与其他装备的一个或多个关系或资产标识符中的至少一个；

向显示模型生成器（606）提供由所述数据挖掘组件（604）获得的装备数据；

由所述显示模型生成器（606）将所述装备数据用于构造至少一个分层显示模型（608）；

将所述至少一个分层显示模型（608）和至少一个可视化库（610）提供到过程图形构建工具，所述可视化库（610）包含与装备有关的一个或多个形状（802-814）的视觉表示；

从图形界面中接收来自用户的装备（902、1002）的类型之一的选择，以及在图形界面中接收由用户对装备的类型之一的放置；

由所述过程图形构建工具识别与所选择的装备的类型之一相关联的一个或多个形状（802-814）；以及

由所述过程图形构建工具自动生成包含一个或多个形状和装备数据的至少一个过程图形（300、400、500、614）。

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