CN109871670A - 操作和监视需要控制的工业设备的方法以及操作员系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于操作和监视待控制的工业设备的方法，其中，可以生成设备视图的、结构化的、个性化的、并且在运行时动态组合的图块符号，它们例如由操作员能够在被高效执行并且被协助的情况下处理警报。此外，通过按照设备层级动态地实时更新地发出警报的过程对象的显示，能够对警报串起因进行评估。

Description

操作和监视需要控制的工业设备的方法以及操作员系统
技术领域
本发明涉及一种用于操作和监视需要控制的工业设备的方法。本发明此外还涉及一种用于执行所述方法的操作员系统。
背景技术
在过程控制技术中，通常要处理数百个设备视图和数千个过程对象，其中，一个过程对象具有多个属于同一个整体的属性(Facette)。例如操作员系统的服务器的过程映射包括属于这些过程对象的过程映射模块或这些过程对象的、与操作和监视相关的过程数据，自动化器件包括属于这些过程对象的自动化模块或控制模块(CFCs、SFCs，...)并且此外操作员系统的客户端的用户界面包括设备视图的、属于这些过程对象的图块符号以及所谓的面板，其中，设备视图被设置用于监视过程并且面板被设置用于执行过程或操作过程，该设备视图分别包括过程对象的图像图案符号以及图块符号。
需要控制的工业设备的过程对象、例如以测量位、罐、阀门、传感器、执行器的形式存在的过程对象、...、以及所谓的连续功能图(CFCs)和顺序功能图(SFCs)通常构建成所谓的设备层级(EQH)，其中，使用者首先借助于工程设计系统的合适的软件建立这样的设备层级。接着，借助于工程设计系统对这样建立的设备层级进行编译，并且至少被加载到过程控制系统的操作员系统的操作员服务器中(编译&下载)，其中，在操作员系统和自动化器件运行期间或者在过程控制系统的运行期间，设备层级作为中央启动站例如用于批流程或者用于在这个设备层级中导航定位或确定某个过程对象。设备层级除了具有代表着设备视图的节点以外还具有其他的代表过程对象的节点。操作员一方面可以通过选择或通过点击设备视图节点来打开相应的设备视图并显示到显示单元上，并且另一方面通过选择或通过点击过程对象节点来打开属于过程对象的面板，由此操作员能够操作过程对象从而操作设备。该面板也可以以如下方式被打开，操作员选择或点击设备视图中属于该过程对象的图块符号。
为了完成对流程技术设施进行安全并且高效的操作和监视，执行并协助操作员的警报管理是很重要的。在出现警报时，尤其是在所谓的警报串(Alarmschwall)时，对于操作员在过程执行的框架内值得期待的是，借助于少量的录入或“点击”就找到相应的起因、推导出消除警报的做法并且不“绕弯路”地消除警报。尤其是在消除一连串的多个警报时，重要的是，操作员不必在每次警报时都重复选择要消除的警报、对其进行定位和归因并且将其消除这样的相同的“手续”。
由2017年版的西门子手册“ST PCS 7”的第7章中公开了所谓的报告顺序说明书，借助于它虽然可以按照进行处理的不同属性按表格的方式对各种报告进行分类，例如诊断报告、提示报告、警报报告，然而通过这样表格形式的显示使得作为顺序评估基础的设备结构丢失，并且为了消除例如每个警报或每个警告都必须首先被导航定位到发出警报的过程对象。
发明内容
因此本发明的基础任务是，提供一种开头所述类型的方法，借助于其尤其是在过程故障时简化对需要控制的工业设备的操作和监视。此外还要提供一种操作员系统，其适用于执行所述方法。
有利的是，生成了设备视图的、结构化的、个性化的并且在运行时动态组合的图块符号，其例如使得操作员能够高效执行并受协助地处理警报。此外通过按照设备层级动态实时更新地显示发出警报的过程对象，使得能够对警报串的起因进行评估。
在本发明的一种构造方式中，操作员能够评估流程工业设备的状况或者说风险状态，为此，设备视图的所示图块符号的数量“缩减”或者“增长”。例如数量增长就表示故障越来越严重，从而表示需要处理的过程对象很多，数量缩减就相反地表示故障少，从而表示需要处理的过程对象少。对于不再显示图块符号的情况，对于操作员来说就不再存在他根据他的职权必须处理的、过程对象的活跃的报告、警告或警报。通过在设备视图中这样动态地显示图块符号，使得警报的数量能够直接地被授予职权的操作员“感受到”，同时，警报越来越少或者越来越多的趋势也能够直接地通过设备视图的所示图块符号的数量的缩减或增加被感知到。
在本发明的另一种构造方案中，除了所示的图块符号以外还在设备视图中示出了其他的符号，例如以水平的和/或垂直的箭头形式存在的符号，它们表示有隐藏的图块符号。由此向操作员显示图块符号的“压缩”。
借助于其中示出了本发明的一个实施例的附图，下面更加详尽地阐述了本发明、其构造方案以及优点。
附图说明
附图用简化的形式示出：
图1示出了过程控制系统的组成部分，
图2示出了一个设备层级，以及
图3至5示出了设备视图的图块符号。
在图1至5中所示的相同的部分配有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中用1表示过程控制系统的组成部分，在所示实施例中包括操作员服务器2、自动化器件3和操作员客户端4。过程控制系统当然可以具有多个自动化器件，它们一方面经由工厂总线5a与操作员服务器2相连，并且另一方面经由另一个总线(在此未示出)与非中心的外围设施相连，在这些外围设施上面连接有多个现场设备(传感器、执行器)。在本示例中，仅仅示出了一个操作员客户端4和一个操作员服务器2。当然此外还可以设置有另外的操作员服务器和另外的OS客户端，其中，通常分别由一个操作员服务器和一个经由所谓的终端总线5b与该服务器相连的操作员客户端构成一个操作员系统或操作员站。
操作员客户端4被设置用于显示设备层级和设备视图，在此，正如已阐述的那样，设备层级除了代表着设备视图的节点以外还具有其他的代表着过程对象的节点。操作员一方面可以通过选择或点击某个设备视图节点打开相应的设备视图以显示到显示单元上，并且另一方面通过选择或点击过程对象节点打开一个属于该过程对象的面板，由此使得操作员能够操作该过程对象从而操作该设备。面板此外还可以通过以下方式被打开，即，操作员选择或点击设备视图中的属于该过程对象的图块符号。
接下来参照图2，其中示出了设备层级(EQH)6。该设备层级6是使用者通过过程控制系统的工程设计系统(在此未示出)的合适的软件创建的，其中，设备层级6代表待控制的工业设备(工厂)的工艺层。在该设备层级6中结构化地按照树状结构录入或储存有节点7、8，其中节点7代表设备视图，例如“Display_Overwie_Sub_Plant1”或者“Dipslay_Tank1”，而节点8代表CFC-规划和过程对象，例如以监控和调节器对象的形式存在的过程对象(“MonAns_Type3”,“PID_Type3”…)。
借助于通过工程设计系统创建的并且在编译过后被加载到操作员系统中的设备层级6，能够在线地(即在过程控制期间)打开相应的设备视图。为此操作员例如借助于“鼠标”分别选择在操作员客户端4上所示的设备层级6的相应的设备视图节点6，由此打开属于所选择的设备节点的设备视图，并且显示在操作员客户端4上。所示的设备视图通常包含图形化的图像符号，例如对于罐、容器、阀门、管道....以及属于过程对象的图块符号，其中，图块符号设置用于过程监视，以在过程控制期间显示当前的过程值和参数。
就过程执行而言，操作员可以影响过程对象，例如通过改变额定值和/或其他的参数，这是通过操作员首先选择或“点击”设备视图中所示的图块符号的方法实现的。在操作员选择图块符号的情况下，打开了属于该图块符号的、设置用于过程执行的、在此未示出的过程对象的面板。该面板被显示在操作员客户端4上，其中，面板具有相应的区域用于录入、修改和/或删除过程对象的参数。
要指出的是，“过程对象”这个概念要理解为过程对象的各个属性，这些属性被储存在操作员系统2、4中、操作员服务器2的过程映射9中和自动化器件4中。因此，操作员服务器2的过程映射9例如具有属于过程对象的过程映射模块10、11，自动化器件4具有属于这些过程对象的自动化模块12、13，并且此外操作员系统的界面14具有属于这些过程对象的面板和图块符号。
为了能够简化对待控制的工业设备的操作和监视，并且能够提供按照流程技术结构化的、个性化的并且在运行时动态地组合的、生成报告的过程对象的设备视图或者部分设备视图，操作员服务器2(图1)具有(软件)组件15，其被设计用于读取报告存储器16，其中储存有由自动化模块传输给操作员服务器2的报告。基于这个信息，组件15识别出哪些过程对象生成了或引发了报告，例如警报、提示或诊断报告形式的报告。
此外这些组件15被构造用于读取访问存储器17，其中储存着，在操作员系统2、4上注册的操作员允许以读和/或写的方式访问哪些设备层级6的过程对象。这些访问权通常在编程阶段期间通过工程设计系统被录入到访问存储器17中。借助于有关哪些过程对象生成报告以及注册的操作员允许访问哪些过程对象的信息，组件15确定，已注册的操作员在设备层级6中允许以读和/或写的方式访问生成报告的过程对象中的哪一些。
此外，组件15设计用于，从数据存储器18中读取路径资料19、20，其从过程映射9被传输到数据存储器18中。路径资料19、20分别描述生成报告的过程对象在设备层级6的工艺结构内的一条路径，其中，在所示实施例中设定，过程对象设计为PID调节器和监控模块。
通过让组件基于路径资料识别过程对象在设备层级内的路径，并且由此确定或检查，已注册的操作员究竟是否允许访问这些过程对象，如果这些组件为此做好了准备，则以需求为导向地并且动态地创建包含生成报告的过程对象的图块符号的、按流程技术结构化的、对于操作员来说个性化的设备视图。“以需求为导向”要理解为，当已注册的并且被授予职权的操作员在运行时选择了设备层级6内的某个报告节点21、22，由此使得这些图块符号在操作员客户端4上显示出来时，才创建并更新设备视图的图块符号。
在已注册的操作员想要监视和操作生成警报形式的报告的过程对象的情况下，操作员选择设备层级6(图2)中的报告节点21(Dynamic Screen:“Alarm”)。这种按流程技术进行的结构化，正如已经描述的那样，从发出警报的(生成警报的)过程对象的路径资料中推导出来，并且符合运行时(EQH在线)在图2中所示的工艺层级。在动态的设备视图23(图3)中，就在运行时仅仅显示发出警报的、并且基于操作员的访问权也允许操作员处理的过程对象的图块符号24至31。
在现在操作员对发出警报的过程对象操作的情况下，其中操作员首先选择所属的图块符号并且紧接着处理打开的所属面板，组件15将设备视图23重新编排，为此组件15在操作过后隐藏设备视图23中“已操作的”图块符号。
如果例如处理了发出警报的过程对象的所示图块符号27、28(“PIDL_Type3”来自“Tank2”并且“PICStopL_Type3”来自“Fill1”)的警报，那么组件15就将这个设备视图在运行时直接重新编排，并且生成“压缩的”设备视图32(图4)。此外，组件15还生成其他的、水平和垂直箭头33形式的符号，它们指示隐藏的图块符号27、28。通过这样的压缩，使得EQH路径相应地串接，过程对象的或测量位置的路径“Fill1.1”在工艺装置“Fill1”下与“Fill1.Fill1.1”串接，从而与各个过程对象通过压缩，“EQH路径”不具有空隙，空隙对于过程对象的定位而言可能有干扰。通过压缩使得所有的图块符号“收缩到一起”，从而支持高效的警报处理，而不必让操作员为此进行视图切换。如果现在要处理过程对象的其他警报，例如来自子设施“SP1”(Sub Plant 1)的所有警报，那么设备视图继续在运行时被动态地压缩(图5)。设备视图的压缩使得，图块符号24、25被隐藏，并且被压缩的设备视图34得以显示。
如果所示的射线图像不再具有图块符号，那么就意味着，对于操作员来说按照他的访问权不再存在他必须处理的、过程对象的其他的活跃的警报。
通过设备视图中这样动态的显示，使得警报的数量能够被直接地“检测”。警报越来越少或者越来越多的趋势也能够直接地通过设备视图的所示图块符号的数量的缩减或增加被感知到。这种对活跃的警报的动态显示的有利之处在于，操作员能够基于依靠设备层级实现的可视结构化的显示识别过程对象和警报之间的关系，并且能够生成处理警报的策略。基于过程对象的关联性，通常由其中一个过程对象作为起因触发一连串警报。通过所描述的动态变化的且机构化的显示，对于操作员来说，能够识别并且处理警报串的源头。通常优先级高的警报不一定也是警报串的直接起因，因此消除优先级高的警报也对于消除警报串没有帮助。借助于所描述的措施创造了以下可能性，即，能够快速地识别出警报串的起因。

Claims (6)

1.一种用于操作和监视需要控制的工业设备的方法，其中
在操作员系统(2、4)的操作员服务器(2)中储存有访问授权，所述访问授权描述，在所述操作员系统(2、4)上注册的操作员允许以读和/或写的方式访问哪些过程对象，
在所述操作员服务器(2)中储存有过程映射(9)，所述过程映射具有属于所述过程对象的过程映像模块(10、11)，
在所述操作员服务器(2)中储存有设备图像的、属于所述过程对象的图块符号(24-31)以及属于所述过程对象的面板，
为了打开相应的设备视图来显示到在所述操作员系统(2、4)的操作员客户端(4)上，在设备层级(6)中为相应的所述设备视图录入能由操作员选择的节点(7)，
在自动化器件(3)中储存有属于所述过程对象的自动化模块(12、13)，其中，在所述自动化器件(3)运行时，所述自动化模块向所述操作员服务器(2)传输报告，
其特征在于，在向所述操作员服务器(2)传输报告的情况下，
借助于所述报告确定，所述过程对象中的哪些生成所述报告，
借助于储存的所述访问授权来确定，在所述操作员系统(2、4)上注册的操作员是否有权访问生成报告的过程对象，
在相应的所述过程映射模块(10、11)中读取出路径资料(19、20)，所述路径资料描述所述生成报告的过程对象在所述设备层级(6)中的路径，并且
在已注册的操作员有权操作所述生成报告的过程对象的情况下，并且在由已注册的操作员选择所述设备层级(6)中的报告节点(21、22)的情况下，显示所述生成报告的过程对象的图块符号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在操作员选择相应的所述生成报告的过程对象的示出的图块符号(27、28)的情况下，打开属于所述图块符号的面板以操作该过程对象，其中，在操作完成后隐藏所述面板和所述图块符号(27、28)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，除了所述示出的图块符号以外还示出了另外的符号(33)，所述另外的符号指示隐藏的图块符号(27、28)。
4.一种用于过程控制系统的操作员系统，其中
在操作员系统(2、4)的操作员服务器(2)中储存有访问授权，所述访问授权描述，在所述操作员系统(2、4)上注册的操作员允许以读和/或写的方式访问哪些过程对象，
在所述操作员服务器(2)中储存有过程映射(9)，所述过程映射具有属于所述过程对象的过程映像模块(10、11)，
在所述操作员服务器(2)中储存有设备视图的属于所述过程对象的图块符号(24-31)以及属于所述过程对象的面板，
为了打开相应的所述设备视图以显示到所述操作员系统(2、4)的操作员客户端(4)上，在设备层级(6)中为相应的所述设备视图录入能由操作员选择的节点(7)，
所述操作员服务器被设计为，在自动化器件(3)运行时由所述自动化器件(3)从自动化模块(12、13)接收报告，在所述自动化器件中储存有属于所述过程对象的自动化模块(12、13)，
其特征在于，所述操作员系统(4)被设计为，在由所述操作员服务器(2)接收报告的情况下，
借助于所述报告来确定，所述过程对象中的哪些生成了所述报告，
借助于所储存的访问授权来确定，在所述操作员系统(2、4)上注册的操作员是否有权访问生成报告的过程对象，
在相应的所述过程映射模块(10、11)中读取路径资料(19、20)，所述路径资料描述所述生成报告的过程对象在设备层级(6)中的路径，
在已注册的操作员有权操作所述生成报告的过程对象的情况下，并且在由已注册的操作员选择所述设备层级(6)中的报告节点(21、22)的情况下，显示所述生成报告的过程对象的图块符号。
5.根据权利要求4所述的操作员系统，其特征在于，所述操作员系统(2、4)此外被设计为，在相应的所述生成报告的过程对象的所示图块符号(27、28)被操作员选择的情况下，打开属于所述图块符号(27、28)的面板以操作该过程对象，并且在完成操作以后隐藏所述面板和所述图块符号(27、28)。
6.根据权利要求5所述的操作员系统，其特征在于，所述操作员系统(4)被设计为，除了所述图块符号以外还示出指示隐藏的图块符号(27、28)的另外的符号(33)。
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