JP2003504709A - 多変数プロセスマトリクス表示およびそれに関する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも操作変数および制御変数を含む複数のプロセス変数の制御下で動作可能な連続多変数プロセスについての、リアルタイムプロセス情報をユーザに提供するためのグラフィカルユーザ表示であって、情報の行列アレイを含み、これは、アレイの第１の軸に沿って表示された１つまたは複数の制御変数と、アレイの第２の軸に沿って表示された１つまたは複数の操作変数の間の少なくとも１つの関係を記述する。さらに、この表示は１つまたは複数のグラフィカルデバイスを含む。各グラフィカルデバイスは、制御変数および操作変数のうち対応するプロセス変数に近接して位置する。さらに、各グラフィカルデバイスは、対応するプロセス変数の少なくとも１つの状態（たとえば、現在値状態、過去値状態または予測値状態）を表す。このグラフィカルユーザ表示を提供するためのコンピュータ実施方法も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 （発明の分野） 本発明は一般に、プロセス制御に関する。より詳細には、本発明は、プロセス
制御用のグラフィカルユーザインターフェイスおよび表示に関する。 【０００２】 （発明の背景） 様々なアプリケーションについての重要性を有する表示技術が出現しつつある
。たとえば、様々なグラフィカルユーザインターフェイスおよび表示が、パーソ
ナルコンピューティング、金融サービスアプリケーションなどのために開発され
てきた。ハードウェアおよびソフトウェア技術における最近の発展により、強力
なグラフィカルユーザインターフェイスの開発が可能となっている。 【０００３】 様々なタイプのプロセス制御システムが現在、単一の変数の制御下で動作可能
なプロセスから、多数の変数を制御することができるコントローラを使用して制
御されたプロセスまでの制御などに使用されている。プロセスの制御はしばしば
、マイクロプロセッサベースのコントローラ、コンピュータまたはワークステー
ションを使用して実施され、これらがプロセスを監視し、これはコマンドおよび
データをハードウェアデバイスに対して送受信して、特定の態様のプロセスまた
はプロセス全体を総括して制御することによる。たとえば、多数のプロセス制御
システムが計器、制御デバイスおよび通信システムを使用して、バルブおよびス
イッチなどの制御要素を監視かつ操作して、１つまたは複数のプロセス変数値（
たとえば、温度、圧力、流れなど）を、選択された目標値に維持する。プロセス
変数が選択かつ制御されて、プロセスにおいて利用されたマシンおよび装置の安
全かつ効率的なオペレーションを達成することなど、所望のプロセス目的が達成
される。プロセス制御システムには、産業用プロセスのオートメーションにおい
て広く行き渡った応用例があり、たとえば、化学工業、石油工業および製造業に
おいて使用されたプロセスなどがある。 【０００４】 近年、多変数プロセスを制御するための高度なプロセス制御システムが開発さ
れてきた。たとえば、あるタイプのプロセス制御は、高度な制御を、エンジニア
の知識に基づいて構成あるいはプログラミングして（たとえば、フィードフォワ
ード、信号選択および計算ブロックを組み込む）、継続的にプロセスプラントを
ある既知の動作状態にすることに基づいている。もう１つのタイプの高度なプロ
セス制御は、モデルベースの予測制御である。モデルベースの予測制御技術は、
プロセス業界において受け入れられており、これは、不動作時間、プロセス上の
制約およびモデリングの不確実性の存在において多変数制御の目的を達成するそ
の能力のためである。 【０００５】 一般には、モデルベースの予測制御技術は、制御動作を、ユーザにより課せら
れるかあるいはシステムにより課せられる制約を受けるエラーを最小化するため
の最適化問題の解として計算するアルゴリズムを含む。モデルベースの予測制御
アルゴリズムは一般に、多変数プロセスを参照して記載することができる。一般
に、モデルベースの予測制御は２つの主な部分を含む。第１に、最適化プログラ
ムが使用されて、プロセスを定常状態で動作するための最適な場所が定義される
こと、および第２に、動的制御アルゴリズムが、いかなる制約を破ることもなく
プロセスを円滑な方法で定常状態の最適さに移行させる方法を定義することであ
る。たとえば、指定された頻度で、たとえば毎分、オプティマイザがプロセスの
現在の状態を調べ、新しい最適さを計算する。オプティマイザから、コントロー
ラが、どこでプロセス変数を最終的な定常状態にするべきかを知る。次いで、制
御アルゴリズムが、プロセス変数についての変化の動的なセットを計算して、動
的に制約を破ることなくプロセスを円滑な方法で定常状態へ移行させる。たとえ
ば、６０〜１２０もの制御動作を、将来に向けて、プロセス変数について算出す
ることができる。一般に、計算された制御動作の１つが実施され、残りは廃棄さ
れる。次いで、これらのステップが繰り返される。モデルベースの予測制御のた
めの制御目的は一般に、経済的価値に基づいたモデルを使用した計算を通じて最
適に制御された変数を与えることである。 【０００６】 モデルベースの予測制御は、いくつかの会社から入手可能な製品を使用して実
行される。たとえば、モデルベースの予測制御は、Ａｓｐｅｎ Ｔｅｃｈ（マサ
チューセッツ州ケンブリッジ）から入手可能なＤＭＣ（Dynamic Matrix Control
）製品によって、かつ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｃ．（ミネソタ州ミネアポリ
ス）から入手可能なＲＭＰＣＴ（Robust Multivariable Predictive Control Te
chnology）製品によって実行され、これは多入力、多出力の制御アプリケーショ
ン製品であり、高度にインタラクティブな産業用プロセスを、適切な自動制御シ
ステムにおいて使用されたときなどに、制御かつ最適化するものである。 【０００７】 一般に、モデルベースの予測コントローラは３タイプの変数を含む。すなわち
、制御変数（ＣＶ）、操作変数（ＭＶ）および外乱変数（ＤＶ）（時として、フ
ィードフォワード変数（ＦＦ）とも呼ばれる）である。制御変数は、コントロー
ラが制約内に保つように試みている変数である。さらに、制御変数のいくつかを
最小化あるいは最大化する（たとえば、フィードスループットプロセス変数を最
大化する）ことも望ましい可能性がある。操作変数は、すべての制御変数をそれ
らの制約内に維持しながら、バルブなど、コントローラが開閉してコントローラ
の目的（たとえば、フィードスループットを最大化すること）を達成しようと試
みることができる変数である。外乱変数は、測定できるが制御できない変数であ
る。外乱変数はコントローラを、たとえば外部気温などのある要素に関する情報
など、必要とされた情報を提供することによって支援する。次いで、コントロー
ラは、そのような要素がコントローラにおける他のプロセス変数にどのような影
響を与えるかを認識して、測定された外乱に対してプラントがどのように反応す
るかをよりよく予測することができる。 【０００８】 モデルベースの予測コントローラのユーザ（たとえば、エンジニア、オペレー
タなど）には従来、様々なプロセス変数に関する様々なタイプの情報が提供され
ており、これには制御変数、操作変数および外乱変数に関する情報が含まれる。
たとえば、予測値、現在値、および、他の変数に相対的な変数の他の関連情報な
どの情報がユーザへ、以前は様々なインターフェイスおよび表示を介して提供さ
れていた。ユーザはそのような情報を監視し、様々な方法でコントローラと対話
することができる。たとえば、ユーザはコントローラの電源をオンおよびオフに
し、個々のプロセス変数を制御から出し入れし、コントローラに含まれたプロセ
ス変数に課せられた様々なタイプの限界を変更し（たとえば、個々のプロセス変
数の下限または上限を変更する）、コントローラのモデルを変更することなどが
できる。 【０００９】 しかし、ユーザがコントローラの全体の健康状態を効果的に監視し、必要とさ
れた方法でコントローラと対話する（たとえば、プロセス変数の限界を変更する
）ために、ユーザには適切なコントローラ情報が提示されなければならない。た
とえば、コントローラを監視するオペレータには、操作変数と制御変数の間の関
係、プロセス変数が制約される限界、様々なプロセス変数の現在値などに関する
情報が提示されるべきである。そのような情報は、ユーザが効果的にプロセスの
パフォーマンスを理解でき、たとえば、プロセスにおける問題を検出かつ解決で
きるような方法で提示されるべきである。様々なタイプの画面表示が使用されて
、コントローラに関する情報がユーザに提示され（たとえば、「Robust Multiva
riable Predictive Control Technology-RMPCT Users Guide for TPS(6/97)」と
いう名称のＨｏｎｅｙｗｅｌｌ製品の出版物において記載されたものであり、こ
れは全体として参照により本明細書に組み込まれ、以下で「Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ
Ｕｓｅｒｓ Ｇｕｉｄｅ」と称する）、ユーザが、それにより制御中であるプ
ロセスにおける１つまたは複数のプロセス変数に関係付けられたパラメータを監
視かつ操作できるようにされてきたが、そのようなインターフェイスの効果は不
足しており、ユーザが、必要とされた監視および制御機能を実行することが困難
である可能性があった。 【００１０】 たとえば、多数の動的プロセス変数を並行して監視することにおける１つの難
点は、一般に大量の画面の表面積を、そのようなプロセス変数に関するテキスト
データの提示に当てる必要があることである。たとえば、これは特に、動的プロ
セス変数の数が多い、核、化学および石油化学プラントのオペレータが直面する
問題である。一般に、この多変数監視の問題に対する従来の解決策は、トレンド
履歴プロットの使用であり、これは１つまたは複数の変数の履歴的な動きを表示
するものである。しかし、この手法はなお、少数のプロセス変数のみについても
多数のトレンド履歴プロットを並行して表示するために大量の空間を必要とする
ことにおいて、非常に表面積集中的である。それとして、ユーザは通常、強制的
に、プロセス変数についての少なくともいくつかのトレンド履歴プロットに直列
的な方法でアクセスさせられる。 【００１１】 さらに、たとえば、モデルベースの予測制御プロセスにおけるユーザは、観察
された制御変数の変化の潜在的な原因を導き出すことができなければならず、た
とえば、操作変数の制約または限界の変更など、いかなる予定された操作変数の
操作の効果をもユーザが予測する際に支援することができなければならない。そ
のような解析用に現在使用されている１つの特に有益な画面表示は行列（マトリ
クス）テーブルであり、これは制御変数と操作変数の間の利得関係を表示するも
のである。たとえば、利得値を表示する利得行列画面が現在、Ｈｏｎｅｙｗｅｌ
ｌ Ｕｓｅｒｓ Ｇｕｉｄｅにおいて示されているように入手可能である。しか
し、そのような表示は、問題解決作業においてユーザをサポートするために十分
な情報、および行列画面を使用するためのツールを提供しない。実際に一般には
、プロセスエンジニアのみがこのテーブルを頻繁に使用し、コントローラのオペ
レータはそうではない。 【００１２】 さらに、たとえば、モデルベースの予測コントローラは一般に、様々な他のコ
ントローラがそうであるように制約ベースのツールであり、たとえば、コントロ
ーラは、制御中のプロセス変数について定義されたある制約または限界内でプロ
セスを制御しようと試みる。プロセスを制御するためのそのような制約ベースの
技術の使用では、１つのプロセス変数または多数のプロセス変数についての種々
の制約限界と現在値の間の関係を監視あるいは追跡することができる、問題のあ
る作業が提示される。たとえば、モデルベースの予測コントローラでは、エンジ
ニアリング上のハードの限界、オペレータが設定した限界、エンジニアリング上
の物理的限界および／または様々な他の限界を、いくつかの異なるプロセス変数
について指定することができる。ユーザは一般に、多数のプロセス変数の関係を
監視することを必要とされる。従来、そのような監視を実行するための情報は、
そのような情報をテキスト形式で提示することによる。たとえば、ユーザには、
エンジニアリング上のハードの上限および下限を表すテーブル値が、プロセス変
数のための現在値に加えて提示される。次いで、ユーザはテキストを読み、関連
する限界と現在値の間の関係を公式化することを必要とされる。多数のそのよう
なプロセス変数を監視するとき、そのような関係を公式化する作業は困難である
。 【００１３】 加えて、たとえば、ユーザが、たとえばオペレータによるプロセス変数のため
の上限および下限の設定など、プロセス変数のためのパラメータを効果的に監視
かつ操作することを必要とされる可能性がある。現在、情報をユーザに提示し、
ユーザにプロセス変数のうち１つまたは複数のパラメータを変更する方法を提供
するために使用されているインターフェイス技術は、非効果的である。たとえば
、通常、ユーザは主として、特定のプロセス変数に関するデータのテーブル表現
に依拠し、これはたとえば、テキスト資料の、カラーコーディングされたテーブ
ル表現などである。しかし、ある特定の場合には、いくつかのグラフィカル要素
が使用されて、限界および現在値などの情報の１つまたは複数のサブセットが、
サポートするテキストと共に、プロセス変数の監視および操作における使用のた
めに示されてきた。しかし、そのような手法には少なくとも３つの問題がある。
第１に、これらは使用が困難であり、これは、これらが定量的データの拡張的な
認知操作を必要とするからであり、あるいはこれらがその統合において不完全で
あるからである。たとえば、いくつかのグラフィックスがテキスト資料と共に使
用されているとき、グラフィックスはそのような情報をユーザに効果的に提示し
ていなかった。たとえば、プロセス変数のための限界を示す分離した１対の線、
プロセス変数のためのオペレータ設定による上限および下限を表す分離したバー
、プロセス変数の現在値を表す分離した線、および他の限界内のクランプ限界を
含むグラフが、特定のプロセス変数の特性を表示するために使用されてきた。し
かし、要素のそのような分離した表示には、プロセス変数の容易な監視のための
統合が欠けている。第２に、異なる限界の関係を独立して表示させることによっ
て、貴重な画面の表面積が使用され尽くして、少数よりも多いプロセスパラメー
タを一度に示すことが不可能となる。これにより再度、ユーザが、いくつかの変
数に渡る直列的な比較を強制的にさせられる。第３に、既存のグラフィカルな手
法のいずれによっても、変数の限界の直接的な操作が可能ではない。すなわち、
ユーザは示された限界を、分離した画面または分離したテキスト情報を使用する
ことによって変更しなければならない。 【００１４】 上に示したように、情報をユーザに、たとえば、連続した多変数生産プロセス
の制御を提供するコントローラのプロセス変数など、プロセス変数の監視および
操作のために伝達するために使用された表示は、効果的ではない。たとえば、１
つの特定の問題には、大量のテキスト情報の使用が含まれ、これによりユーザが
コントローラの異なるプロセス変数の間の関係を公式化することが必要となる（
たとえば、現在値とプロセス限界の間の関係の公式化、多数のプロセス変数のト
レンドの間のテキストのものからの関係の公式化など）。さらに、そのような従
来の表示は、たとえば、トレンドプロット、テキスト情報など、十分な情報をユ
ーザに提供するように試みるものであり、望ましくない量の画面の表面積を必要
とする。 【００１５】 （発明の概要） 本発明は、ユーザがプロセス異常の検出および解決において自分の知覚力を活
用することができるようにするグラフィカルユーザ表示を提供する。さらに、こ
の表示は、たとえば、エンジニアやオペレータなどのユーザが、多変数コントロ
ーラをより良く理解するため、およびコントローラを支援するため取ることがで
きる処置を決定するための助けとなる。 【００１６】 連続多変数プロセスについてのリアルタイムのプロセスの情報をユーザに提供
するためのグラフィカルユーザ表示を記載する。連続多変数プロセスは、複数の
プロセス変数の制御下で実施可能であり、プロセス変数は少なくとも操作変数（
操作される変数）および制御変数（制御される変数）を含む。本発明によるグラ
フィカルユーザ表示は情報の行列（マトリクス）アレイを含み、これは、アレイ
の第１の軸に沿って表示された制御変数のセットのうちの１つまたは複数の制御
変数と、アレイの第２の軸に沿って表示された操作変数のセットのうちの１つま
たは複数の操作変数との間の少なくとも１つの関係を記述する。さらに、この表
示は１つまたは複数のグラフィカルデバイスを含み、各グラフィカルデバイスは
、制御変数のセットおよび操作変数のセットのうちの対応するプロセス変数に近
接して位置する。さらに、各グラフィカルデバイスは、対応するプロセス変数の
少なくとも１つの状態（たとえば、現在値の状態、過去値の状態または予測値の
状態）を表す。 【００１７】 このグラフィカルユーザ表示の様々な実施形態では、行列アレイが、制御変数
のセットの各々と操作変数のセットの各々と間の関係（たとえば、ゲイン値）を
記述する情報を含み、行列アレイは外乱値を含むことができ、１つまたは複数の
グラフィカルデバイスが、少なくとも１つのセットのユーザ定義のプロセス上限
値およびプロセス下限値に対する対応するプロセス変数の現在値を表すことがで
き、かつ／または１つまたは複数のグラフィカルデバイスが、対応するプロセス
変数の最適化特性を表すグラフィカル記号を含むことができる。 【００１８】 別の実施形態では、行列表示が、操作変数のセットおよび制御変数のセットに
関連付けられた情報の行およびカラムを含むことができる。１つまたは複数の行
およびカラムを特定の色にして、色付けされた行およびカラムに対応するプロセ
ス変数の特性を表すことができる。 【００１９】 この表示の別の実施形態では、表示された制御変数および操作変数のセットの
各プロセス変数が、選択されたプロセス変数に関するより詳細な情報へのナビゲ
ーションのために選択可能である。詳細な情報が、行列アレイと同じ画面上に表
示されることが好ましい。 【００２０】 プロセスプラントで実行中である連続多変数プロセスに関する、リアルタイム
のプロセスの情報をユーザに提供するグラフィカルユーザ表示を提供するための
コンピュータ実施方法も記載する。連続多変数プロセスは複数のプロセス変数を
介して制御され、プロセス変数は少なくとも操作変数および制御変数を含む。こ
の方法は情報の行列アレイを表示することを含み、これは、アレイの第１の軸に
沿って表示された制御変数のセットのうちの１つまたは複数の制御変数と、アレ
イの第２の軸に沿って表示された操作変数のセットのうちの１つまたは複数の操
作変数との間の少なくとも１つの関係を記述する。さらに、１つまたは複数のグ
ラフィカルデバイスが表示され、各グラフィカルデバイスは、制御変数のセット
および操作変数のセットのうちの対応するプロセス変数に近接して表示される。
各グラフィカルデバイスは、対応するプロセス変数の少なくとも１つの状態を表
す。１つまたは複数のグラフィカルデバイスが連続的に更新される。 【００２１】 この方法の様々な実施形態では、この方法は、ゲイン値を行列アレイにおいて
表示することを含み、外乱値のセットを他の変数と共に表示することができ、グ
ラフィカルデバイスを表示することが、ゲージ軸に沿って配置される、対応する
プロセス変数の現在値を表すグラフィカル形状を表示することを含むことができ
、かつ／または、グラフィカルデバイスを表示することが、対応するプロセス変
数の最適化特性を表すグラフィカル記号をゲージ軸に沿って表示することを含む
ことができる。 【００２２】 さらに、この方法の一つの実施形態は、マトリクス（行列）の１つまたは複数
の行およびカラムを、その行またはカラムに対応するプロセス変数の特性を表す
特定の色で表示することを含むことができる。さらに別の実施形態では、この方
法は、表示された制御変数および操作変数のうち１つを選択するためのユーザ入
力を受信して、選択されたプロセス変数についてのより詳細な情報を行列アレイ
と同じ画面上に表示することを含むことができる。 【００２３】 プロセスプラントで実行中である連続多変数プロセスに関する、リアルタイム
のプロセスの情報をユーザに提供するグラフィカルユーザ表示を提供するための
別のコンピュータ実施方法を記載する。この方法は、制御変数の制御に使用可能
である操作変数の数を決定すること、および、設定点に制約されるか又はユーザ
定義の制限丁度にある又は制限の外である制御変数の数を決定することを含む。
次いで、インジケータが表示され、これは、決定された操作変数の数と決定され
た制御変数の数の間の関係を表す。 【００２４】 上記の本発明の概要は、本発明の各実施形態またはあらゆる実施を記載するこ
とを意図するものではない。本発明の利点、およびより完全な理解は、添付の図
面と共に以下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって明らか
になり、理解されるであろう。 【００２５】 （実施形態の詳細な説明） 図１はプロセスシステム１０を示すブロック図であり、これには、プロセスプ
ラント１２が実行するプロセスを制御することができる、コントローラ１４に含
まれる１つまたは複数のプロセス変数の監視および操作においてユーザを支援す
るグラフィカルユーザインタフェース５０が含まれる。プロセスシステム１０は
、プロセスプラント１２を含み、これは、コントローラ１４および１つまたは複
数の任意選択のサブコントローラ１６の制御下でプロセスを実行する。 【００２６】 プロセスプラント１２は、コントローラ１４の１つまたは複数のプロセス変数
の制御下で実施可能なプラントプロセス、またはプラントプロセスの一部分を実
行する１つまたは複数のプラント構成要素を表している。プロセスプラント１２
は、例えば、石油化学プロセスを行うための石油化学精製装置、原子炉設備、化
学プラントなどでよい。本発明は、特定のプロセスプラント１２には限定しない
が、連続的な多変数の生産プロセスの制御において特に有益である。 【００２７】 コントローラ１４および任意選択のサブコントローラ１６は、プロセスプラン
ト１２が実行するプロセスの制御に使用される１つまたは複数のプロセス変数を
含んだ任意の制御装置を含むことができる。例えば、本明細書に説明するグラフ
ィカルユーザインタフェース５０の様々な部分は、単一のプロセス変数によって
プロセスの制御を提供するコントローラに適用することができる。ただし、コン
トローラ１４は制約に基づくコントローラであることが好ましい。この場合、コ
ントローラの１つまたは複数のプロセス変数に制限値が提供され、コントローラ
は、プラント１２が実行するプロセスを制御する際に、１つまたは複数のプロセ
ス変数をその制限値内に維持するように動作する。本発明は、任意の多変数プロ
セスの場合に、コントローラのプロセス変数を効果的に監視および操作するのに
有益であるが、本明細書に説明するグラフィカルユーザインタフェース５０は、
モデルに基づく予測コントローラと関連付けられたプロセス変数の監視および操
作に特に有益である。説明を平易にするために、本明細書にさらに説明する本発
明は、モデルに基づく予測コントローラ１４に関してすべきである。ただし、当
業者は、本明細書に説明するユーザインタフェース技術は決して多変数プロセス
またはモデルに基づく予測コントローラに限定されるものではなく、単一プロセ
ス変数のコントローラおよびプロセスを含む、各種のコントローラおよび各種の
プロセスに広く適用できることを認識されよう。 【００２８】 一般に、本明細書の上記の「発明の背景」の節で説明したように、モデルに基
づく予測コントローラ１４は、最適化の問題に対する解決法として制御動作を計
算することにより、ユーザまたはシステムによって課される制約を受けるエラー
を最小限にするアルゴリズムを含んでいる。モデルに基づく予測コントローラは
通例、複数入力、複数出力の制御アプリケーションであり、プロセスの制御に使
用される複数の変数を含んでいる。一般に、モデルに基づく予測コントロールは
２つの主要部分からなる。第１に、最適化プログラムを使用して、プロセスを定
常状態で実行するのに最良の部分を定義する。第２に、動的な制御アルゴリズム
により、いかにしてどの制約も超えることなく、プロセスを最適の定常状態に円
滑に移行していくかを定義する。例えば、毎分ごとなどの指定の頻度で、オプテ
ィマイザがプロセスの現在の状態を見て、新しい最適条件を計算する。コントロ
ーラは、オプティマイザから最終的な定常状態においてプロセス変数がどこにあ
るべきかを知る。制御アルゴリズムは次いで、プロセス変数について動的な変更
のセットを計算し、制約を動的に超えることなくプロセスを滑らかに定常状態に
移行する。例えば、あるプロセス変数について、６０〜１２０の将来の制御動作
を計算することができる。一般には、計算された制御動作の１つを実施して、残
りは破棄する。このステップをその後繰り返す。モデルに基づく予測制御の制御
の目的は、一般には、経済的な値に基づくモデルを使用した計算により、最適な
制御変数（下記で定義する）を提供することである。 【００２９】 モデルに基づく予測制御は、例えば、数社から入手可能な製品を使用して実行
することができる。例えば、「発明の背景」の節ですでに触れたように、モデル
に基づく予測制御は、Ａｓｐｅｎ Ｔｅｃｈ（マサチユーセット州ケンブリッジ
）から入手可能なＤＭＣ（Dynamic Matrix Control）という製品により、および
Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社（ミネソタ州ミネアポリス）から入手可能なＲＭＰＣＴ（
Robust Multivariable Predictive Control Technology）という製品により実行
される。後者は、高度対話式の工業プロセスを制御および最適化する、複数入力
、複数出力の制御アプリケーション製品である。本明細書にはいくつかのコント
ローラを挙げるが、本発明はそのコントローラのみを用いた使用には限定されな
い。これらのコントローラは説明のためだけに挙げるものであり、本明細書に説
明するグラフィカルユーザインタフェース技術は、１つまたは複数のプロセス変
数を監視および／または操作することが望ましいすべての制御に適用することが
できる。さらに、当業者はこれらのコントローラおよびそこからの入力および出
力には精通しているので、モデルに基づく予測コントローラ１４に関する本明細
書の説明では非常に一般的な用語を用いている。 【００３０】 一般に、モデルに基づく予測コントローラ１４は３種の変数を含む。すなわち
、制御変数（ＣＶ）、操作変数（ＭＶ）、および外乱変数（ＤＶ）（フィードフ
ォワード変数（ＦＦ）と呼ぶこともある）である。ただし他のコントローラは他
種の変数を含むこともある。本発明で使用する場合、制御変数とは、コントロー
ラが制約内に維持しようとする変数である。さらに、制御変数の一部を最小にす
る、最大にする、あるいは目標値に維持する（例えば、フィードスループットプ
ロセス変数を最大にする）ことも望ましい。操作変数とは、バルブや「ハンドル
」など、コントローラが、他の変数はすべてその制約内に維持しながら、開閉し
てコントローラの目的（例えばフィードスループットを最大にするなど）を達成
しようとする変数である。外乱変数とは、測定はできるものの制御されない変数
である。外乱変数は、例えば外気温度といった特定の要素に関する情報など、必
要な情報を提供することによりコントローラを支援する。するとコントローラ１
４は、そのような要素がコントローラ中の他のプロセス変数にどのように影響す
るかを認識することができ、それらの要素の変化に対してプラントがどのように
反応するかをより正確に予測することができる。サブコントローラ１６は、操作
変数および制御変数のサブセットからなることが可能である。ただし、通例は、
そのようなサブコントローラ１６はフィードバックを介して操作変数を一定の制
限内に制御しようとする。 【００３１】 本発明によると、モデルに基づく予測コントローラ１４のユーザ（例えばエン
ジニア、オペレータなど）には、コントローラ１４の制御変数、操作変数、およ
び外乱変数に関する情報を含む種々のプロセス変数に関する各種の情報が、下記
でさらに説明するグラフィカルユーザインタフェース５０によって提供される。
ユーザは上記のような情報を監視し、様々な方式でコントローラ１４と対話する
ことができる。この方式についても下記でさらに説明する。例えば、ユーザは、
コントローラ中に含まれるプロセス変数に課される種々の制約を変更することが
できる（例えば、個々のプロセス変数の下限値および上限値を変更するなど）。 【００３２】 グラフィカルユーザインタフェース５０は、ユーザ（例えばエンジニア、オペ
レータなど）に、コントローラ１４を監視し、理解し、調節する能力を提供し、
ユーザはコントローラと効果的に対話することにより、例えばコントローラがプ
ロセス中の外乱を処理できるかどうかを知ることができる。さらに、グラフィカ
ルユーザインタフェース５０はユーザに、複数のプロセス変数（例えば、フィー
ド率、製造率、ユーザ定義のタグなど）を監視する能力を提供し、ユーザはこれ
により、単一のディスプレイ画面上でプロセス変数を最適化する際の発振変数を
監視し、およびコントローラの状態にとって重要な主要プロセス変数を監視する
。グラフィカルユーザインタフェース５０は、ユーザに、操作変数と制御変数と
の関係、どのプロセス変数が制限値に制約されているかの表示、およびコントロ
ーラ１４で特定の問題の診断を助けるためのプロセス変数間の関係の表示、とい
ったツールを提供する。 【００３３】 例えば、様々な状況により、ユーザがコントローラ１４と対話することが必要
となる場合がある。例えば、プロセスプラントのメンテナンス中に、機器または
他のメンテナンス作業を調整するために、種々のプロセス変数を制御から外さな
ければならないことがある。あるいは、オペレータのシフト交換の間に物事がど
のように行われてきたかを特定する必要がある場合がある。あるいは、事業部ま
たはエンジニアリングから、モデル、制約、目標値などの変更指示が出されるこ
とがある。あるいは、オペレータが、コントローラを補助すること、コントロー
ラに外乱を処理させること、またはコントローラをオフにすることにより、不調
に対処する必要があることがある。あるいは、コントローラが良好に調整されて
いない、コントローラが外乱を補償するために一時的なアクションをとるなど、
他にも様々な診断状況がありうる。 【００３４】 一般には、図１に示すように、グラフィカルユーザインタフェース５０は、１
つまたは複数のプロセス変数に関するデータをコントローラ１４から受け取る。
本明細書の上記で触れたように、グラフィカルユーザインタフェース５０は、制
御される単一のプロセス変数に関して使用することが可能であるが、複数のプロ
セス変数に関連付けられたデータをコントローラ１４から受けとることがより好
ましい。 【００３５】 グラフィカルユーザインタフェース５０は、図１に示すように、ディスプレイ
コントローラ５６およびコンピュータ処理装置５２の制御下で動作が可能なディ
スプレイ５８を含む。コンピュータ処理装置５２への情報の通信には、各種のユ
ーザ入力周辺装置６０を使用することができる。ユーザ入力周辺装置６０には、
例えば、ライトペン、マウス、キーボード、タッチセンシティブなディスプレイ
画面、あるいはグラフィカルユーザインタフェースに一般に使用される任意の他
のユーザ入力周辺装置が含まれる。コンピュータ処理装置５２はメモリ５４と対
話して、メモリ５４に記憶されている１つまたは複数のプログラムを実行する。
メモリ５４は、コンピュータ処理装置５２の制御下で、例えば画面情報、フォー
マット情報、表示するデータ、または、ディスプレイ５８に表示される各種の画
面に関する、本明細書中の説明から明らかになる任意の他の情報などの各種情報
をその中に記憶する。 【００３６】 コンピュータ処理装置５２は、それが受け取った情報を適合させるように機能
する。例えば、モデル予測コントローラ１４から受け取った情報は、画面ディス
プレイ５８に表示するためのディスプレイ情報をディスプレイ制御装置５６に伝
搬するように適合される。さらに、例えばユーザ入力周辺装置６０から受け取る
情報は、例えばナビゲーションなどで使用するために、あるいは例えばコントロ
ーラ１４の制限値の変更など、コントローラ１４への伝搬のために適合される。
ユーザ入力周辺装置６０を介したディスプレイ操作およびユーザ入力制御機能は
、一般に当技術分野で知られている。例えば、テキスト情報を編集する、プロセ
ス変数を選択する、クリックによってハイライト表示を実施する、要素をドラッ
グして情報の変更を入力する、などが可能である。 【００３７】 図１に示すように、メモリ５４はグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ
）モジュール７０を含んでおり、これが含むプログラミングは、本明細書でさら
に説明する多様なディスプレイ画面を提供し、かつコントローラ１４からコンピ
ュータ処理装置５２でデータを受け取ると、必要に応じて実時間ベースでそのよ
うな表示画面を編集するのに使用される。ＧＵＩモジュール７０は、例えば、コ
ントローラから受け取った現在の値のデータを、ディスプレイ画面上の適切なオ
ブジェクトに直接転送することを提供する。メモリ５４はその中にさらにデータ
分析モジュール７２を記憶しており、これは、コントローラ１４から受け取った
データで、その一般的な性質からディスプレイ画面の更新用のデータを提供する
前に修正すべきデータに関する処理を支援するプログラミングを含む。データ分
析モジュール７２は、例えば、履歴データを処理して、そのようなデータを表示
するための特定のトレンド形状要素に変えるのに使用される。これについては下
記でさらに説明する。 【００３８】 表示機能は標準的なモニタ（下記で説明するように、表示領域すべてを表示す
るのに十分な大きさであることが好ましい）を使用して実行し、かつ表示される
グラフィック要素はＶｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃコードを使用して実施することが
好ましい。また、ＮＴシステムを使用して、必要な処理を実行することが好まし
い。ただし、当業者には、グラフィカルユーザインタフェース表示画面に実施さ
れる技術を実行することができ、コントローラ１４との対話を可能にするもので
あれば、任意の適切な構成要素およびコードを、本発明によって企図されるよう
に使用してよいことが認識されよう。 【００３９】 図２は、本発明によるグラフィカルユーザインタフェース５０を備えた、モデ
ルに基づく予測コントローラ１４の説明用のデータ流れ図１００である。モデル
に基づく予測コントローラのデータ１０２は、当技術分野で従来知られる方式で
プロセスプラント１２を制御するためのプロセス制御コマンド１０５を含む。モ
デルに基づく予測コントローラ１４は例えば、指定の頻度で、あるプロセス変数
の値がどこにあるべきかを指図する、最適の定常状態を計算する。コントローラ
は次いで操作変数に対する動的な変更セットを計算し、操作変数の所望の変更を
、例えばサブコントローラ１６、バルブ、他の「ハンドル」など、そのような変
更を実施する装置に提供することにより、プロセッサを滑らかに定常状態に移行
する。つまり、プロセス制御コマンド１０５は操作変数を制御するために提供さ
れる。 【００４０】 モデルに基づく予測コントローラ１４は種々の値を生成し、これらの値は、コ
ントローラ１４に含まれる種々のプロセス変数と関連付けて、グラフィカルユー
ザインタフェース５０にデータとして提供される。グラフィカルユーザインタフ
ェース５０に提供される、モデルに基づく予測コントローラデータ１０２は、少
なくとも予測値データ、現行値データ、およびモデルデータ１０３を含む。予測
値データは、例えば、上記の各種プロセス変数について計算される将来の制御動
作に基づくデータを含む。上記で触れたように、モデルに基づく予測コントロー
ラ１４は、例えば、プロセス変数、特に操作変数および制御変数について生成さ
れる関連する予測値を用いて、６０〜１２０の将来の制御動作を計算することが
できる。 【００４１】 グラフィカルユーザインタフェース５０に提供される現行値データは、任意数
のソースからの現在の測定値を含む。現行値は、例えば、センサ、バルブ位置な
どを含むサブコントローラのどれによっても測定することができる。さらに、こ
れらのデータは、プロセスプラント１２の構成要素から直接提供されるものでも
、あるいはコントローラ１４が、例えば制御変数などのプロセス変数について生
成する値でもよい。 【００４２】 モデルデータは、例えば、制御変数対操作変数の利得関係、遅延値、種々のモ
デル方程式の係数など、コントローラ１４自体に関連する情報のような静的な情
報を含む。一般に、そのようなデータは固定データであり、連続的に変化する他
種のデータとは対照的に、多くの場合はグラフィカルユーザインタフェースに１
回提供される。 【００４３】 予測値データ、現行値データ、およびモデルデータはコンピュータ処理装置５
２に提供され、必要に応じて、下記で説明するように、画面を表示するためにグ
ラフィカルユーザインタフェースモジュール７０およびデータ分析モジュール７
２によって使用される。例えば、グラフィカルユーザインタフェースモジュール
７０は、現行値データをコントローラ１４から受け取り、そのような現行値デー
タを使用して表示用の表示オブジェクト１０８を更新する。さらに、例えば、ユ
ーザ入力データ１１０は、モデルに基づく予測コントローラ１４に通信を返すた
めに、コンピュータ処理装置５２を介してグラフィカルユーザインタフェースモ
ジュール７０に提供される。ユーザ入力データには、例えば、特定のプロセス変
数の変更された制限値が含まれる可能性があり、これはコントローラ１４に提供
されて、後の制御および最適化の計算に使用される。 【００４４】 データ分析モジュール７２は、コントローラ１４から提供されたデータに作用
して、オブジェクト１０８を表示するためのデータを提供する。データ分析モジ
ュール７２は例えば、一定期間にわたって現在のデータを受け取り、それを記憶
することにより、１つまたは複数のプロセス変数について記憶されたこの履歴デ
ータのトレンドを特徴化する。このトレンドは、本明細書でさらに説明するよう
に、そのようなデータの汎化プロットに似た、グラフィックなトレンド形状要素
を使用して表示することができる。データ分析モジュール７２はさらに、現行値
データと設定された制限値の比較を行い、グラフィカルユーザインタフェース５
０の表示で特定の情報をユーザに警告する手段として、適切な色の情報を表示す
ることができる。データ分析モジュールは、それが受け取ったデータの処理を完
了すると、表示オブジェクト１０８を直接操作するためのデータを提供するか、
またはグラフィカルユーザインタフェースモジュール７０に情報を提供すること
ができ、後者の場合はグラフィカルユーザインタフェース７０が、表示オブジェ
クト１０８の望ましい操作を提供する。 【００４５】 図３は、グラフィカルユーザインタフェース５０の表示画面を説明する全体図
である。一般に、表示画面の目に見える領域（field）は３つの機能範囲に分割
され、これには、多変数プロセスオーバービュー表示領域１５０、多変数プロセ
ス行列（マトリクス）表示領域２００、プロセス変数詳細および変更ビュー表示
インタフェース領域２５０が含まれる。 【００４６】 図４は、図３に示す表示画面のオブジェクトモデルの全体図３００である。一
般に、基本となるデータオブジェクトは、複数のポイント３０４の１つのポイン
ト３０６であり、これは操作変数タイプのポイントでも、制御変数タイプのポイ
ントでも、外乱変数タイプのポイントでもよい。このポイントは、それと関連づ
けられた多数の属性およびメソッドを有する。各ポイントは、それ自体を適切な
表示オブジェクトに表示する責任を有する。各ポイントは、データが変更され、
必要に応じて表示オブジェクトを更新すると、適宜更新される。 【００４７】 シェルオブジェクト３０２はグラフィカルユーザインタフェースアプリケーシ
ョンのコンテナであり、例えば反復時間クロック１５７、一般的なコントローラ
情報１５１、タブ領域２１１などにある視覚オブジェクトのコンテナとしてのタ
ブ、日付１４６など、このオブジェクトモデルの全体図には個別に示していない
すべての項目／オブジェクトを含む。シェルオブジェクト３０２は、図３に示す
表示シェル１４０に対応する。 【００４８】 オブジェクトの接続性と、オブジェクトモデル全体図に個別に示す他の項目／
オブジェクトの制御は、オブジェクトのいくつかを説明することにより要約して
説明する。例えば、トレンドオーバービュー表示１５２に対応するプロセス変数
オーバービュー表示オブジェクト３０８は、グラフィックを収容するフレームコ
ンテナでよい。このコンテナは、ポイントオブジェクトの状態情報を表す画像の
セット用のものでよい。画像リストコントロールはこのオブジェクト３０８の一
部であり、下記でさらに詳細に説明するアイコン用のすべての可能な画像を含む
。システムを構成する際に、可能なアイコン画像の位置がポイントオブジェクト
に割り当てられる。データの更新時に、ポイントオブジェクトは表示オブジェク
ト３０８に、ポイントの状態にふさわしいアイコンを表示するように要求する。
ポイントの状態は、例えばトレンドの動きの低減アルゴリズムの履歴データなど
、状態エスティメータアルゴリズムの評価によって決定される。これについては
下記でさらに説明する。 【００４９】 さらに、例えば、プロセス変数ゲージインタフェース２５６に対応するプロセ
ス変数ゲージオブジェクト３０８は、表示を変更するポイントオブジェクトによ
って所有される。ユーザは、このインタフェースを介して、例えば制限値など、
ポイントオブジェクトの属性を変更することができる。この変更は、テキストテ
ーブルを使用することにより、または、例えばマウスを使用して制限値フラグを
ドラッグするなど、グラフィック要素をドラッグすることにより行うことができ
る。同様に、各ポイントは、適切なプロセス変数ゲージオブジェクト３０８とし
てそれ自体を表示する責任も有する。 【００５０】 図４の各オブジェクトが、図３に表示したオブジェクトに対応していることが
認識されよう。例えば、バブルゲージオブジェクト３１０は要約グラフィカルデ
バイス２１２に対応し、変更ビュー表示オブジェクト３１１は表示インタフェー
ス領域２５０に対応し、変更ログオブジェクト３１６はログ２６０に対応し、行
列表示オブジェクト３１２は行列表示２０１に対応し、クリティカルパラメータ
リストオブジェクト３１４はクリティカルパラメータのリスト１５４に対応し、
関数値プロットオブジェクト３２０は関数プロット１５９に対応し、プロセス変
数詳細表示オブジェクト３２４はタブ領域２１１の「ＰＶ Ｄｅｔａｉｌ」のタ
ブを使用して選択できるＰＶ詳細表示に対応している。 【００５１】 多変数プロセスオーバービュー表示領域１５０は一般に４つの機能エリアに分
割され、新しい変更および潜在的な問題にユーザを導く。このオーバービュー表
示領域１５０は、例えばシフト間のオペレータの交替など、特にシフト変更に対
するサポート、およびコントローラ１４の周期的な監視を提供する。一般に、オ
ーバービュー表示領域１５０の４つの機能エリアは、コントローラ情報１５１、
多変数プロセストレンド表示１５２、クリティカルパラメータリスト１５４、お
よびトレンドプロット領域１５６を含む。この４つの機能領域のそれぞれについ
て下記で説明するが、多変数プロセストレンド表示１５２については図５Ａ〜５
Ｂを参照して特に詳細に説明する。 【００５２】 コントローラ情報１５１は、いくつかのテキストフィールドおよびプルダウン
メニューの形で、オーバービュー表示領域１５０の上部に表示される。まず、こ
の領域の左上の隅には、アクティブなコントローラモデルの名前を示すテキスト
フィールド１４２がある。アクティブなコントローラモデルの名前を示すテキス
トフィールド１４２の隣には、表示される特定コントローラ名を示すテキスト表
示１４４がある。複数のコントローラが使用可能な場合は、プルダウンメニュー
ボタンを使用して、ユーザに他の名前のリストから選択させることができる。こ
れらの項目の下には、コントローラモード１５３および状態表示１５５がある。
状態表示は例えば、最適化、扱っている制約などの表示を含むことができる。ユ
ーザはプルダウンメニューを使用するなどして、オン、オフ、ウォームなどのコ
ントローラモード１５３を選択することができる。モードは、コントローラ状態
に応じて変化することができる。最後に、クロック１５７は、最後のコントロー
ラ実行の開始からの秒数を記録する。 【００５３】 クリティカルパラメータリスト１５４は、その現場固有のパラメータセットに
ついてのユーザ指定の情報を提供する。これらのパラメータは、その制限値に近
いプロセス変数、あるいはその制限値の外にあるプロセス変数や、他の基準を満
たすプロセス変数など、クリティカルなプロセス変数の所定のセット、または動
的なリストにすることができる。クリティカルパラメータ情報は、重要度につい
ての何らかの基準を満たす変数の小セットについての詳細な情報を提供する。例
えば、使用可能な特定の特性を定期的に更新することができるなど、そのような
クリティカルパラメータリスト１５４はユーザが定義することができる。 【００５４】 トレンド領域１５６は、システムの全体機能の一部を表す、任意数のトレンド
プロットを含むことができる。例えば、トレンド領域１５６に示すように、目的
関数値プロット１５９は、ユーザに、コントローラがプロセスをどの程度最適化
しているかについての洞察を与える。さらに、例えば、コントローラがどの程度
操作変数を調節するために作用しているかの認識をユーザに提供するように設計
されたエネルギープロットを示してもよい。目的関数値プロット１５９で示すよ
うに、色の種々の陰影を使用して境界線を表示し、コントローラが有効に機能し
ていないことをいつプロット値がユーザに警告するかなどの他の情報をユーザに
提供することができる。 【００５５】 図５Ａおよび５Ｂに、多変数プロセスオーバービュートレンド表示１５２をよ
り詳細に示す。トレンド表示１５２は、プロセス変数の履歴トレンドを、トレン
ド形状要素に符号化する。各トレンド形状要素は、トレンドの動きを表す。トレ
ンド形状要素はそれぞれ、プロセストレンドの動きの所定セットのうち１つを表
すことが好ましい。ただし、そのようなトレンド形状要素は、例えば選択または
サンプリングされるデータポイントといった実際のデータポイントのプロットよ
うな動的なトレンドを示してもよい。本明細書で使用する場合、「履歴」とは、
現在の基準時間より前の任意の期間を指す。 【００５６】 プロセストレンドの動きは、下記の説明用のトレンドセットで説明するように
、プロセス変数の変化の割合（すなわち速度（１次導関数））、および速度の変
化の割合（すなわち加速度（２次導関数））を示す動きを含むことが好ましい。
多変数プロセストレンド表示１５２の目的は、ユーザに、プロセスおよびコント
ローラの状態の高レベルなオーバービューを提供することである。トレンド表示
１５２は、人間のユーザが視覚パターンで異常を感知する能力に基づくものであ
る。 【００５７】 トレンド表示１５２は、コントローラ１４から得たデータに実行される、デー
タ分析モジュール７２の信号トレンド分析アルゴリズムの結果を表示するグラフ
ィック表示である。この種のマスデータ表示は、そのアルゴリズムを実行する多
数のプロセス変数の状態を、容易に感知できる表示を提供する。このアルゴリズ
ムは、他タイプの情報（例えば、予測値からの偏差、変数の選択、予期しない状
態変化）を視覚的に符号化することができ、グラフィカルユーザインタフェース
５０のナビゲーションを支援する。 【００５８】 多変数プロセスオーバービュートレンド表示１５２は、トレンド形状要素１７
６が埋め込まれたオーバービュープラント構成要素アイコンの領域を含む。トレ
ンド形状要素１７６は、例えば１６ｘ１６画素のビットマップなどのビットマッ
プ領域の一部でよい。本明細書では、このビットマップ領域をプロセス変数トレ
ンドアイコン１７２と呼ぶ。プラント構成要素アイコン１６１〜１６４は、プロ
セスプラント１２のプラント構成要素に対応した形状にすることが好ましい。ま
た、これらのプラント構成要素アイコン１６１〜１６４は、制御する連続的多変
数プロセスにおけるそれらの機能位置に従って、トレンド表示１５２上に配置す
ることが好ましい。 【００５９】 プラント構成要素アイコン１６１〜１６４によって画定されるフレーム中には
、プロセス変数トレンドアイコン１７２が埋め込まれ、それぞれがトレンド形状
要素１７６を含む。プラント構成要素アイコン１６１〜１６４には、プロセスプ
ラントのその特定のプラント構成要素と関連付けられた各プロセス変数について
のプロセス変数トレンドアイコン１７２が埋め込まれている。例えば、図５Ａに
示すように、プラント構成要素アイコン１６１には、特定のプラント構成要素１
６１と関連付けられた、２つの操作変数１６６、２つの外乱変数１６８、および
４つの制御変数１７０が含まれている。プラント構成要素アイコン１６２は２つ
のプロセス変数トレンドアイコン１７２を含み、プラント構成要素アイコン１６
３は１３のプロセス変数トレンドアイコン１７２を含み、プラント構成要素アイ
コン１６４は８つのプロセス変数トレンドアイコン１７２を含む。トレンド形状
要素は互いの近くに配置して、配置されたトレンド形状要素１７６間の変化のパ
ターンをユーザが認識できるようにすることが好ましい。 【００６０】 プロセス変数トレンドアイコン１７２は、数種の情報を伝える。第１に、グラ
フィカルユーザインタフェース５０のデータ分析モジュール７２の一部である信
号トレンド分析アルゴリズムは、プロセス変数のトレンドの動きを、動きのタイ
プを表すプリミティブのトレンド要素にすることを提供する。例えば、図５Ｂに
、１セットのトレンド形状要素１７６を示している。トレンド形状要素のセット
１７６は、７つのグラフィック要素１８０〜１８６を含み、それぞれが異なるト
レンドの動きを表している。説明のために、７つのグラフィック要素１８０〜１
８６は、プロセス変数値の変化の割合（すなわち速度）、およびプロセス変数値
の速度変化の割合（すなわち加速度）を示す以下のトレンドの動きを表している
。トレンド形状要素１８０は定常状態での動きを表し、トレンド形状要素１８１
はランプアップの動きを表し、トレンド形状要素１８２はランプダウンの動きを
表し、トレンド形状要素１８３は増加率が低下する動きを表し、トレンド形状要
素１８４は、増加率が増加する動きを表し、トレンド形状要素１８５は低下率が
低下する動きを表し、トレンド形状要素１８６は、低下率が増加する動きを表し
ている。 【００６１】 信号トレンド分析アルゴリズムは、モデルに基づく予測コントローラ１４から
受け取った履歴データを、トレンド形状要素のセット１７６のトレンド形状要素
１８０〜１８６の１つに変える。アルゴリズムは、どのトレンドの動きが、分析
するプロセス変数の履歴データをより正確に表すかを比較し、それを決定すると
、決定したトレンドの動きに対応する適切なトレンド形状要素１８０〜１８６を
表示する。このようにして各プロセス変数をトレンドの動きに変え、そのプロセ
ス変数に対応するトレンド形状要素を表示することが好ましい。 【００６２】 一般には、トレンド形状要素１７６はそれぞれ１次元の形状であることが好ま
しい。この１次元の形状は、例えば定常状態の動きには水平の直線など、それが
対応する特定のトレンドの動きの包括的なプロットに似ることが好ましい。 【００６３】 当業者は本明細書の説明から、プロセス変数についての履歴データをトレンド
の動きのセットの１つに変えられるものであれば、どのアルゴリズムでも本発明
に従って使用できることを認識されよう。また、様々なトレンドの動きを表すの
に、様々なタイプのトレンド要素形状を使用してよい。各種の参考文献がトレン
ド分析に適するアルゴリズムについて記述している。そのような参考文献には、
Xia,Betty Bin著「Similarity Search in Time Series Data Sets」、M.S.Thesi
s、サイモンフレーサー大学（１９９７年）、Bakshi,B.R.およびStephanopoulos
,G.著「Representation of Process Trends-III.Multiscale Extraction of Tre
nds from Process Data」、Computers & Chemical Engineering,Volume 18,pp.2
67〜302,（1994年）、Janusz M.およびVenkatasubramanian,V.著「Automatic Ge
neration of qualitative description of process trends for fault detectio
n and diagnosis」Engng.Applic.Artif.Intell,4,329〜339,（1991年）、Rengas
wamy R.およびVenkatasubramanian,V.著「A syntactic pattern-recognition ap
proach for process monitoring and fault diagnosis」Engng.Applic.Artif.In
tell,8,35〜51,（1995年）、およびCheung,J.T-YおよびStephanopoulos,G著「Re
presentation of process trends.I.A formal representation framework」、Co
mputer & Chemical Engineering,Vol.14,No.4-5,pp.495〜510（1990年5月）、が
含まれる。履歴データ、好ましくは新しい履歴データを、例えば単純な線の要素
によって表される汎化プロットなど、トレンドのプリミティブ要素によって表示
可能なトレンドの動きに変えるアルゴリズムであれば、任意のものを本発明に従
って使用することができる。 【００６４】 プロセス変数の他の特性を定義するのに、色分け（カラーコーディング）を使
用することもできる。例えば、プロセス変数オーバービューアイコン１７２に表
示されるトレンド形状要素１７６を色分けして、プロセス変数の現行値と、その
プロセス変数のユーザ定義の制限値との関係を反映させることができる。例えば
、プラントオーバービューアイコン１６２中のトレンド形状要素１７６の色を黒
にして、そのプロセス変数の現行値がユーザ定義の制限値内にあることを示すこ
とができる。あるいは、色を黄色にして、プロセス変数の現行値が、ユーザ定義
の制限値の一定のパーセンテージ内にあることを示すことができる。あるいは、
色を赤にして、プロセス変数の現行値が、ユーザ定義の制限値から少なくとも一
定のパーセンテージだけ外にあることを示すことができる。この制限値について
は、下記でグラフィカルユーザインタフェース５０の他の部分との関連でさらに
説明する。 【００６５】 色分けは、さらに、プラント構成要素アイコン１６２に示すように、プロセス
変数トレンドアイコン１７２の背景１７７に使用することができる。例えば、色
セットのうち何色かを、特定のアプリケーションに合った、任意のアルゴリズム
、警報、あるいはセンサに対応させるすることができる。例えば、プロセス変数
について警報を出すべき状況が明白である場合には、トレンドアイコンの背景１
７７を緑色にすることができる。 【００６６】 プロセス変数トレンドアイコン１７２はそれぞれ、トレンド分析アルゴリズム
が実行される、対応するプロセス変数にリンクされている。プロセス変数トレン
ドアイコン１７２は、そのプロセス変数を適用するプラント構成要素（例えばプ
ラント構成要素１６２には２つのプロセス変数を適用する）を反映した、関連付
けられた静的プラント構成要素アイコン１６１〜１６４すなわちビットマップに
埋め込まれる。プラント構成要素アイコン１６１〜１６４は、プロセス変数トレ
ンドアイコン１７２を視覚的かつ概念的にグループ化し、ユーザが、コントロー
ラ１４の問題がどこに見られるか把握するのを助ける。そのようなトレンドアイ
コン１７２のグループ化は、トレンドアイコン１７２をプロセス変数タイプ（例
えば操作変数、制御変数、および外乱変数）のグループにまとめることによって
さらに強化される。例えば、図５Ａに示すように、プラント構成要素アイコン１
６１を参照すると、操作変数１６６はプラント構成要素アイコン１６１の上部の
領域にグループ化され、外乱変数１６８は操作変数１６６の下にグループ化され
、制御変数１７０はプラント構成要素アイコン１６１の下部領域にグループ化さ
れている。変数のタイプ別のグループは、グループを区別する細線で区切られて
いる。 【００６７】 プロセス変数トレンドアイコン１７２は、効果的にするのに、プラント構成要
素アイコン１６１〜１６４に埋め込まなくともよい。これらのトレンドアイコン
１７２は、例えば、行および列の形式で配置しても、そのプロセス変数の名前を
示すテキストとともに配置してもよく、あるいはユーザがそこから適切な情報を
得るのを助けるのに有益でありうる任意の他の方式で構成してもよい。 【００６８】 さらに、プロセス変数の動きを表すトレンド形状要素１７６は、単独で表示し
ても、または、トレンド形状要素の背景を提供するトレンドアイコン１７２のビ
ットマップのようにビットマップの一部として表示してもよい。当業者は、トレ
ンドアイコン１７２において複数のトレンド形状要素を使用して動きトレンドを
表せることを認識するであろう。例えば、トレンドアイコン１７２中で４５度の
角度で上に延びるトレンド形状要素を、低下レートを表す例えば「Ｄ」の記号と
ともに使用して、プロセス変数がランプアップする特定のレートを表すことが可
能である。同様に、プリミティブトレンド形状の任意の数の組合せを使用して、
プロセス変数の動きトレンドを表してもよい。本発明は、トレンド形状要素の特
定のどのようなセットにも、また、そまれによって表される動きトレンドのセッ
トにも制限されるものではない。同様に、例えばアイコン１７２の上部に上限を
表す線を示すなどのような、プロセス変数の制限を表す要素をトレンドアイコン
中に表示してもよい。例えば、制限線の表示を使用して、プロセス変数の現在値
がユーザ定義の上限値に近づきつつあることを示すことができる。 【００６９】 さらに、多変数プロセスオーバービュートレンド表示１５２は、ユーザがトレ
ンドアイコン１７２に関する追加情報を集める際の助けとなるステータスバー１
６０を含む。例えば、マウスがオーバービュートレンドアイコン１７２の上を通
過すると、関連するフラグや、制限値に近づいていることを示すテキストによる
警報、あるいは望まれる任意の他のテキスト事項といった追加情報の短い説明と
ともに、そのトレンドアイコンに対応するプロセス変数の説明が表示される。ス
テータスバー１６０は、ユーザが低下率を表すトレンド形状要素１８５の低下な
どのような、異常な状況に気付いたときに、別の画面に移ることなく何らかの情
報を得る方法を提供する。ステータスバー１６０は、ユーザが予想した異常信号
を確認するか、あるいは後に取るべき問題解決行動を指図する役目を果たすこと
ができる。 【００７０】 多変数プロセスオーバービュートレンド表示１５２はさらに、より詳細な情報
へのナビゲーションを提供する。例えば、トレンドアイコン１７２はそれぞれ、
多変数プロセス行列表示２０１の特定の行または列にリンクされている。これに
ついては、下記で図９および図１０を参照してさらに詳しく説明する。さらに、
各トレンドアイコン１７２または単にトレンド形状要素だけを、プロセス変数詳
細および変更ビュー表示インタフェース領域２５０にリンクさせることができる
。ユーザがトレンドアイコン１７２の１つを選択すると、行列（マトリクス）表
示２０１中のそれに対応する行／列がハイライト表示され、さらに、選択された
トレンドアイコン１７２に対応するプロセス変数についてのより詳細な情報が、
プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領域２５０に示される。 【００７１】 本明細書の説明から、当業者には、多変数プロセスオーバービュートレンド表
示１５２が、ユーザが多変数プロセスのパフォーマンスを監視する助けとなるこ
とが認識されよう。安定したプロセスの場合には、トレンドアイコン１７２は平
坦で非特徴的な表示になる。プロセスにおいてプロセス変数が定常状態から外れ
て他の状態に移行し始めると、トレンドアイコン１７２は、図５Ｂの好ましいト
レンド形状要素１７６で表すように、傾斜した線や曲がった線に変形される。こ
の変形は容易に認められ、ユーザの注意を移行中のプロセス変数に引きつけてそ
のような変化を通知する。完全なプロセスのインタフェースの場合には、個々の
トレンドアイコン１７２を、マウスのクリックによる選択、またはキーボードを
使用した選択などのような上記のような移行中のプロセス変数に関するより詳細
な情報にリンクすることができる。 【００７２】 さらに当業者には、選択したオーバービュートレンドアイコン１７２について
の、プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領域２５０に示され
るより詳細な情報は、表示領域１５０および表示インタフェース領域２５０の両
方が単一の画面上に表示される点で、特に有益であることが認識されよう。従っ
て、ユーザはナビゲーションを極めて容易に行うことができ、ユーザは、複数の
種の情報を同一画面上に表示して評価することができる。 【００７３】 図６に、プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領域２５０を
より詳細に示す。プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領域２
５０により、ユーザは、プロセス変数の制御制限値を操作し、プロセス変数の制
限値範囲および現在値の視覚的な履歴および文字による履歴の両方を見ることが
できる。表示インタフェース領域２５０は、ユーザが、有意な様式で、十分な情
報を得た正確な制限値変更を行うことを補助する。 【００７４】 プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領域２５０は、トレン
ド履歴／予測プロット２５２、プロセス変数ゲージインタフェース２５６、およ
びボタンインタフェース２５８を含む。当業者は、図６が、図３に示した表示領
域２５０をわずかに変更したものであることを認識するであろう。しかし、全体
的には、表示画面の一部分だけを変え、ボタンインタフェース２５８については
異なるボタンに異なる名前を提供している。 【００７５】 下記でさらに説明するように、ユーザは、一般に、表示インタフェース領域２
５０のプロセス変数ゲージインタフェース２５６により、プロセス変数の現在値
についての現在の制限値を見ること及びそれを操作することができる。ボタンイ
ンタフェース２５８により、ユーザは、予測、および制限値のわずかな変更によ
って生じる影響を見て、コントローラにその変更を実行するように命令し、また
、制限値を以前の制御インターバルで使用していた値に戻すことができる。例え
ば、「Ｗｈａｔ Ｉｆ」ボタン６０１は、コントローラに、ユーザが行った制限
値の変更に対して予測を生成してそれを表示領域２６０で見られることができる
ように、反復の実行を開始させる。これについては下記でさらに説明する。「Ｅ
ｎｔｅｒ」ボタン６０２は、ユーザが変更を希望する場合、その制限の変更を実
行するようにコントローラに命令する。さらに、ユーザが制限の変更の実行を望
まない場合には、「Ｒｅｓｔｏｒｅ」ボタン６０３を選択すると、制限値が以前
の制御インターバルで使用されていた値に戻される。 【００７６】 トレンド履歴／予測プロット２５２は、拡張されたトレンド分析能力、および
柔軟性のある時間スケール操作を提供する。図８に、トレンド履歴／予測プロッ
ト２５２のより詳細な図を示す。特定のプロセス変数の履歴値のトレース３５０
に加え、このプロット２５２には、プロセス変数の予想される動きを示す予測ト
レンドトレース３５２も表示される。さらに、トレンド履歴プロット３５０およ
び予測プロット３５２に反映される時間スケール（例えば、短い又は長い期間）
および／または時間枠（例えば以前または後の期間）を調節することができる。 【００７７】 トレンド履歴／予測プロット２５２の垂直の目盛り３５７は、プロセス変数ゲ
ージインタフェース２５６が指定する目盛りに一致している。これについては下
記でさらに説明する。すなわち、技術上のハードの上限および下限は、プロット
２５２とプロセス変数ゲージインタフェース２５６に関して等しい。このように
等しいことにより、トレンドをプロセス変数ゲージインタフェース２５６と比較
することが容易になる。上部のバー３５４および下部のバー３５５の２つのバー
は、プロセス変数に対して設定された制限の履歴を表す。例えば、下部のバー３
５５は、オペレータが設定した下限と、技術上のハードの下限設定との間のΔを
反映し、上部のバー３５４は、オペレータ設定の上限値と、技術上のハードの上
限値設定との間のΔを反映している。図８で分かるように、下部のバー３５５は
、Δが時間ウィンドウにわたって同じ状態であることを反映し、上部のバー３５
４は太くなりΔが増加していることを示している。制約履歴バーの色は、ユーザ
定義の制限値に対しての、プロセス変数の現在値の制限値に近づいた状態の関数
として変化し得る。例えば、プロセス変数の現在値が、オペレータ設定の上限値
と下限値の間にある場合には、制約履歴バーが例えばグレーなどの特定の色にな
る。現在値がオペレータ設定のハードの上限値または下限値に近くなると、バー
は、例えば黄色など別の色に変わる。さらに、例えば、プロセス変数の現在値が
、オペレータ設定の上限または下限を１％以上超えると、バーは赤などのさらに
別の色に変わる。 【００７８】 図６に示すように、プロセス変数詳細および変更ビュー表示インタフェース領
域２５０にはさらに変更ログ２６０が含まれる。変更ログ２６０は、制限の変更
に関する重要な情報を自動的に記録し、ユーザにその理由を解明させる。ユーザ
がボタンインタフェース２５８を介して制限変更を「Ｅｎｔｅｒ（入力）」する
と、プロセス変数と、古い値および新しい値、日付およびタイムスタンプ２７０
、２７２、およびアクター（actor）などの各種パラメータとを指定するフィー
ルドを備えたログ・エントリが提供される。 【００７９】 プロセス変数ゲージインタフェース２５６は図７Ａ〜７Ｂにより詳細に示して
おり、これらの図に示すその各種の実施形態を参照して説明する。本明細書に説
明するグラフィカルユーザインタフェース５０を使用して実施することが可能な
様々なプロセス制限には任意数の制限セットが含まれ、本発明は、どの特定タイ
プのセットにも、セットの数にも制限されない。ただし、図７Ａ〜７Ｇを参照し
て説明するように、プロセス変数ゲージインタフェース２５６では４タイプの制
限を使用することが好ましい。ここでは、プロセス変数ゲージインタフェース２
５６の理解につながるように、まず４つの制限のそれぞれについての定義を提供
する。 【００８０】 ここで用いる場合、技術上の物理的制限値とは、機器または計測装置の物理的
な制限を定義する制限値を指す。この値は、プロセス変数の有意の定量化の可能
な最も広い範囲を表す。例えば、センサが提供可能な測定値に対する技術上の物
理的制限があってよい。 【００８１】 ここで用いる場合、技術上のハードの制限値とは、ユーザ、特に制御エンジニ
アによって設定される制限値であり、これにより、オペレータまたは別のユーザ
が、オペレータ設定の制限値を安全に設定できる範囲が確立される。 【００８２】 ここで用いる場合、オペレータ設定の制限値とは、オペレータがコントローラ
１４に作用を加えるための制限値である。この制限値により、制御の解法が、十
分な程度の自由性が与えられる場合に、自由に行える範囲が確立される。 【００８３】 最後に、ここで用いる場合、本明細書ではデルタ柔軟（ソフト）帯とも呼ぶ、
最適化の柔軟な制限は、最適化計算が守ろうとする、オペレータ設定制限内のオ
フセットを記述する擬似制限である。 【００８４】 プロセス変数ゲージインタフェース２５６はプロセス変数ゲージ２８０を含み
、これにはゲージ軸２８５（画面に表示されていない）と、ゲージ軸２８５に平
行に延びる目盛り２８２を含む。１つまたは複数のバー２８４が、ゲージ軸２８
５に沿って延びる。各バーは、特定のプロセス変数に対する高いプロセス制限値
および低いプロセス制限値のセットを表している。さらに、ポインタ２９７のよ
うなグラフィック形状が、プロセス変数の現在値を表すゲージ軸２８５に沿って
表示される。ゲージ軸２８５に沿って延びるグラフィカルバー要素２８４は、特
定のプロセス変数に関して任意数の異なるタイプの制限を表すことができるが、
好ましくは、１つまたは複数のグラフィカルバー要素２８４は、技術上のハード
の制限とオペレータ設定の制限の１つを表すことが好ましい。オプションで、例
えばポインタ２９８などのような、１つまたは複数の追加のグラフィック形状を
目盛り２８２に沿って配置して、プロセス変数の１つまたは複数の予測値を示し
てもよい。予測値は、例えば、将来の値でも、定常状態で予測される値でもよい
。さらに、追加のグラフィック形状を使用して、例えば、中間値、極値などの履
歴値を示すこともできる。 【００８５】 図７Ａに示すように、１つまたは複数のグラフィックバー２８４は、ゲージ軸
２８５に沿って延びる第１のバー２８１を含む。第１のバー２８１の第１の上部
端２８６は技術上のハードの上限を表し、第２の端２８８は技術上のハードの下
限を表す。さらに、１つまたは複数のグラフィックバー要素２８４は第２のバー
２８３を含むことが好ましく、これは第１のバー２８１の中に表示されることが
好ましい。第２のバー２８３は、オペレータ設定の制限を表す。第２のバー２８
３の第１の端２９０はオペレータ設定の上限を表し、第２のバー２８３の第２の
端２９１はオペレータ設定の下限を表す。制限値はゲージの横にテキスト形態で
も示されていることに気付かれよう。例えば、技術上のハードの上限値がテキス
トフィールド３０１に示され、オペレータ設定の上限値がテキストフィールド３
０２に示され、オペレータ設定の下限値がテキストフィールド３０４に示され、
技術上のハードの下限値がテキストフィールド３０５に示される。プロセス変数
の現在値はテキストフィールド３０３に示される。 【００８６】 オペレータ設定の上限値および下限値をそれぞれ表す第２のバー２８３の第１
の端２９０および第２の端２９１に隣接した、ハッシュ領域は最適化柔軟制限で
ある。これらの制限は、デルタ柔軟（ソフト）上限帯２９５およびデルタ柔軟（
ソフト）下限帯２９６を定義する。このハッシュマーク（hashed mark）は、デ
ルタ柔軟上限とデルタ柔軟下限が重なると（例えば、デルタ柔軟上限および下限
が、オペレータ設定の上限および下限によって定義される領域と比較して大きい
場合など）、斜方向のハッシュマークが、デルタ柔軟上限および下限のそれぞれ
の比率に対して、例えばグラフ上の或る点、例えば線など（図７Ｃ参照）、に集
まる。グラフィカルディスプレイのこの新しい機能は、擬似目標点、すなわちデ
ルタ柔軟帯が重なるときに最適化アルゴリズムによって使用される目標最適化値
を正確に表す。コントローラ１４は、可能であれば、擬似設定値に対してプロセ
ス変数を制御しようとする。 【００８７】 プロセス変数ゲージ２８０はさらに、上限操作フラグ２９２および下限操作フ
ラグ２９３を含む。これらの操作フラグ２９２、２９３は、ユーザが設定された
制限値を変更するのに使用することができる。例えば、ユーザの権限レベルに応
じて、操作フラグを制限値バーに固定し、ユーザは許可された場合にフラグを操
作することができるようにする。例えば、（図７Ａに示すように）図では上限操
作フラグ２９２および下限操作フラグ２９３だけがオペレータ設定の制限値から
延びており、許可されたユーザによって制限値を変更することができるが、同様
にして追加の操作フラグを第１のバー２８１の端から延ばし、例えば、適切な権
限を有するエンジニアなどのユーザが、技術上のハードの制限値を修正できるよ
うにしてもよい。また、そのような操作フラグをデルタ柔軟帯の端２９５、２９
６の端から延ばして、ユーザが最適化柔軟制限を修正できるようにしてもよい。 【００８８】 プロセス変数の表示される制限および現在値は、単一のゲージ軸２８５に沿っ
た単一の目盛りに示され、画一的な基準フレームを作成している。ユーザは、テ
キストフィールド３０１〜３０２および３０４〜３０５で従来様式のテキスト入
力による変更を行うか、または操作フラグ２９２、２９３をゲージ軸２８５に沿
ってドラッグすることにより、制限の変更を行うことができる。このように機能
を組合せると、ユーザは画一的な基準フレーム中で関連する情報と対話すること
ができるので、制限値に有意な変更を行うことが促進される。 【００８９】 プロセス変数ゲージ２８０の目盛り２８２は自動的に調節され、ゲージのデー
タが意味をなすコンテクストで表示されることを保証する。例えば、図７Ｃに示
すように、矢印２９７によって表されるプロセス変数の現在値が技術上のハード
の制限範囲の外にある場合、目盛り２８２が動的に再校正されて、オペレータ設
定の制限値に２０％の余裕分を足した範囲を目盛り２８２に示す。つまり、目盛
りは２，０００までだったのが、２，２００までに変わる。偏位が起きる目盛り
２８２の一端のみが再設定され、他のグラフィック要素は新しい目盛りに適合す
るように調節される。目盛り２８２は、プロセス変数の現在値が技術上のハード
の制限範囲から逸脱し続けると、漸増的に調節を行う。例えば、矢印が目盛り２
８２の端から５％内に来ると、目盛りの範囲は、技術上のハードの制限範囲の２
０％を追加した分だけ調節される。例えば、そような追加的な目盛りの再設定を
図７Ｄに示し、そこでは、ポインタ２９７で示すように現在値が２，１６０に近
づいている。次に、目盛りの範囲は２，６４０まで増加され、これは、図７Ｃに
示す以前の目盛り範囲にその２０％を加えたものである。 【００９０】 ポインタ２９７またはプロセス変数ゲージ２８０の他の要素の色分けを使用す
ることにより、プロセス変数の現在値と、プロセス変数に対してのユーザが定義
した制限との間の関係を反映することができる。例えば、グラフィック形状また
はポインタ２９７を、対応するプロセス変数の現在値が、技術上のハードの上限
値と下限値の間にある場合には、特定の色、例えば、グレーにすることができる
（図７Ｂ参照）。また、対応するプロセス変数の現在値が、技術上の上限値と下
限値の対のうちどちらかの近く、例えば１％以内、にある場合には、ポインタ２
９７を別の色、例えば黄色にすることができる（図７Ｃ参照）。さらに、現在値
ポインタ２９７によって表される対応するプロセス変数の現在値が技術上のハー
ドの上限値および下限値から少なくとも一定の割合だけ外にある場合に、ポイン
タ２９７をさらに別の色、例えば赤にすることができる（図７Ｄ参照）。 【００９１】 図７Ｄに示すように、プロセス変数の現在値は、バー２８１で表す技術上のハ
ードの制限の外にある。そのような場合は、点線のバー２９９で示すように、そ
のプロセス変数の技術上の物理的な制限を、ゲージ軸２８５に沿って表すことが
できる。さらに、そのようなバー２９９を特定の色にして、現在値がこのように
外れていることをユーザに警告するか、または、グラフィック要素２９９を目盛
り２８２上の単純な線またはポインタにして、そのプロセス変数の技術上の物理
的な制限を表すことができる。ただし、いくつかの方式では、技術上の物理的な
制限はゲージ軸２８５に沿って表示される。 【００９２】 プロセス変数ゲージ２８０が異なる外観を有しうるケースの２つの他の例とし
ての実施形態は、プロセス変数が外乱変数である場合と、技術上のハードの制限
値を定義しない場合とである。例えば、図７Ｅに示すように、外乱変数の場合、
プロセス変数ゲージ２８０はかなり単純なものになり、目盛り２８２、および外
乱変数の現在値を表すポインタ２９７だけが含まれる。外乱変数のゲージが単純
になるのは、外乱変数は制御が不可能であり、単にコントローラ情報を提供する
ものである、という事実によることに留意されたい。 【００９３】 図７Ｆは、技術上のハードの制限値を定義していない場合の、例示的なプロセ
ス変数ゲージ２８０を表している。この図に示すように、プロセス変数ゲージ２
８０からは単にそのような制限が除かれている。技術上のハードの制限値を定義
しない場合の目盛り２８２は、オペレータ設定の制限に基づく。例えば、目盛り
はオペレータ設定の制限の範囲の１２０％にすることができる。 【００９４】 プロセス変数ゲージ２８０の他の例示的な表示も可能である。例えば、報告さ
れたプロセス変数の値が技術上の上限または下限の範囲内にない場合、または非
合理的なデータを受け取った場合には、背景色を薄い黄色に変え、かつ／または
矢印をシャドー（影）モードで示して、知られる最後の良好な値の位置に置くこ
とができる。このシャドー表示の矢印を使用することにより、プロセス変数の値
が不確定であることを示す。シャドー表示の矢印は、現在のコントローラの反復
で更新されなかったアナライザ値を表すか、または信号を損失した変数に対する
知られる最後の良好な値を表すことができる。 【００９５】 図７Ｇに示すように、デルタ柔軟上限帯２９５とデルタ柔軟下限帯２９６のハ
ッシュ領域は、デルタ柔軟上限帯とデルタ柔軟下限帯の合計が、オペレータ設定
の上限値と下限値の間の範囲よりも大きくなると、重なる。これが生じると、２
つのハッシュ帯は、（オペレータ設定の下限値）＋［（デルタ柔軟下限帯）／（
デルタ柔軟上限帯＋デルタ柔軟下限帯）］に位置する線で接することになる。そ
のようなデルタ柔軟帯の重なり合いが生じると、ポインタ２９７で表される現在
値は、ハッシュ領域の交差点、すなわち擬似設定値で最適化すべきである。した
がって、図７Ｇに示すように、デルタ柔軟上限帯および下限帯は、静止（restin
g）値、すなわち擬似設定値に最適化されたプロセス変数を提供するように設定
される。デルタ柔軟上限帯対デルタ柔軟下限帯の範囲により、デルタ柔軟制限帯
の重なり合いのどこで現在値を最適化するかが決まることが、認識されよう。例
えば、デルタ柔軟上限帯がデルタ柔軟下限帯の２倍の大きさである場合は、上記
の計算、すなわち（オペレータ設定の下限値）＋［（デルタ柔軟下限帯）／（デ
ルタ柔軟上限帯＋デルタ柔軟下限帯）］で示される、デルタ柔軟帯の重なり合い
を表すハッシュ領域中のオペレータ設定の下限値から３分の２の上がった位置で
、最適化する。 【００９６】 ユーザは、アクセスすることができる制限値を様々な方式で操作することがで
きる。ユーザは、プロセス変数ゲージ２８０の右側に表示されるテキストフィー
ルド３０１〜３０２および３０３〜３０４を用いるなどして、従来様式のテキス
ト入力を使用することができる。あるいは、制限フラグ２９２、２９３を使用し
て、当該の制限を直接に操作することもできる。これは、例えば、制限フラグを
クリックして、それを新しい値までドラッグすることによって達成することがで
きる。ユーザが２つのオペレータ制限フラグを同じ値にドラッグすると、１本の
黒い線が表示され、２つの制限フラグを視覚可能にする。これは、設定値制御の
ためのインディケータとなる。ユーザがオペレータ設定の下限フラグ２９３をオ
ペレータ設定の上限フラグ２９２よりも大きな値へはドラッグできないようにす
ることが好ましく、またこの逆も同様であることが好ましい。変更に使用する技
術に関係なく、プロセス変数ゲージ２８０の右側のテキストフィールドは、制限
の変更を実施するか又は以前に表示されていた制限に戻すためにボタンインタフ
ェース２５８の「Ｅｎｔｅｒ（入力）」または「Ｒｅｓｔｏｒｅ（レストア）」
のボタンが作動されるまで、青になっている。 【００９７】 プロセス変数ゲージ２８０は、好ましくは連続的な多変数プロセスにおける、
特定のプロセス変数と関連付けられたパラメータを監視および操作するために使
用する。関連する情報の表現、例えばバーゲージと、制御可能なパラメータを変
更する機能を統合することにより、ユーザは困難な制御の変更を行うことができ
る。 【００９８】 多変数プロセス行列（マトリクス）表示領域２００は、多変数プロセス行列表
示２０１、およびプロセス変数詳細など他の表示を含む。これについては図１１
に示しており、この図を参照してさらに説明する。例えば、領域２００のタブセ
クション２１１の行列タブをクリックすると行列表示２０１が表示され、タブ領
域２１１のプロセス変数詳細タブをクリックまたは選択すると、プロセス変数詳
細表示２３０が図１１に示すように表示される。 【００９９】 多変数プロセス行列表示２０１は一般に情報のマトリクスアレイ（行列配列）
２１８を含み、これには、１つまたは複数の制御された変数と１つまたは複数の
操作された変数、または１つまたは複数のプロセス変数の１つまたは複数の特性
を記述する情報の間の少なくとも１つの関係を記述する情報が含まれる。１つま
たは複数の制御された変数２０４を行列配列２１８の第１の軸に沿って表示し、
１つまたは複数の操作された変数２０６を行列配列２１８の第２の軸に沿って表
示することが好ましい。さらに、図９に示すように、操作された変数２０６と同
じ軸に沿って外乱（disturbance）変数２０８も表示することができる。 【０１００】 制御される変数２０４、操作される変数２０６、および外乱変数２０８は、行
列（マトリクス）２１８の軸に沿って表示されるテキストラベルのセットである
。情報の行列配列２１８は、利得値、利得遅延プロット、遅延値、影響の方向な
どのような、制御される変数と操作される変数２０６との間の関係を記述する任
意の情報を含むことが好ましい。そのような情報は利得値４０８を含むことが更
に好ましい。制御変数２０４と操作変数２０６との間の関係を示す利得値行列は
、コントローラで使用するために少なくとも部分的に以前の表示で使用されてい
る。例えば、本明細書にその全体を参照として援用するハネウェル（Ｒ）ユーザ
ーズガイド（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｕｓｅｒｓ Ｇｕｉｄｅ）の９３ページに記
載されるように、操作変数、制御変数、および外乱変数の表の利得値を含む行列
配列が、表示画面に示される。 【０１０１】 図９に示す行列表示２０１は、知られている利得行列を用いている。例えば、
そのような利得行列配列２１８は、行によって配列された各制御変数に対しての
、カラムによって配列した操作変数と外乱変数の間の定常状態の利得値４０８の
表である。利得値４０８は大きさと符号の両方を有する。行列情報の複雑性を軽
減するために、利得値４０８を−／０／＋の記号で置き換えて、操作変数または
外乱変数が、利得の大きさを指定せずに制御変数に及ぼす方向的影響を示すこと
ができる。多数のプロセス変数のカラムまたは行の数が、使用可能な表示スペー
スを超える場合は、スクロールバー２１６および２１４を使用して、すべてのプ
ロセス変数へのアクセスを提供することができる。 【０１０２】 しかし、利得行列が知られているものの、本発明では、知られる利得行列と組
合せて追加または補助的な要素および／または技術を提供することにより、ユー
ザが利得行列を効果的に使用するためのツールを提供する。例えば、図９に示す
ように、選択されたプロセス変数は、選択されたカラムまたは行の全体の周りに
描かれる色付きの長方形によって、行列表示２０１においてハイライト表示する
ことができる。例えば、そのような選択されたプロセス変数は、「Ｃ３ ｙｉｅ
ｌｄ」およびそれに関連する行の周囲に構成された長方形４０６によって示され
る。このようにハイライト表示された行は、ユーザを特定のプロセス変数に集中
させ、また、下記でさらに説明するように、そのプロセス変数に関するより詳細
な情報を領域２５０に表示する。 【０１０３】 さらに、例えば、従来の利得行列で使用される別の補助的なグラフィカルツー
ルは、視覚的なキューとして作用する色の使用である。例えば、通常の状況では
、利得値は白い背景に黒のテキストで表示される。しかし、テキストの色および
背景の色は、視覚的なキューとして作用するように変えることができる。例えば
、行４０３、４０５で示すようなカラムまたは行におけるグレーアウトされた（
ｇｒａｙｅｄ−ｏｕｔ、灰色にされた）テキストは、そのプロセス変数が制御か
ら外されたことを示す。さらに、グレーアウトされた行またはカラムは、そのプ
ロセス変数が、コントローラに或る度合いの自由度を犠牲にさせる状態にあるこ
とを示すことができ、例えば、制御変数は、行４０２、４０４、およびカラム４
００に示すように設定値にまたは制限値までに制約される。またさらには、例え
ば、カラムのハイライト表示または行のハイライト表示の画面は、ツールバーの
プルダウンメニューから選択することができる。例えば、オプションの１つは、
グレーアウトした行またはカラムを表示して、或る変数が最終的解法式の一部で
はない状態、例えば、制御変数が制約されていない状態または操作変数が制約さ
れている状態などにあることを示すことである。さらに、別のオプションは、ユ
ーザが、コントローラの状態を改善するために変更することができる変数と関連
付けられた行またはカラムをハイライト表示することである（例えば、技術上の
ハードの制限内にあるオペレータ設定の制限における操作変数や、設定値に制約
された制御変数）。更に、他の注釈用の技術を追加することも、現在の技術を修
正してユーザアプリケーションに対応するようにすることもできる。 【０１０４】 さらに、多変数行列表示２０１の一部をなす補助的グラフィカルツールは、サ
マリーゲージ表示２１０であることが好ましい。サマリーゲージ表示２１０は、
複数のグラフィカルデバイス２１２を含む。グラフィカルデバイス２１２はそれ
ぞれ、それに対応するプロセス変数の状態を少なくとも表す。例えば、グラフィ
カルデバイス２１２は、それが表すプロセス変数の現在値の状態のどのようなグ
ラフィック表現でもよい。さらに、例えば、グラフィカルデバイス２１２は、特
定のプロセス変数の現在値と、プロセス変数に関連付けられた制限値の１つまた
は複数のセットとを組み合せたものに関するテキスト情報であってもよい。 【０１０５】 サマリーゲージ表示２１０は、行列表示２０１に表示される各プロセス変数に
ついてのグラフィカルデバイス２１２を含むことが好ましい。グラフィカルデバ
イスは、それが対応しているプロセス変数の近くに配置することが好ましい。こ
れは、例えば、ユーザが、グラフィカルデバイス２１２によって示されるプロセ
ス変数の状態と、行列配列２１８中の利得値の両方を視覚的に評価することがで
きるような位置である。グラフィカルデバイス２１２は、例えば、行列配列２１
８とプロセス変数の一覧との間などのような、プロセス変数のテキストによる一
覧のすぐ隣りにあることがさらに好ましい。グラフィカルデバイス２１２はそれ
ぞれ、サマリー用のグラフィカルデバイスまたは一般化したグラフィカルデバイ
スであることがさらに好ましい。これについては、下記で図１０との関連してさ
らに説明する。 【０１０６】 行列表示２０１はさらに、自由度インディケータ２１３を含む。自由度インデ
ィケータ２１３は、行列表示インタフェース２０１の上部左の隅に位置し、コン
トローラの状態（health、健康状態）の表示を提供する。自由度インディケータ
２１３は、利得行列２１８から延びる斜線、その線の端にある小さなボックス、
およびその線の両側にある１ディジットを含む。線の上部のディジット（常に正
の値として表される）は、制約または制限値にないコントローラ中の操作される
変数、すなわち制御される変数の制御に使用できる操作される変数の数のカウン
トである。線の下のディジット（負の数として表される）は、設定値に制約され
ている制御変数、または制約にある又は制約の外にある制御変数、すなわちコン
トローラ１４が対処すべき制御変数の数のカウントである。ボックス中の値は、
この正の値および負の値の合計を表し、自由度インディケータ値と呼ばれる。合
計が０より大きいか又は０に等しい限り、コントローラは制御変数をその設定値
に、またはその範囲内に保つことができる。合計が負の値になると、ボックスの
背景の色が特定の色、例えば紫に変わり、重要な移行が起きていることを示すよ
うにすることが好ましい。 【０１０７】 自由度を正確に計算する能力は、コントローラ中のすべての操作変数と外乱変
数とすべての制御変数との間の定常状態における利得係数の識別によって決まる
。これは「フル行列（full matrix）」と呼ばれる。フル行列は、プロセスの効
率的な制御には必要とされず、コストや計算的な複雑さの理由で得られないこと
がある。したがって、自由度の表示要素を生成するのに必要なデータは、すべて
のコントローラの具体例では入手することはできない。 【０１０８】 行列表示２０１の更なる機能は、行列表示２０１を、他の情報にアクセスする
ためのブラックボードとして使用できる機能である。例えば、コントローラ１４
中のすべてのプロセス変数が行列表示２０１に表されるので、行列表示２０１は
、より大きなインタフェースではナビゲーションツールとして使用することがで
きる。行およびカラム（列）は、プロセス変数の更に詳細な情報（例えば他の表
示領域における）にリンクすることができ、この情報には、マウスのダブルクリ
ックといったような選択機構によってアクセスすることができる。例えば、プロ
セス変数２０４、２０６、２０８のうち１つを選択すると、プロセス変数詳細お
よび変更ビュー表示インタフェース領域２５０に詳細な情報が表示され、これは
行列表示２０１と同一の画面上に示される。 【０１０９】 さらに、表示されるプロセス変数は、１つまたは複数の特性に応じてフィルタ
リングまたは分類することができる。この特性は、例えば、制限値への近接度、
最適化特性といったプロセス変数の特性、あるいは操作変数と制御変数との間で
の最も強い利得関係や正の利得関係などのようなプロセス変数間の関係の特性で
ある。１つまたは複数の特性に応じて分類する場合、行列表示に表示されるプロ
セス変数の順序が変えられ、例えば、或る変数が、変数の一覧表示の一番上に表
示される。フィルタリングを行った場合、フィルタリング基準を満たす特定のプ
ロセス変数だけが行列表示に表示される。 【０１１０】 さらに、行列表示２０１は、個々に実行される計算アルゴリズムに関する情報
を呈示するように機能することができる。例えば、感度分析により、変数プロセ
ス制限を、他のプロセス変数値の変更が行われる前に、どの程度緩和できるかを
決定することができる。この種の情報は、行列表示２０１にマップすることがで
きる。これは、すべてのプロセス変数が表され、利得がアルゴリズム自体にとっ
て重要な一要因であるためである。まとめると、行列表示２０１は、ユーザに有
用な情報を提供するための適切な背景を提供する。 【０１１１】 さらに、行列表示２０１は、スクロールバー４２１、または任意の他の操作可
能要素を含み、これらは、行列表示２０１およびサマリーグラフィカル表示２１
０に適用可能な時間枠を変更するのに使用することができる。例えば、それぞれ
のグラフィカルデバイス２１２で現在値を表す代わりに、過去の日付または将来
の日付に対しての値を表すことができる。 【０１１２】 行列表示２０１を使用すると、操作変数２０６または外乱変数２０８の変化が
制御変数２０４に及ぼす、定常状態での影響を予測することができる。そのよう
な情報は、ユーザが、制御変数における観察される動きの変化を起こしているの
が何であるかを理解するため、また、計画する操作が制御変数に及ぼすインパク
トを予測するための助けとなる。そのような有用性を提供するために、グラフィ
カルデバイス２１２は、それに対応するプロセス変数の近くに呈示することが好
ましい。 【０１１３】 一実施形態ではバブルゲージと呼ばれる、これらのサマリーグラフィカルデバ
イス２１２は、プロセス変数の状態をその制御パラメータおよび、オプションで
、その最適化パラメータメータの面から記述する簡単なグラフィカルデバイスで
ある。そのような簡単なグラフィカルデバイス２１２は、主に、プロセス変数の
現在値と、例えば、そのようなプロセス変数のオペレータ設定の制限および技術
上のハードの制限などのような１つまたは複数のユーザ定義の制限値との間の関
係の一般的な認識をユーザに与えるものである。そのような情報を簡単に呈示す
ることにより、ユーザには、制約に基づくコントローラ１４を支援するために制
限値を操作する余地がどこにあるのかが即座に示され、ユーザは、設定した制限
値との関係してプロセス変数の現在の状態を評価することができる。さらに、そ
のような簡単なグラフィカルデバイス２１２は、プロセス変数の現在値をその最
適化の目的の観点から示すために使用することができる。これにより、ユーザは
、特定のプロセス変数によってその目的がどれだけ満たされているかを評価する
ことができる。 【０１１４】 図１０に、サマリーグラフィカルデバイス４５２の説明用のセットを示す。こ
のサマリーグラフィカルデバイス４５２のセット、例えば、バブルゲージは、プ
ロセス変数の様々な状態を示すものである。一般に、サマリーグラフィカルデバ
イス４５２はそれぞれ、軸５０１と、ゲージ軸に表示される、対応するプロセス
変数のユーザ定義のプロセス制限値を表す少なくとも１対の上限要素及び下限要
素（例えば５００、５０２）とを含む。グラフィック形状５０４（例えば、バブ
ルゲージタイプのサマリーグラフィカルデバイスの場合は小さな中空の円）は、
そのプロセス変数のユーザ定義のプロセス制限値に対しての、例えば現在値など
のような、プロセス変数の状態をゲージ軸５０１上に表すのに使用される。すな
わち、グラフィック形状５０４は、軸５０１上の、そのプロセス変数の現在値を
示す位置に示される。プロセス変数の現在値を表すことが好ましい。しかし、現
在値に加えて、あるいは現在値の代わりに、予測される将来の値および／または
履歴の値を示してもよい。 【０１１５】 このように非常に簡潔な形態で、１つまたは複数の制限のセットに対してのプ
ロセス変数の状態、例えば、現在値、を表すことにより、ユーザは、特定のプロ
セス変数を迅速に評価することができる。さらに、プロセス変数の現在値を表す
グラフィック形状に加えて、説明用のサマリーグラフィカルデバイス４５２ｈ、
４５２ｉ、および４５２ｊに示すようなグラフィック記号を使用して、そのグラ
フィカルデバイスに対応するプロセス変数と関連付けられた最適化情報を表して
もよい。 【０１１６】 そのような例示的実施形態によって表される状態を説明するために、例示的な
サマリーグラフィカルデバイス４５２ａ〜ｊについてさらに詳細に説明する。サ
マリーグラフィカルデバイス４５２ａは、オペレータ設定の制限５０２および技
術上のハードの制限５００を示す通常の状態を表している。例えば、そのような
技術上のハードの制限値およびオペレータ設定の制限５０２は、ゲージ軸５０１
に対して直角に延びる平行線によって表すことができる。しかし、当業者は、そ
のようなオペレータ設定の制限５０２および技術上のハードの制限５００は、本
来簡単でユーザによる効果的な評価を可能にする任意のグラフィック要素で表せ
ることは認識されよう。例えば、平行線の代わりに、三角形、曲線、ポインタな
どの他のグラフィック要素を使用して、上記のような制限を表すことができる。
グラフィック形状５０４は、軸５０１上の位置に示され、そのグラフィックデバ
イスが対応するプロセス変数の現在値を表す。 【０１１７】 サマリーグラフィカルデバイス４５２ｂは、オペレータ設定の制限が技術上の
ハードの制限５００に設定された通常の状態を表す。この場合は、平行線が、ゲ
ージ軸５０１に沿ったサマリーグラフィックデバイスの外側の領域に、一般には
倍の太さで表示される。グラフィック形状５０４は軸５０１上の位置に示され、
このグラフィックデバイスが対応するプロセス変数の現在値を表す。例えば、こ
の例では、現在値は、技術上のハードの制限５００とオペレータ設定の制限５０
２の中央にある。 【０１１８】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｃは、技術上のハードの制限が定義され
ていない現在値の通常の状態を表す。したがって、サマリーグラフィックデバイ
ス４５２ｃには、オペレータ設定の制限を表す１セットの平行線５０２だけが示
される。グラフィック形状５０４は、軸５０１上の位置に示され、このグラフィ
ックデバイスが対応するプロセス変数の現在値を表す。例えば、この例では、現
在値は、技術上のハードの制限５００とオペレータ設定の制限５０２の中央にあ
る。 【０１１９】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｄは、１対のオペレータ設定の制限５０
２のどちらかの０．１％以内にある現在値を表す。そのような構成では、グラフ
ィック形状５０４は、オペレータ設定の制限を表す平行線の１つのすぐ隣りにあ
る。 【０１２０】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｅは、オペレータ設定の制限５０２をそ
の１％以上超えるが技術上のハードの制限５００内にあるプロセス変数の現在値
を表す。したがって、グラフィック形状５０４は、オペレータ設定の制限５０２
と技術上のハードの制限５００との間にある。 【０１２１】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｆは、設定値に制約されたプロセス変数
の通常の現在値を表す。そのような構成では、グラフィック形状５０４は、技術
上のハードの制限５００の間に設定され、そこに設定値の位置を示すために描か
れるウィングチップ５０６のついた１本の接線がある。グラフィック形状５０４
とともに任意の追加のグラフィック記号を使用して、設定値の位置を示してもよ
いことは認識されよう。例えば、ウィングチップ５０６のついた１本の接線では
なく、ゲージ軸５０１を指すポインタを使用してもよい。 【０１２２】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｇは、ワインドアップ状態（終わりの状
態、wound up state）にあるプロセス変数を表す。すなわち、この特定のプロセ
ス変数に影響する制限を有する他のプロセス変数は、制限に直面し、したがって
、この特定の変数がワインドアップされる。コントローラ１４を使用して、その
ようなワインドアップされたプロセス変数の状態を認識し、その発生をグラフィ
カルインタフェースに示すことができる。図１０に示すように、ワインドアップ
状態は、グラフィック形状５０４に近接する点線５０８で表している。グラフィ
ック形状５０４は、軸５０１上の位置に示され、このグラフィックデバイスが対
応するプロセス変数の現在値を表す。例えば、この例では、現在値は技術上のハ
ードの制限５００とオペレータ設定の制限５０２との間にある。ワインドアップ
状態が示されると、グラフィック形状の隣りに、変数が移動できない方向に、点
線が引かれる。この状態は、このプロセス変数には動かす余地があるように見え
るが、それがワインドアップされているの動かせないことを示す（例えば、ダウ
ンストリームの制御装置が、制御変数が許容できる制限内にあるものの、物理的
な制限に達している場合）。 【０１２３】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｈ、４５２ｉ、および４５２ｊはそれぞ
れ、ユーザ定義の制限の１つまたは複数のセットに対してのプロセス変数の現在
値を表す状態を含むだけでなく、特定のプロセス変数についての最適化情報を表
すグラフィック記号も含む。サマリーグラフィックデバイス４５２ｈは、技術上
のハードの制限５００、オペレータ設定の制限５０２、および最大にされるプロ
セス変数、または、すなわち、負の線形係数を有するプロセス変数を示す上限に
向けてのポインタまたは矢印５１０を含む。 【０１２４】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｉは、サマリーグラフィックデバイス４
５２ｈと非常によく似ているが、技術上のハードの下限を指す、または、すなわ
ち、正の線形係数を有するプロセス変数を表す矢印またはポインティングデバイ
ス５１２のグラフィック記号によって示すように、プロセス変数が最小にされる
点が異なる。 【０１２５】 サマリーグラフィックデバイス４５２ｊは、グラフィック形状５０４を含み、
さらにグラフィック記号５１４を有する。この場合のグラフィック記号は、例え
ば、十字であり、この特定のプロセス変数が非ゼロの２次係数を有することを示
し、オプティマイザがこのプロセス変数の静止値（resting value）を探してい
ることを示す。グラフィック形状５０４は軸５０１上の位置に示され、このグラ
フィックデバイスが対応するプロセス変数の現在値を表す。例えば、この例では
、現在値は、技術上のハードの制限５００とオペレータ設定の制限５０２との中
心にある。 【０１２６】 それぞれのグラフィックデバイス４５２についての軸５０１の端の点は固定さ
れ、それらは２つの目盛り範囲のうち１つを反映する。技術上のハードの制限値
を指定した場合は、目盛り範囲がその値の範囲に正規化される。技術上のハード
の制限値を使用できない場合、目盛り範囲は、オペレータ設定の上限値および下
限値のそれぞれの＋／−２０％を反映するように設定される。いずれの場合も、
軸に対して直角に引かれる制限の線がオペレータ設定の制限値を示すことが好ま
しい。一般に、技術上のハードの制限は、ダークグレーの直交線として描かれ、
線５４０および５４１で示すように複数のグラフィックデバイスを横切って伸び
る端の線の上に重ねられる。オペレータ設定の制限を表す線は、技術上のハード
の制限を表す線よりも短いことが好ましい。 【０１２７】 当業者は、この例で呈示する小さな中空の円５０４以外にも任意のグラフィッ
ク形状を使用して、ユーザ定義の制限のコンテクストで定義される正規化された
範囲のコンテクストにおけるプロセス変数の現在値を示してよいことを認識され
よう。さらに、本明細書中の前の例示的実施形態で使用したように、グラフィッ
ク形状と合わせて色分けを使用してもよい。例えば、色のセットのうちの一色（
例えばグレー）を使用して、プロセス変数の現在値が、オペレータ設定の制限（
サマリーグラフィックデバイス４５２ａ参照）の間にあることを示すことができ
る。また、プロセス変数の現在値がオペレータ設定の制限に近いときには（サマ
リーグラフィックデバイス４５２ｄ参照）、別の色（例えば黄色）をグラフィッ
ク形状に使用することができる。また、プロセス変数の現在値がオペレータ設定
の制限を超えた場合には（サマリーグラフィックデバイス４５２ｅ参照）、別の
色（例えば赤）を使用することができる。 【０１２８】 サマリーグラフィックデバイス４５２を使用することにより、プロセス変数の
挙動を、その制御の制限やその最適化の目的値の観点から監視することができる
。ユーザは、例えば、技術上のハードの制限またはオペレータ設定の制限などの
ような制限に関して、例えば、バブルなどのようなグラフィック形状の位置を認
識することによって、これを行うことができる。さらに、ユーザは、２セットの
制限値の間の関係を、それぞれの高い値と低い値の間のスペースを見ることによ
り、認識することができる。さらに、ユーザは、最適化キューおよび現在値の表
示を使用して、例えば、変数がその最適化の目標値を与えられて予想通りに作用
しているか否かを判定するなどのような、変数の最適化性能を評価することがで
きる。ここでも、予測される動きと観察される動きとの不一致があると、ユーザ
はさらに調査をすることができる。 【０１２９】 複数のプロセス変数に関する情報の他の種々の行列アレイを、図１１の説明図
で示すように表示してもよい。例えば、図１１では、ユーザがタブ「ＰＶ Ｄｅ
ｔａｉｌ（ＰＶ詳細）」を図９に示すタブ領域２１１から選択すると、各種の操
作変数、制御変数、および外乱変数についてのプロセス変数ゲージ２８０の行列
アレイ表示２３０が示される。同様に、図９に示すタブ領域２１１の「Ｔｒｅｎ
ｄ（トレンド、傾向）」タブを選択すると、図６の例えばプロット２５２に示す
ような、いくつかのトレンド履歴／予測プロットを含むトレンドビューを、表示
ビューに並列に配置することができる。同様に、図９に示すタブ領域２１１の「
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ（パラメータ）」タブを選択すると、詳細およびチューニン
グ用画面の表示が提供される。 【０１３０】 本明細書で引用するすべての特許および参考文献は、それぞれを個別に組み込
むようにその全体を援用する。本発明について、その好ましい実施形態を特定的
に参照して説明したが、当業者には容易に分かるように、本発明に対する変形形
態および改造形態を、特許請求の範囲内で作成することができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は、本発明による、グラフィカルユーザインタフェースを含むプロセスシ
ステムのブロック図である。 【図２】 図２は、図１に示すグラフィカルユーザインタフェースのデータ流れ図である
。 【図３】 図３は、図１のグラフィカルユーザインタフェースの構成要素を全体的に示す
画面表示である。 【図４】 図４は、図１のグラフィカルユーザインタフェースのオブジェクトモデルの概
観図である。 【図５】 図５Ａおよび図５Ｂは、図３に全体的に示すようなプロセス変数オーバービュ
ー表示領域のより詳細な図である。 【図６】 図６は、図３に示すようなプロセス変数の詳細および変更ビュー表示領域を示
すより詳細な図である。 【図７】 図７Ａ〜７Ｇは、図６に示すプロセス変数詳細および変更ビュー表示領域のプ
ロセス変数ゲージインタフェースをより詳細に示す図である。 【図８】 図８は、図３のプロセス変数詳細および変更ビュー表示領域において全体的に
示されるインタフェースのようなトレンドインタフェースを表す図である。 【図９】 図９は、図３に全体的に示すような多変数プロセス行列表示領域をより詳細に
示す図である。 【図１０】 図１０は、図９に示す行列表示で使用されるような、例えばバブルゲージなど
のサマリーグラフィカルデバイスのセットをより詳細に表す図である。 【図１１】 図１１は、図３に示す表示画面に示される利用可能な複数の画面からユーザが
選択できるプロセス変数詳細画面の図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｓ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ブレマー，ピーター・ティー アメリカ合衆国ミネソタ州55427，ゴール デン・ヴァリー，ユコン・コート 1298 Ｆターム(参考） 5E501 AC02 BA03 CA03 CB20 EA01 EA34 FA14 FA23 FA46 5H223 BB01 CC01 CC08 DD09 EE08 FF05

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも操作変数および制御変数を含む複数のプロセス変
   数の制御下で実施可能である連続多変数プロセスについてのリアルタイムのプロ
   セスの情報をユーザに提供するグラフィカルユーザ表示であって、 情報の行列アレイであって、前記アレイの第１の軸に沿って表示された制御変
   数のセットのうちの１つまたは複数の制御変数と、前記アレイの第２の軸に沿っ
   て表示された操作変数のセットのうちの１つまたは複数の操作変数との間の少な
   くとも１つの関係を記述する行列アレイと、 １つまたは複数のグラフィカルデバイスであって、各グラフィカルデバイスが
   前記制御変数のセットおよび前記操作変数のセットのうちの対応するプロセス変
   数に近接して位置し、さらに、各グラフィカルデバイスが前記対応するプロセス
   変数の少なくとも１つの状態を表す、グラフィカルデバイスと を備えるグラフィカルユーザ表示。 【請求項２】 前記行列アレイが、前記制御変数のセットの各々と前記各操
   作変数のセットの各々との間の関係を記述する情報を含む、請求項１に記載のグ
   ラフィカルユーザ表示。 【請求項３】 前記制御変数のセットの各々と前記操作変数のセットの各々
   との間の前記関係を記述する前記情報が、各操作変数に対する各制御変数のゲイ
   ン値を含む、請求項２に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項４】 前記多変数プロセスがさらに、前記第２の軸に沿って表示さ
   れる外乱変数のセットによって定義され、さらに、前記行列アレイが、前記制御
   変数のセットの前記制御変数の各々と前記外乱変数のセットの前記外乱変数の各
   々との間の関係を記述する情報を含む、請求項２に記載のグラフィカルユーザ表
   示。 【請求項５】 前記制御変数のセットの各制御変数と前記外乱変数のセット
   の各外乱変数との間の前記関係を記述する前記情報が、各外乱変数に対する各制
   御変数のゲイン値を含む、請求項４に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項６】 前記グラフィカルデバイスの各々が、前記制御プロセス変数
   のセットおよび前記操作変数のセットのうちの対応するプロセス変数に隣接して
   位置する、請求項１に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項７】 １つまたは複数の前記グラフィカルデバイスが、ユーザ定義
   のプロセス上限値およびプロセス下限値の少なくとも１つのセットに対する対応
   するプロセス変数の現在値を表す、請求項６に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項８】 少なくとも１つの前記グラフィカルデバイスが、 ゲージ軸と、 前記ゲージ軸に沿って配置され、対応する前記プロセス変数の前記現在値を表
   すグラフィカル形状と を含む、請求項７に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項９】 前記少なくとも１つのグラフィカルデバイスが、対応する前
   記プロセス変数のための前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値
   のセットを表す上限要素および下限要素の少なくとも１組をさらに含み、さらに
   、前記ゲージ軸に沿った前記グラフィカル形状が、制限値に対する対応する前記
   プロセス変数の現在値を表す、請求項８に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１０】 少なくとも１つの前記グラフィカルデバイスが、前記ゲー
   ジ軸に沿って表示される、対応する前記プロセス変数のための技術上のハードの
   上限および下限を表す上限要素および下限要素の第１の組と、前記ゲージ軸に沿
   って表示される、対応する前記プロセス変数のためのオペレータ設定のソフトの
   の限界を表す上限要素および下限要素の第２の組を含む、請求項９に記載のグラ
   フィカルユーザ表示。 【請求項１１】 対応する前記プロセス変数の現在値が、前記ユーザ定義の
   プロセス上限およびプロセス下限のセットの１つの或る割合内であるとき、前記
   グラフィカル形状が前記上限要素および下限要素の組の１つの制限要素に隣接し
   て位置する、請求項９に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１２】 対応する前記プロセス変数の現在値が、少なくとも所定の
   割合だけ、前記ユーザ定義の上限値および下限値のセットの外側であるとき、前
   記グラフィカル形状が前記上限要素および下限要素の組の外側に位置する、請求
   項９に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１３】 前記グラフィカルデバイスが、対応する前記プロセス変数
   の最適化特性を表すグラフィカル記号をさらに含む、請求項８に記載のグラフィ
   カルユーザ表示。 【請求項１４】 前記グラフィカルシンボルが、対応する前記プロセス変数
   が最大化されたことを表す、請求項１３に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１５】 前記グラフィカルシンボルが、対応する前記プロセス変数
   が最小化されたことを表す、請求項１３に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１６】 前記グラフィカルデバイスが、目標静止値にされている対
   応する前記プロセス変数を表すグラフィカル記号をさらに含む、請求項１３に記
   載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１７】 前記グラフィカルデバイスが、対応する前記プロセス変数
   が設定値に制約されることを表すグラフィカル記号をさらに含む、請求項８に記
   載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１８】 前記グラフィカルデバイスが、対応する前記プロセス変数
   がワインドアップされたことを表すグラフィカル記号をさらに含む、請求項８に
   記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項１９】 前記グラフィカル形状が、前記ゲージ軸に沿って位置する
   円である、請求項８に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２０】 前記グラフィカル形状が、色のセットのうちの、前記ユー
   ザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセットに対する対応する前記プ
   ロセス変数の現在値を反映する色を有する、請求項８に記載のグラフィカルユー
   ザ表示。 【請求項２１】 前記グラフィカル形状のための前記色のセットのうち１つ
   の色が、対応する前記プロセス変数の現在値が前記ユーザ定義のプロセス上限値
   およびプロセス下限値のセット内であること、対応する前記プロセス変数の前記
   現在値が前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセットの制限
   の或る割合内であること、および、対応する前記プロセス変数の前記現在値が前
   記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセット或る割合だけ外で
   あることを表す、請求項２０に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２２】 前記行列表示が情報の行およびカラムを含み、前記行が、
   前記操作変数のセットおよび前記制御変数のセットのうちの一方に対応し、前記
   カラムが、前記操作変数のセットおよび前記制御変数のセットのうちの他方に対
   応し、さらに、前記行およびカラムの１つまたは複数が、１つまたは複数の行お
   よびカラムに対応する前記プロセス変数の特性を表す特定の色である、請求項１
   に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２３】 表示された前記制御変数および操作変数のセットの各プロ
   セス変数が、選択された前記プロセス変数に関するより詳細な情報へのナビゲー
   ションのために選択可能であり、前記詳細な情報は前記行列アレイと同じ画面上
   に表示される、請求項１に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２４】 前記表示が、制御変数の制御に使用可能である操作変数の
   数と、設定値に制約されるか、又はユーザ定義の制限丁度又は制限外であり、コ
   ントローラによって対処される必要がある制御変数の数とを表すインジケータを
   さらに含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２５】 対応する前記プロセス変数の状態が、前記対応するプロセ
   ス変数の現在状態、過去状態または予測状態のうちの１つを含む、請求項１に記
   載のグラフィカルユーザ表示。 【請求項２６】 少なくとも操作変数および制御変数を含む複数のプロセス
   変数の制御下で実施可能であり、プロセスプラントで実行される連続多変数プロ
   セスに関するリアルタイムのプロセスの情報をユーザに提供するためのグラフィ
   カルユーザ表示を提供するためのコンピュータで実施する方法であって、 情報の行列アレイを表示するステップであって、前記情報の行列アレイは、前
   記アレイの第１の軸に沿って表示される制御変数のセットのうちの１つまたは複
   数の制御変数と、前記アレイの第２の軸に沿って表示される操作変数のセットの
   うちの１つまたは複数の操作変数との間の少なくとも１つの関係を記述する、ス
   テップと、 １つまたは複数のグラフィカルデバイスを表示するステップであって、各グラ
   フィカルデバイスは、前記制御変数のセットおよび前記操作変数のセットのうち
   対応するプロセス変数に近接して表示され、各グラフィカルデバイスは、前記対
   応するプロセス変数の少なくとも１つの状態を表す、ステップと、 前記１つまたは複数のグラフィカルデバイスを連続的に更新するステップと を備える方法。 【請求項２７】 前記行列アレイが、前記操作変数のセットの各操作変数に
   対しての前記制御変数のセットの各制御変数との間の関係を記述する情報を含む
   、請求項２６に記載の方法。 【請求項２８】 各操作変数に対する各制御変数の情報ゲイン値を提供する
   ステップをさらに含み、さらに、前記行列アレイを表示する前記ステップが、こ
   のゲイン値を前記行列アレイにおいて表示するステップを含む、請求項２７に記
   載の方法。 【請求項２９】 前記多変数プロセスがさらに、前記アレイの前記第２の軸
   に沿って表示される外乱変数のセットによって定義され、さらに、前記方法が、
   前記外乱変数のセットの各外乱変数に対しての前記制御変数のセットの各制御変
   数との間の関係を記述する情報を提供するステップと、そのような情報を前記行
   列アレイにおいて表示するステップとを含む、請求項２６に記載の方法。 【請求項３０】 前記外乱変数のセットの各外乱変数に対しての前記制御変
   数のセットの各制御変数との間の前記関係を記述する前記情報が、各外乱変数に
   対する各制御変数のゲイン値を含む、請求項２９に記載の方法。 【請求項３１】 １つまたは複数のグラフィカルデバイスを表示する前記ス
   テップが、前記グラフィカルデバイスの各々を、対応するプロセス変数に近接し
   て表示することを含む、請求項２６に記載の方法。 【請求項３２】 １つまたは複数のグラフィカルデバイスを表示する前記ス
   テップが、対応するプロセス変数の少なくとも現在状態を表す少なくとも１つの
   グラフィカルデバイスを表示するステップを含み、前記少なくとも１つのグラフ
   ィカルデバイスを表示する前記ステップが、 ゲージ軸を表示するステップと、 前記ゲージ軸に沿って配置され、対応する前記プロセス変数の現在値を表すグ
   ラフィカル形状を表示するステップと を含む、請求項２６に記載の方法。 【請求項３３】 前記少なくとも１つのグラフィカルデバイスを表示する前
   記ステップが、対応する前記プロセス変数のユーザ定義のプロセス上限値および
   プロセス下限値のセットを表す上限要素および下限要素の少なくとも１組を前記
   ゲージ軸に沿って表示するステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。 【請求項３４】 前記少なくとも１つのグラフィカルデバイスを表示する前
   記ステップが、対応する前記プロセス変数の技術上のハードの上限および下限を
   表す上限要素および下限要素の第１の組を表示するステップと、対応する前記プ
   ロセス変数のオペレータにより設定されたソフトの制限を表す上限要素および下
   限要素の第２の組を表示するステップとをさらに含む、請求項３３に記載の方法
   。 【請求項３５】 前記ゲージ軸に沿って配置される、対応する前記プロセス
   変数の現在値を表す前記グラフィカル形状を表示する前記ステップが、 対応する前記プロセス変数の前記現在値が、前記ユーザ定義のプロセス上限値
   およびプロセス下限値のセットの或る割合内にあるかどうかを判定するステップ
   と、 前記現在値がそのような或る割合内にあるとき、前記グラフィカル形状を前記
   上限要素および下限要素の組の１つに近接して表示するステップと を含む、請求項３３に記載の方法。 【請求項３６】 前記ゲージ軸に沿って配置される、対応する前記プロセス
   変数の現在値を表すグラフィカル形状を表示する前記ステップが、 対応する前記プロセス変数の前記現在値が、少なくとも所定の割合だけ、前記
   ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセットの外側であるかどう
   かを判定するステップと、 前記現在値が前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセット
   の外側であるとき、前記グラフィカル形状を前記上限要素および下限要素の組の
   外側に表示するステップと を含む、請求項３３に記載の方法。 【請求項３７】 対応する前記プロセス変数の最適化特性を表すグラフィカ
   ル記号を前記ゲージ軸に沿って表示するステップをさらに含む、請求項３２に記
   載の方法。 【請求項３８】 前記グラフィカル記号が、最大化される対応するプロセス
   変数を表す、請求項３７に記載の方法。 【請求項３９】 前記グラフィカル記号が、最小化される対応するプロセス
   変数を表す、請求項３７に記載の方法。 【請求項４０】 前記グラフィカル記号が、目標静止値にされる対応するプ
   ロセス変数を表す、請求項３７に記載の方法。 【請求項４１】 前記グラフィカルデバイスを表示する前記ステップが、設
   定値に制約される前記プロセス変数を表す追加のグラフィカル形状を表示するス
   テップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。 【請求項４２】 前記グラフィカルデバイスを表示する前記ステップが、ワ
   インドアップされる前記プロセス変数を表す追加のグラフィカル形状を表示する
   ステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。 【請求項４３】 前記グラフィカル形状を表示する前記ステップが、前記グ
   ラフィカル形状を、対応する前記プロセス変数の前記現在値の前記状態を反映す
   る色で表示するステップを含む、請求項３２に記載の方法。 【請求項４４】 前記グラフィカル形状のための色のセットのうち１つが、
   前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセット内にある対応す
   る前記プロセス変数の現在値、前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス
   下限値のセットの制限の或る割合内にある対応する前記プロセス変数の現在値、
   および、前記ユーザ定義のプロセス上限値およびプロセス下限値のセット或る割
   合だけ外にある対応する前記プロセス変数の現在値のうち１つを表す、請求項４
   ３に記載の方法。 【請求項４５】 前記行列アレイを表示する前記ステップが、情報の行およ
   びカラムを含む行列アレイを表示するステップを含み、前記行が、前記操作変数
   のセットおよび前記制御変数のセットのうちの一方に対応し、前記カラムが、前
   記操作変数のセットおよび前記制御変数のセットのうちの他方に対応し、さらに
   、前記方法が、前記行およびカラムの１つまたは複数を特定の色で表示するステ
   ップを含み、前記特定の色は、このような行またはカラムに対応する前記プロセ
   ス変数の特性を前記特定の色で表す、請求項２６に記載の方法。 【請求項４６】 表示された前記制御変数および操作変数のうちの１つを選
   択するためのユーザ入力を受信すステップと、 前記プロセス変数のうちの選択されたものについてのより詳細な情報を、前記
   行列アレイと同じ画面上に表示するステップと を含む請求項２６に記載の方法。 【請求項４８】 制御変数の制御に使用可能である操作変数の数を判定する
   ステップと、 設定値に制約される、又はユーザ定義の制限丁度または制限外でありコントロ
   ーラによって対処される必要がある制御変数の数を判定するステップと、 判定された前記操作変数の数と判定された前記制御変数の数との間の関係を表
   すインジケータを表示するステップと を含む請求項２６に記載の方法。 【請求項４９】 対応する前記プロセス変数の前記状態が、対応する前記プ
   ロセス変数の現在状態、過去状態または予測状態のうちの１つを含む、請求項２
   ６に記載の方法。 【請求項５０】 複数のプロセス変数を、それに関連付けられた１つまたは
   複数の特性に応じてソートするステップと、 表示された前記プロセス変数の順序を、前記プロセス変数のソートに応じて変
   更するステップと をさらに含む請求項２６に記載の方法。 【請求項５１】 複数のプロセス変数を、それに関連付けられた１つまたは
   複数の特性に応じてフィルタリングするステップと、 前記複数のプロセス変数のうちの或るものを、その前記フィルタリングに基づ
   いて表示するステップと をさらに含む請求項２６に記載の方法。 【請求項５２】 少なくとも操作変数および制御変数を含む複数のプロセス
   変数の制御を介して制御される、プロセスプラントで実行される連続多変数プロ
   セスに関する、リアルタイムのプロセスの情報をユーザに提供するためのグラフ
   ィカルユーザ表示を提供するコンピュータ実施の方法であって、 制御変数の制御に使用可能である操作変数の数を判定するステップと、 設定値に制約される、あるいはユーザ定義の制限丁度または制限の外にある制
   御変数の数を判定するステップと、 判定された前記操作変数の数と判定された前記制御変数の数との間の関係を表
   すインジケータを表示するステップと を備える方法。 【請求項５３】 情報の行列アレイを表示するステップであって、前記情報
   の行列アレイは、前記アレイの第１の軸に沿って表示される１つまたは複数の制
   御変数および前記アレイの第２の軸に沿って表示される１つまたは複数の操作変
   数の少なくとも１つの特性を記述する、ステップと、 １つまたは複数のグラフィカルデバイスを表示するステップであって、各グラ
   フィカルデバイスは、前記制御変数のセットおよび前記操作変数のセットのうち
   対応するプロセス変数に近接して表示され、各グラフィカルデバイスは、対応す
   る前記プロセス変数の少なくとも１つの状態を表す、ステップと を更に含む請求項５２に記載の方法。