JP2016525251A - プラントトポロジのモデルデータを生成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも1つのサブ部分(144、146、148、150)を有するプラントのモデルデータを生成する方法に関し、・トポロジ情報を含む其々のサブ部分(144、146、148、150)に関するHMIの少なくとも1つの其々の図(10)を用意し、・其々の図(10)をコンピュータ可読形式へ転換し、・其々の転換された図(10)をコンピュータのデータ記憶装置にインポートして、そこから其々のサブ部分(144、146、148、150)のモデルデータを抽出し、モデルデータが其々のサブ部分のトポロジを記述し、・コンピュータのインターフェースにモデルデータを供給し、前記図(10)からモデルデータを抽出する処理が、・プラントオブジェクト(12、18、20、22、24、26、28、30、32)の検出及び・プラントオブジェクトの結合(52、54、56、58、92、94)の検出を含む。

Description

本発明は、少なくとも1つのサブ部分を有するプラントのモデルデータを生成する方法に関するものである。

たとえばプロセス工業といったプラントは、一般に多くの整合したサブ部分を備えることが知られている。プラントのサブ部分は、通常は、さらなる製造のための物質の混合など、全体の生産プロセスのサブタスクに関連している。そのようなサブタスクは、大抵の場合、他のサブタスクから、ある程度、むしろ独立しているので、プラントのそれぞれのサブ部分は、しばしば互いに独立して計画され、様々な下位の製造業者によって実現されることさえあり得る。また、それぞれの制御システムは、一般的には互いに独立して計画され、プラントのそれぞれのサブ部分に関連付けられ、最終的なエンジニアリング段階において、全体のプラントのための複雑な制御ネットワークへと整合する。

したがって、今日のプロセス工業で大いに必要とされる複雑なネットワーク解決策および分散型制御システムには、多種多様のフィールドバスシステムと、コントローラと、サーバおよびワークステーションPCと、プロセス制御ソフトウェアと、デバイスと、設計、管理、および保守が非常に複雑なさらに多くの部品とが含まれる。それに加えて、プロセスプラントの複雑さが増す。これによって、解決策を扱うのが非常に困難になり、もちろんエンジニアリングの間に多くの時間を要する。プロセスプラントにおいて複雑さが増すと同時に自動化エンジニアリングのための時間が短縮されることにより、エンジニアリングにおける自動化のより高度な要件が展開される。

プラントのための複雑なネットワークに対する解決策のエンジニアリングの公知の手法には、一般的には、プロセスエンジニアリングおよびフロントエンドエンジニアリングならびに設計段階からの、コンピュータ解釈可能な(半ば)形式化された情報表現に基づくものがある。標準化され、ある程度は整然としたフォーマットが利用可能であり、データ交換用に都合よく構成された方法が公開されているが、そのプロセス仕様は、標準化されたコンピュータ可読フォーマットで提供されていない。そのような標準化されたフォーマットには、たとえば
・IEC62424のCAEX、
・IEC62714のAutomationML、または
・IS015926のXMpLantがある。

異なる部門の境界、さらには会社の境界にわたる、自動化エンジニアリングとプロセスエンジニアリングの間のインターフェースは、通常、構造化されたやり方では実施されてないが、各仕様は、紙に印刷され、または「PDF」または「JPG」などの標準的なコンピュータ記憶フォーマットに書き込まれ、それらの様式でやりとりされる。したがって、プラントの全体の機能、さらにはその単一のサブ部分のトポロジを記述するプラントのモデルデータは、存在するとしても、一般的にはエンジニアリングの最終段階でないと入手できない。

不利なことに、この現況技術の範囲内では、エンジニアリングプロセスの初期段階で既に入手可能なプラントのモデルデータがないと、そのすべてのサブ部分に関する複雑な生産プラントの全体を検討することができない。したがって、プラントのサブ部分の設計の障害は、存在するとしても、エンジニアリングプロジェクトのかなり遅いステージでないと検出されないであろう。この現況技術に基づき、本発明の目的は、好ましくはエンジニアリングの早い段階で既にプラントのモデルデータを生成し、その結果、複雑なプラントの、整合したサブ部分の全体の検討も、エンジニアリングプロセスの初期段階で可能にする方法を提供することである。本発明の方法は、稼働中のプラントの生産プロセスの間にも利点になるであろう。

この問題は、前述の種類の方法によって解決される。この方法は、
・トポロジ情報を含んでいるそれぞれのサブ部分に関するHMIの、少なくとも1つのそれぞれの図を用意するステップと、
・必要に応じて、それぞれの図をコンピュータ可読形式へと転換するステップと、
・それぞれの転換された図をコンピュータのデータ記憶装置にインポートするステップであって、好ましくは、そこから、それぞれのサブ部分のモデルデータが、自動的に抽出され、それぞれのサブ部分のトポロジを少なくとも部分的に記述するステップと、
・コンピュータのインターフェースにモデルデータを供給するステップであって、図からモデルデータを抽出するステップが、
・プラントオブジェクトの検出、および
・プラントオブジェクトの結合の検出を含むステップとによって特徴付けられるものである。

本発明の根本概念は、プラントトポロジモデルの生成のために、人間マシンインターフェース(HMI)に存在するグラフィックスおよびオブジェクト情報を再利用することにある。すべての情報がHMIにあるとは限らないが、少なくとも大部分はHMIから生成され得る。

サブ部分が、一般的には互いに個々に設計されているので、プラントのサブ部分のHMIは、一般的にはプラントのエンジニアリング段階の初期段階で利用可能である。HMIは、プラントの動作中のさらなる相互作用のためにユーザに示されるグラフィックである。プラントのそれぞれのサブ部分に関する概要をユーザに提示するために、サブ部分のトポロジの情報はHMIの中に含まれている。プラントの動作中に、HMIは、一般的には温度、質量流量、エネルギー消費またはそのようなものなど、プラントのそれぞれのサブ部分の実際の動作パラメータに関する実際の値も含む。構造図も、プラントのサブ部分のトポロジに関する適切な情報を含み得る。

たとえばPCS(プロセス制御システム)オブジェクトを含んでいるメタ言語においてHMIの図が利用可能であり得、その結果、そこから追加の情報を導き出すことができる。HMIの図のコンピュータ可読形式への転換は、好ましくはコンピュータ可読グラフィック形式への転換を意味し、その結果、パターンまたは文字を認識する方法が、それに対して適用され得る。「PDF」または「JPEG」ファイルばかりでなく、HMIの図のメタ言語の記述も、一般的には既に適切なコンピュータ可読形式であり、たとえば、紙上のプロットは、スキャンすることによってコンピュータ可読形式に転換する必要がある。プラントの生産プロセス中に、HMIのスクリーンショットも、プラントのモデルデータを生成するのに適切な情報を含む。

モデルデータを抽出するステップは、プラントオブジェクト(ノード)を検出するステップおよび結合(分岐)を検出するステップの、2つの主要なステップを含む。

第1のステップでは、(センサおよびアクチュエータを意味する自動化システムの観点から)アクティブオブジェクトを識別する必要がある。それらをHMIの図に描く、いくつかの一般的な方法がある。最も一般的な方法は、PCSオブジェクトに対する直接参照を用いるものである。PCSオブジェクトは表示要素をもたらし、表示要素はグラフィックで再利用され得る。したがって、アクティブオブジェクトは、表示要素がPCSオブジェクトに対する参照かどうか検査することによって識別され得る。

センサの値を表示する別の一般的な方法には、値表示器を用いるものがある。値表示器には、一般的には値自体および単位の2つのフィールドがあり、対応するPCSオブジェクトの変数に結合され得る。変数が結合されるとき、含まれるPCSオブジェクトに対する参照もあり、変数に対するリンクをたどることによって同様に評価され得る。

類似の方法をアクチュエータに対して用いることができ、アクチュエータの状態が変化するとき変色するアクチュエータシンボルがしばしば用いられ、たとえば電動機がオンになるとアクチュエータシンボルが灰色から緑色へと変化する。ここで、対応するPCSオブジェクトとPCSオブジェクトタイプとを検出するために、変数に対する参照も用いられ得る。

センサおよびアクチュエータに加えて、表示に使用されるコントローラが検出され得る。コントローラが、通常そのオブジェクトに特別なシンボルも与えることによって、PCS内部のコントローラのオブジェクトが識別され得る。

オブジェクトの検出に加えて、いくつかのオブジェクトタイプも識別され得る。通常、プラントオブジェクトのタイプを、PCSオブジェクトのみから識別することはできない。たとえば、弁またはポンプに関する特別なオブジェクトタイプを有する可能性があるが、通常は、プラントオブジェクトは、標準的な電動機オブジェクトを用いて制御され、または、単にPCSのI/O信号オブジェクトによって表される。したがって、センサまたはアクチュエータの場合、「一般的な」タイプは、PCSオブジェクトタイプを用いて、それをプラントオブジェクトのタイプにマッピングすることによって識別され得るが、圧力伝送器またはポンプといった「特定の」タイプは、詳細情報を評価することによってのみ識別され得る。

本発明によるこの方法では用いられる可能なソースは、オブジェクトの表示タイプである。オペレータ画面は、プロセスに関する詳細なビューをオペレータに示すように開発されており、したがってポンプシンボルはポンプに対して用いられ、ファンシンボルはファンに対して用いられると想定される。これ故に、オブジェクトのタイプと組み合わせた表示シンボルがプラントオブジェクトのタイプにマッピングされ得、したがって特定のタイプを識別するのに用いられ得る。

センサについては、大部分のセンサが、値を視覚化するために同一の表示タイプを用いるので、別の方法が用いられる可能性がある。特定のセンサタイプに対して用いられるシンボルもあり、たとえばレベルセンサにはレベル表示が用いられるが、一般的には値表示器は同一に見える。したがって、センサタイプを識別するために、値表示器の単位を用いることが提案されている。単位は、通常はセンサタイプに固有のものであり、たとえば圧力には「バール」が用いられ、温度には「℃」が用いられる。これに基づいて、特定のセンサタイプが識別され得る。また、それらの単位は、特定のタイプに容易にマッピングされ得る。アクチュエータが単純な値表示器を用いて設計されていれば、同じ原理が同様に適している。特定のタイプのプラントオブジェクトを識別する別の可能性には、時々表示器に示される、またはPCSオブジェクトのタグ名称の範囲内に示される接頭語を用いることがある。

HMIは、センサ、アクチュエータ、またはコントローラの属性を必ずしも完全に記述するとは限らないが、いくつかの非常に重要な属性がHMIから収集され得る。稼働中のプラントのオブジェクトに関する最も重要な属性は、アクチュエータに関するものである。アクチュエータ、特にポンプ、ファン、送り装置および類似のオブジェクトの動作方向は重要なものである。動作方向は、シンボルの回転を含めることによって、アクチュエータのシンボル方向から得られる。したがって、回転を加えたシンボル方向が動作方向である。動作方向は、オブジェクトに関して記憶され、後にアクチュエータの入口および出口に対して材料の流れ(パイプ)を結合するのに用いられ得る。

HMIに暗黙的に含まれている別の重要なオブジェクト属性にはアクチュエータのタイプがある。PCSオブジェクトおよび結合されている信号/変数のタイプに対する可変結合を識別することにより、アクチュエータが連続的なものか、離散的なものか、論理的なものか、評価することができる。この情報もプラントトポロジのオブジェクト表現に記憶され得る。

流れ図およびプラントオブジェクトの基本的なオブジェクトタイプに加えて、一般的な属性も同様に収集され得る。トポロジモデルに含まれ得る重要な態様は、材料の流れにおける、パイプを通って流れる媒体のタイプである。この情報も、同様にHMIに含まれていることが多い。

本発明による方法のさらなる変形形態によれば、プラントオブジェクトの結合部を通って流れる材料を記述するさらなるモデルデータを生成する追加のステップが予測される。

稼働中のプラントのオブジェクトが識別された後に、材料貯蔵所オブジェクトを識別する必要がある。材料貯蔵所は、通常はプロセス工業のタンクである。HMIの範囲内で、タンクは、閉鎖タンク、開放タンク、コーンタンクなどの様々なやり方で設計され得る。タンクのすべてに共通なことは、タンク本体を有することである。タンク本体は、通常は個別のグラフィックとして設計され、その後、底部および頂部がプロセスプラントタンクに適合するように個々に設計される。したがって、タンクは本体を使用することによって識別され、重複する頂部または底部が見いだされるとき、それらはタンクオブジェクトに含まれる。したがって、材料貯蔵所を識別するのに、グラフィックシンボルのタイプが用いられる。

タンクの個々の表現に基づいて、さらなる属性を抽出することができる。タンクが開放型であるか閉鎖型であるか識別することができ、いくつかのアルゴリズムにとっては知るのが重要なことである。たとえば、タンク本体の上にタンクトップシンボルがあれば、タンクは閉鎖タンクと想定される。タンクトップがなければ、タンクは開放タンクと想定される。この想定も、HMIが、現実に近いプラントの概観を提示するように設計されているという事実に基づくものである。したがって、このように想定することができる。

次のステップで、ラインおよびパイプのグラフィカルシンボルに基づいて材料の流れが識別される。ラインとパイプは、どちらもいくつかのポイントによって表され、中間にそれぞれのセグメントを伴う。各ポイントが、パイプのコーナーを記述する。そのため、第1のステップとして各シンボルが収集され、パイプをセグメントに分離するためにポイントの座標が用いられる。それぞれのセグメントはパイプの一部分であり、セグメントの先頭および終端に関する正確な2つのグラフィカルポイント/2つの座標対を有する。

各パイプの各セグメントに関して、そのセグメントに触れているかまたはその一部分を隠しているアクチュエータシンボルまたは材料貯蔵所シンボルがあるかどうか、評価される。アクチュエータシンボルまたは材料貯蔵所シンボルがパイプセグメントに触れている場合、このパイプセグメントの座標は、シンボルの輪郭座標がシンボルに適合するように再計算される。シンボルがパイプセグメントの一部分を隠している場合、パイプセグメントは、シンボルの輪郭に先頭座標/末尾座標がある2つのパイプセグメントへと分割される。

パイプセグメントに触れている、またはパイプセグメントを隠しているシンボルに関する情報が記憶される。この情報は、後に、プラントオブジェクト(シンボルによって表される)が、隠された、または触れられたパイプセグメントに結合されるということを記憶するのに用いられる。この評価が終了したとき、それぞれの新規のパイプセグメント(セグメントが最初から2つ以上のセグメントに分割されている場合には新規である)には、少なくとも1つのプラントオブジェクトまたは材料貯蔵所オブジェクトが結合されている。2つ結合されている場合、このパイプセグメントをさらに評価する必要はない。1つ結合されている場合、このセグメントが別のセグメントに結合されているかどうか評価される。この場合、2つのセグメントが単一のセグメントへと組み合わされる。

プロセスで用いられる様々な媒体タイプの可視化を設計する一般的な方法は、パイプおよびラインに対する色符号化を用いるものである。たとえば、空気を含んでいるパイプは水色のラインを用いて視覚化され得るであろう。オイルを含んでいるパイプは茶色のラインを用いて視覚化され得るであろう。したがって、ユーザは、様々な媒体に関するライン色を構成することができ、これによって、本発明による方法は、たとえば水については青色のライン、ガスについては橙色のラインといった具合に、パイプを通って流れる媒体に関する情報を抽出することができるであろう。したがって、たとえば青色のパイプの媒体タイプは水に設定され得、橙色のラインの媒体タイプはガスに設定され得る。

それぞれのシンクとソースの中間の流れの検出は有益な情報であり、たとえばプラントトポロジの中間の様々なサブ部分に関連する境界結合を見いだすのに用いられ得る。

そのような方法を用いることにより、材料の流れに関する図表が生成される。図表は、(終端における)ノード(アクチュエータ、材料貯蔵所、...)および縁端部(パイプセグメント)から成るものである。初期に動作方向が評価されているのは特別なアクチュエータのみであるため、図表は必ずしも有向図表ではない。その場合、たとえばポンプの場合、図表のこの部分が、その縁端部においてそれぞれの方向を既に含んでいる。

材料の流れの生成の最後の部分として、アクチュエータが、取り付ける必要のある材料貯蔵所に直接結合される。それらの結合を生成するために、材料貯蔵所を取り巻く一定の領域が、アクチュエータシンボルのオーバーラップを求めて検索される。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、プラントオブジェクトの結合部を通る情報の流れを記述するさらなるプラントトポロジのモデルデータを生成する追加のステップが含まれる。プラントトポロジの重要部分を表す別の図表には、情報の流れがある。情報の流れは、たとえば材料の流れに対するセンサの結合、ならびに制御オブジェクト、センサ、およびアクチュエータの間の結合(制御ループ)を示す。HMIでは、通常は、重要な制御ループのみが表示される。それにもかかわらず、重要な制御ループに関する情報の流れは、プラントトポロジにおいて抽出されて再利用され得る。

信号接続のために用いられる様々な表記法がある。信号接続は、HMIの範囲内で、センサの値表示器をパイプまたは材料貯蔵所に非常に近く描くことによって暗示的に示され、または特別な、かすめるラインが用いられる。そのような場合、材料貯蔵所に対するアクチュエータの結合のためのものと類似の手法が用いられ得る。パイプの辺りの周辺地域が、センサシンボルを求めて検索される。センサシンボルが見いだされると、センサがこのパイプにおいてプロセス値を測定していると想定され得る。センサとパイプの間の信号接続が生成され得る。どこで値が測定されているか定量的に評価することはできないが、少なくとも定性的には、パイプの特定エリアに対する結合を生成することができる。

方法のこの変形形態が時にはあまり正確ではなく、他の表記法も用いられるので、パイプに対する信号接続は、可能であれば他の表記法から生成されるべきである。パイプに対するセンサの結合を視覚化する(測定点を視覚化する)一般的な方法には、特別に描かれたラインを用いるものがある。それらのラインは、通常は、点線もしくは破線であり、または特定の色で描かれる。

ユーザによる信号接続パイプの可視化を単純に構成することにより、パイプラインと信号ラインの間がアルゴリズムによって区別され得る。記述された手続きを用いることにより、HMIの視覚化された情報の流れが生成され得る。制御符号の、視覚化されていない多くの結合があるので、これは完全なものとして扱うことができない。それにもかかわらず、それらの図表は最も重要な結合として扱われ得、したがってトポロジモデルのこの部分に含まれるべきである。

材料の流れと同様に、アクティブオブジェクト(センサ、アクチュエータおよびコントローラ)間の結合が求められ得る。これによって、タンクまたはパイプにおける測定点が評価され得るばかりでなく、完全な制御ループの結合も暗示的に評価される。それらの結合は、モデルデータに同様に記憶され得る。材料の流れ図とは対照的に、情報の流れ図は、情報の流れが常に1つまたは複数のセンサから1つまたは複数の制御ユニットを介して1つまたは複数のアクチュエータに向かうものであるので、有向である。

加えて、信号が検出されて情報の流れが生成されるとき、PCS信号に対する直接参照が生成され得る。情報の流れは、パイプに対する信号の重要な結合を含んでおり、したがって、その信号は特定のパイプにおけるプロセス値を測定するのに用いられることが知られている。これは、後にプロセスオブジェクトとPCSオブジェクトの間の結合を生成するのに用いられ得る。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、プラントオブジェクトの結合部を通るエネルギーの流れを記述するさらなるプラントトポロジのモデルデータを生成する追加のステップが含まれる。その主要な手続きは、それぞれ材料の流れの検出、情報の流れの検出のものに同等である。

本発明の方法のさらなる実施形態によれば、プラントの少なくとも2つの異なるサブ部分に関してHMIのそれぞれの図が用意され、モデルデータが、それぞれのサブ部分の境界結合も少なくとも部分的に記述し、
・少なくとも2つの異なるサブ部分のそれぞれの関連するシンクおよびソースを識別することによって、関連する境界結合を識別するステップと、
・それぞれのサブ部分のモデルデータをプラントトポロジのモデルデータへと一緒に合成するステップであって、それぞれの関連する境界結合が流れによって連結されるステップとの追加のステップが予測される。

プラントのサブ部分内の情報の流れおよび/または材料の流れの図表が生成されるとき、重要なモデル境界が欠落している。材料の流れは、開いたパイプのどこかから始まって開いたパイプのどこかで終わる。ほとんどの場合、モデルの境界は重要である。したがって、それぞれのサブ部分のモデルデータを、全体のプラントトポロジを記述するプラントのトポロジデータへと互いに組み合わせることができる。これらの境界は、(恐らく他のHMIから生成された)他のモデル部分との結合を示し、したがって非常に重要である。

情報の流れは、通常は先頭および末尾を有し、制御ループに似て、先頭はセンサであって末尾はアクチュエータであるが、材料の流れにはそれらの境界がない可能性がある。したがって、モデル境界を閉じるために材料のソースおよび材料のシンクを生成する必要がある。

材料のソースおよび材料のシンクを生成するために、材料の流れを再び評価する必要がある。開いた結合(単一のノードのみに結合されている材料の流れ図のすべての縁端部)を有するパイプはさらに評価する必要がある。単一のアクチュエータまたは材料貯蔵所のみに結合されているパイプが見いだされたとき、通常は材料の流れの方向を視覚化するために用いられる矢印が、パイプの開放端においてソースまたはシンクを生成する必要があるかどうか評価するために用いられ得る。

加えて、動作方向を有するアクチュエータが使用される場合、パイプの内部の材料の流れの方向も明白であり、したがって、アクチュエータに対する結合によって、開いた末尾がシンクまたはソースに結合されるべきかどうか評価され得る。シンクおよびソースが首尾よく識別されたとき、材料の流れの図表は同様に有向であり、すべての縁端部がノードに結合される。

本発明の好ましい実施形態によれば、図からモデルデータを抽出するステップは、少なくとも部分的にはパターン認識の方法を用いることによって行われる。HMIの図のコンピュータ可読形式は好ましくはグラフィック形式であり、したがって、オブジェクトおよび結合に関する一般的なグラフィック形式は、パターン認識の方法により、たとえば人工ニューラルネットワークを使用して検出され得る。一般的には、パターン認識の方法は、弁、送り管セグメント、タンク、ポンプ、駆動機構、センサまたはそのようなものなどのプラントのオブジェクトおよび/または結合を検出することが予測される。

本発明のさらなる実施形態によれば、図からモデルデータを抽出するステップは、少なくとも部分的には文字認識の方法を用いることによって行われる。一般的には、文字認識の方法は、HMIの図の中の値表示器から、値の数字と、「℃」、「l/min」、または「kg」などのそれぞれの物理的単位とを検出するように予測される。前述のように、物理的単位は、たとえば、プラントオブジェクトに対する、図の中でそれぞれのプラントオブジェクトの近辺にあるかどうかといった指定を可能にする。原理的には、文字認識の方法もパターン認識に基づくものである。

本発明のさらなる実施形態によれば、それぞれのHMIの図の中で互いに図的に接触している検出されたプラントオブジェクトおよび/または認識された文字は、実現可能なプラントトポロジへとそれらを組み合わせるのが有益であるかどうか自動的に検査される。たとえばHMIの図の中でグラフィカルシンボルとして電動機が検出された場合、物理的単位「kg/min」を含んでいるバリューフィールドは、電動機のデータと組み合わせるのに適していない。その上、物理的単位「kg/min」を有するバリューフィールドが、たとえばパイプに近接近して配置されている場合には、パイプとそれぞれの質量流量の結合を想定することは適切である。1つのパイプセグメントがコーナーの範囲内の別のパイプセグメントに触れている場合も、両方のパイプセグメントを組み合わせるべきであると想定するのは適切である。

本発明のさらなる実施形態によれば、検出されたプラントオブジェクト、結合および/または文字は、検査結果が肯定的であれば、プラントモデルデータの中で組み合わされてそれぞれ連結される。したがって、関連するオブジェクト、オブジェクトの部分または結合の自動的結合が可能になり、実現可能性の検査によって、不適当な関連付けが主に回避される。

場合によっては、すべてのプラントオブジェクトについて、バリューフィールドからの結合および/または文字に対するプラントオブジェクトの結合または関連付けをそれぞれ自動的に検出することは不可能である。そのような場合、本発明のさらなる変形形態によれば、図からモデルデータを抽出するステップは、アプリケーションプログラムインターフェースを用いることによって少なくとも部分的に行われると予測される。そのような場合、ユーザは、特定の特性を手動でプラントオブジェクトまたは結合に関連付けることができる。

本発明のさらに有利な実施形態は、従属請求項で言及される。

次に、本発明を、例示的実施形態によって、添付図面を参照しながらさらに説明する。

プラントのサブ部分を表すHMIの例示の図である。 例示の材料の流れ図である。 例示の情報の流れ図である。 プラントの連結されたサブ部分の例示的トポロジを示す図である。 一般的なプラントオブジェクトタイプの例示的識別を示す図である。

図1は、プロセス工業のプラントのサブ部分を表すHMIの例示の図10を示すものである。そのようなHMIの図10は、たとえばプロセス可視化システムの画面でユーザに示されてよい。図10の中心には反応器のタンク12が示されている。タンク12の境界の内部に、タンク12に関連付けられたレベル表示器14および16が示され、タンク内部の現状を表している。それぞれパイプセグメント52、54、56、58である複数のパイプが、タンク12との材料の結合を表している。結合された関連するパイプセグメントの間には、コーナーポイント64、66が予測される。

結合を通る材料の流れに影響を及ぼすために、いくつかの弁18、20、22、24、26が予測され、開状態、閉状態、または任意の部分的開状態が可能である。弁20、26の現状を表すために、それぞれの関連するレベル表示器42、50が、弁とレベル表示器のそれぞれの幾何学的関連付けができるように、それぞれの弁の近辺に予測される。それぞれのパイプラインの内部に予測されるポンプ28、30のそれぞれの現状を表すための、さらなるレベル表示器46、48が予測される。

実際のプロセスパラメータを表すために、数値用の第1の領域および単位用の第2の領域を有する値表示器32、34、36、38が予測される。第1の値表示器32がタンク12に関連付けられ、その充填レベルを表している。第4の値表示器38がパイプに関連付けられ、このパイプの内部の圧力を表している。さらに、この圧力は、弁24を制御している制御ループ62の中で制御値として用いられる。それに相当する値表示器38がパイプセグメント56に関連付けられ、それぞれの温度値は、弁18を制御している制御ループ60に関する制御値である。制御ループ60、62の内部の結合は情報のための結合である。たとえばラジエータのための電動機32は、関連するレベル表示器44を有するシンボルとして示されている。値表示器40は、プロセスプラントのサブ部分の全体のデータを表している。

それぞれパイプセグメント52、54、56、58であるパイプのいくつかは、HMIの図10の縁端部におけるそれぞれの境界結合68、70、72、74、76、78において終了している。境界結合のそれぞれは、それぞれシンクに関連付けられたソースである。したがって、HMIの図10によって表されたプロセスプラントのサブ部分の結合は、プロセスプラントの様々なサブ部分の関連するシンクとソースの中間の(材料の)流れによって実現され得る。

図2は、図1に示されたHMIの図の上に置かれた例示の材料の流れ図を示すものである。材料の流れに関連した稼働中のプラントのオブジェクトが、ノード82、84、86、88、90として示されている。HMIの図の縁端部における境界結合が、参照番号96、98、100を有して示されている。アクティブノード82、84、86、88、90の中間の、それぞれ境界結合である材料の流れのための結合が、参照番号92、94を有するそれぞれのラインとして示されている。

図3は、図1に示されたHMIの図の上に置かれた例示の情報の流れ図を示すものである。情報の流れのためのそれぞれのノード112、114、116と結合118、120とによって表される2つの制御ループが存在する。ノード112、114、116は、それぞれのセンサと、制御ユニットと、動作を制御された弁とを備える。

図4は、スケッチ130のプラントの、連結されたサブ部分144、146、148、150の例示的トポロジを示すものである。サブ部分144、146、148、150が備えるそれぞれの境界132、134、138、140は、それぞれの材料の流れ136、142によって連結された、それぞれが材料のソースであるシンクと考えることができる。もちろん、サブ部分の境界結合において、情報またはエネルギーのそれぞれのシンクおよびソースが用意されている場合には、それぞれの情報の流れまたはそれぞれのエネルギーの流れも、プラントのサブ部分を連結するのに適切である。

図5は、表160の一般的なプラントオブジェクトタイプの例示的識別を示すものである。メタ言語でプログラムされたHMIの図が入手可能であると想定すると、そこからHMIの図に関する追加の情報が導出され得る。画面上のプラントオブジェクトを記述するPCSオブジェクトは、情報の重要なソースである。ここで、PCSオブジェクトタイプとプラントオブジェクトタイプの間の関係についてのいくつかの例がそれぞれ示されている。PCSオブジェクトタイプは、HMIの図の中で用いられるので、オブジェクトのタイプであり、プラントオブジェクトタイプは、(材料、情報、エネルギーの)流れ図の中で、本発明の方法によって抽出されて構築されるものと見なされるので、オブジェクトのより一般的なタイプである。

10 プラントのサブ部分を表すHMIの例示の図
12 タンク(シンク)
14 第1のレベル表示器
16 第2のレベル表示器
18 第1の弁
20 第2の弁
22 第3の弁
24 第4の弁
26 第5の弁
28 第1のポンプ
30 第2のポンプ
31 電動機
32 基準単位を有する第1の値表示器
34 基準単位を有する第2の値表示器
36 基準単位を有する第3の値表示器
38 基準単位を有する第4の値表示器
40 基準単位を有する第5の値表示器
42 第3のレベル表示器
44 第4のレベル表示器
46 第5のレベル表示器
48 第6のレベル表示器
50 第7のレベル表示器
52 第1のパイプセグメント
54 第2のパイプセグメント
56 第3のパイプセグメント
58 第4のパイプセグメント
60 第1の制御ループ
62 第2の制御ループ
64 第1の製品の結合
66 第2の製品の結合
68 第1の境界結合
70 第2の境界結合
72 第3の境界結合
74 第4の境界結合
76 第5の境界結合
78 第6の境界結合
80 例示の材料の流れ図
82 材料の流れ図の第1のノード
84 材料の流れ図の第2のノード
86 材料の流れ図の第3のノード
88 材料の流れ図の第4のノード
90 材料の流れ図の第5のノード
92 材料の流れ図の第1のノード結合
94 材料の流れ図の第2のノード結合
96 流れ図の第1の境界結合
98 流れ図の第2の境界結合
100 流れ図の第3の境界結合
110 例示の情報の流れ図
112 情報の流れ図の第1のノード
114 情報の流れ図の第2のノード
116 情報の流れ図の第3のノード
118 情報の流れ図の第1のノード結合
120 情報の流れ図の第2のノード結合
130 プラントの連結されたサブ部分の例示的トポロジ
132 プラントの第1のサブ部分の第1の境界結合
134 プラントの第2のサブ部分の第1の境界結合
136 それぞれのサブ部分を結合する第1の材料の流れ
138 プラントの第1のサブ部分の第2の境界結合
140 プラントの第3のサブ部分の第1の境界結合
142 それぞれのサブ部分を結合する第2の材料の流れ
144 プラントの第1のサブ部分
146 プラントの第2のサブ部分
148 プラントの第3のサブ部分
150 プラントの第4のサブ部分
160 一般的なプラントオブジェクトのタイプの例示的識別

Claims (11)

1. 少なくとも2つのサブ部分(144、146、148、150)を有するプラントのモデルデータを生成する方法であって、
   ・トポロジ情報を含んでいるそれぞれのサブ部分(144、146、148、150)に関するHMIの、少なくとも1つのそれぞれの図(10)を用意するステップと、
   ・必要に応じて、前記それぞれの図(10)をコンピュータ可読形式へと転換するステップと、
   ・前記それぞれの転換された図(10)をコンピュータのデータ記憶装置にインポートして、そこから、前記それぞれのサブ部分(144、146、148、150)のモデルデータを自動的に抽出するステップであって、
   前記モデルデータが、トポロジおよび前記それぞれのサブ部分の境界結合(68、70、72、74、76、78、132、134、138、140)を少なくとも部分的に記述するステップと、
   ・前記モデルデータを前記コンピュータのインターフェースに供給するステップであって、前記モデルデータを前記図(10)から抽出する前記ステップが、
   ・プラントオブジェクト(12、18、20、22、24、26、28、30、32)の検出、および
   ・プラントオブジェクトの結合(52、54、56、58、92、94)の検出を含むステップと、
   ・少なくとも2つの異なるサブ部分(144、146、148、150)のそれぞれの関連するシンクおよびソースを識別することによって、関連する境界結合(68、70、72、74、76、78、132、134、138、140)を識別するステップと、
   ・前記それぞれのサブ部分のモデルデータをプラントトポロジのモデルデータへと一緒に合成するステップであって、それぞれの関連する境界結合(68、70、72、74、76、78、132、134、138、140)が流れ(136、142)によって連結されるステップとを含む方法。
2. 前記プラントオブジェクトの結合(52、54、56、58、92、94)によって材料の流れ(80)を記述するさらなるモデルデータを生成する追加のステップによって特徴付けられる請求項1に記載の方法。
3. 前記プラントオブジェクトの結合(52、54、56、58、92、94)によって情報の流れ(110)を記述するさらなるプラントトポロジのモデルデータを生成する追加のステップによって特徴付けられる請求項1または2に記載の方法。
4. 前記プラントオブジェクトの結合(52、54、56、58、92、94)によってエネルギーの流れ(110)を記述するさらなるプラントトポロジのモデルデータを生成する追加のステップによって特徴付けられる請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記図(10)からモデルデータを抽出する前記ステップが、少なくとも部分的にはパターン認識の方法を用いることによって行われることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記パターン認識の方法が、前記プラントオブジェクト(12、18、20、22、24、26、28、30、32)および/または弁、送り管セグメント、タンク、ポンプ、駆動機構、またはセンサなどの結合(52、54、56、58、92、94)を検出するように予測されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
7. 前記図(10)からモデルデータを抽出する前記ステップが、少なくとも部分的には文字認識の方法を用いることによって行われることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記文字認識の方法が、前記図(10)の中の値表示器(32、34、36、38、40、42)から、値の数字と、「℃」、「l/min」、または「kg」などのそれぞれの物理的単位とを検出するように予測されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
9. それぞれのHMIの前記図(10)の中で互いに図的に接触している検出された前記プラントオブジェクト(12、18、20、22、24、26、28、30、32)および/または認識された文字が、実現可能なプラントトポロジへとそれらを組み合わせるのが有益であるかどうか自動的に検査されることを特徴とする請求項7または8に記載の方法。
10. 前記検査の結果が肯定的であれば、検出された前記プラントオブジェクト(12、18、20、22、24、26、28、30、32)、前記結合(52、54、56、58、92、94)および/または文字が、前記プラントトポロジのモデルデータの中で組み合わされてそれぞれ連結されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
11. 前記図(10)からモデルデータを抽出するステップが、少なくとも部分的にはアプリケーションプログラムインターフェース(API)を用いることによって行われることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。

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