JP2023116791A - ループインターフェース - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセス制御システムにおける制御ループに関する状況認識をユーザに与える方法及びシステムを提供する。【解決手段】ユーザは、所与の要素(例えば、デバイスまたは機能ブロック)が制御ループの他の要素にどのように関連するかを迅速に理解するために、ループインターフェースを利用することができる。これにより、ユーザは、例えば、パラメータまたはデバイスの変更がプロセスの制御にどのように影響し得るかを理解することができる。ユーザは、制御ループ及びその構成要素の状態を理解するために、制御ループに関連付けられたロジックに精通している必要はない。さらに、一実施形態では、ユーザは、制御ループに関して生じる特定の状態(例えば、異常な状態)を容易に修正することができる。【選択図】なし
Description
開示の分野
本開示は、プロセス制御システムを監視し、プロセス制御システムと対話し、プロセス制御システムを制御するためのプロセス制御システムインターフェースに関し、特に、プロセス制御システムにおける制御ループ状態を見るためのインターフェースに関する。
本開示は、プロセス制御システムを監視し、プロセス制御システムと対話し、プロセス制御システムを制御するためのプロセス制御システムインターフェースに関し、特に、プロセス制御システムにおける制御ループ状態を見るためのインターフェースに関する。
化学プロセス、石油プロセス、または他のプロセスで使用されるものなどの分散プロセス制御システムは、典型的には、少なくとも1つのホストまたはオペレータワークステーション及び1つ以上のフィールドデバイスに、アナログ、デジタル、もしくはアナログ/デジタルバスの組み合わせ、または無線通信リンクもしくはネットワークを介して、通信可能に結合された1つ以上のプロセスコントローラ及び入出力(I/O)デバイスを含む。
例えばバルブ、バルブポジショナ、スイッチ、及びトランスミッタ(例えば、温度、圧力、レベル、及び流量センサを含む)であってもよいフィールドデバイスは、プロセス環境内に配置され、一般に、バルブの開閉、または、プロセスプラントもしくはシステム内で実行している1つ以上のプロセスを制御するためのプロセスパラメータを測定するなどの、物理的制御機能またはプロセス制御機能を実施する。周知のFieldbusプロトコルに準拠するフィールドデバイスなどのスマートフィールドデバイスはまた、制御計算、警告機能、及びプロセスコントローラ内で一般的に実装される他の制御機能を実施し得る。
プラント環境内にまた典型的に配置されるプロセスコントローラ(時には単に「コントローラ」と称される)は、フィールドデバイスによって行われたプロセス測定値及び/またはフィールドデバイスに関する他の情報を示す信号を受信し、例えば、プロセス制御決定を行う異なる制御モジュールを起動するコントローラアプリケーションを実行し、受信した情報に基づいて制御信号を生成し、HART(登録商標)、無線HART(登録商標)、及びFOUNDATION(登録商標)Fieldbusフィールドデバイスなどのフィールドデバイスにおいて実施される制御モジュールまたはブロックと調整する。プロセスコントローラ内の制御モジュールは、通信ラインまたはリンク越しにフィールドデバイスに制御信号を送信し、プロセスプラントまたはシステムのうちの少なくとも一部の動作を制御する。
フィールドデバイス、プロセスコントローラ、制御モジュール、ならびに特定のプロセス出力を制御するために利用される様々な他のハードウェア及びソフトウェア要素の特定の配置は、「制御ループ」と称される場合がある。例えば、タンク内の水位を制御するための制御ループは、(i)タンクの水位を測定するように構成されたタンク内のレベルトランスミッタと、(ii)レベルトランスミッタに(例えば、I/Oデバイスを介して)結合され、レベルトランスミッタによって得られたレベル測定値を受信するように構成されたプロセスコントローラと、(iii)プロセスコントローラに結合され、プロセスコントローラから受信した制御信号に基づいて開閉するように構成された水入口バルブと、を含み得る。制御ループは、内部ロジック及び1つ以上の受信された測定値に基づいて制御信号を生成するように構成された制御モジュール(プロセスコントローラ及び/またはフィールドデバイスによって格納及び/または実行される)をさらに含み得る。例えば、水位を制御するための制御ループは、レベルトランスミッタから受信したレベル測定値に基づいて水入口バルブを開閉するための制御信号を生成するために、プロセスコントロー
ラに格納され実行される制御モジュールを含んでもよい。プロセスプラントは、様々なプロセス出力(例えば、タンクレベル、流量、温度、圧力など)を制御するための数百または数千の制御ループを含んでもよい。
ラに格納され実行される制御モジュールを含んでもよい。プロセスプラントは、様々なプロセス出力(例えば、タンクレベル、流量、温度、圧力など)を制御するための数百または数千の制御ループを含んでもよい。
構成エンジニア、オペレータ、技術者などの様々なプラント要員が、プロセスプラントにおいて制御ループと対話してもよい。一般に、構成エンジニアは、制御ループ内のプロセスコントローラにダウンロードされる制御モジュールを作成する。オペレータは、制御ループ内の様々な変数を監視し、制御ループの実行時動作に影響を及ぼす設定を設定または変更し得る(例えば、設定点を調整することによって)。技術者及び保守要員は、現場のデバイス(例えば、プロセスコントローラ及びフィールドデバイス)にサービスを提供してもよく、デバイスをオフラインにする必要がある場合がある。
残念ながら、プラント要員は、例えば、制御ループの全体的な状態を理解するために、制御ループ内の複数の機能ブロックの複数のメニュー、画面、及びパラメータリストを頻繁に調べなければならないため、制御ループの状態(「condition」または「status」)を評価するのに苦労することがよくある。さらに、たとえプラント要員が何らかの形で制御ループの全体的な状態または状態を完全に把握できたとしても、プラント要員は、制御ループデバイス及びパラメータとの対話が制御ループ内の他のデバイス及びパラメータにどのように影響を及ぼすかを十分に理解できないことがある。制御ループの特定の要素との対話が制御ループの他の要素にどのように影響を及ぼすかの評価に伴うこの困難は、少なくとも部分的には、プラント要員がしばしば、制御ループの構造の不明瞭または不完全な構想を持ち、制御ループが事実上複雑な場合には、ループ全体を直ちに思い出すことができないという事実によるものとされる。
例えば、構成エンジニアは、新しい制御モジュールが制御ループ内のパラメータ及びフィールドデバイスにどのように影響を及ぼすかを容易に思い出すことができないことがある。別の例として、オペレータは、設定点の変更、または警告の無視が制御ループ内の他のパラメータまたはフィールドデバイスにどのように影響を及ぼすかを理解していない場合がある。さらに、オペレータは、制御ループの要素が、特定することが困難なエラーまたは状態を有している可能性があり、制御ループの状態を評価するのに苦労する場合があり、どのデバイス及び制御モジュールが制御ループに含まれるかという明確な構想を持っていない場合がある。
さらに別の例として、技術者及び保守要員は、制御ループ内の1つ以上のデバイスに関する彼らの活動が、制御ループまたは関連するループ内の他のデバイスに対する影響を常に意識するとは限らない。具体的には、技術者は、測定デバイスまたは制御デバイスの調整、交換、オフライン化などがプロセスの残りの部分にどのように影響を及ぼすかを理解していない場合がある。保守要員が彼らの作業のこの態様を理解するために、(記憶ではなく)文書を基にしている限りでは、そのような文書は通常エンジニアリング図面の形式で、静的であり、プラント内で変更が行われたときに常に更新されるとは限らないので、文書は頻繁に期限切れになる。さらに、そのような文書は、通常、ベンダーによって生成されるループシート(デバイス及びI/O)を含むが、システムコンテキスト(制御及びオペレータディスプレイ)は含まない。クライアントは、ループシートの生成後及び/またはシステムの初期設定後に、システムの一部を頻繁に再構成する。
一実施形態では、方法は、プロセスプラントの制御ループ用のループマップをディスプレイに表示することを含む。ループマップは、制御ループの複数の制御ループ要素を描写してもよい。ループマップは、制御機能、監視機能(例えば、タンクレベル表示の監視)、または制御機能及び監視機能の両方に利用されてもよい。本方法は、ループマップに関
連付けられた制御ループ状態をディスプレイに表示することを含んでもよい。
連付けられた制御ループ状態をディスプレイに表示することを含んでもよい。
一実施形態では、ループマップシステムは、1つ以上のメモリデバイスを含む。1つ以上のメモリデバイスは、(i)プロセスプラントの制御ループ用のループマップであって、制御ループの複数の制御ループ要素を描写するループマップと、(ii)複数の制御ループ要素に関連付けられた状態の記録とを格納してもよい。ループマップシステムは、メモリに通信可能に結合されたプロセッサを含んでもよい。ループマップシステムは、プロセッサに通信可能に結合されたディスプレイを含んでもよい。ループマップシステムは、プロセッサによって実行されるとき、ループマップシステムに、制御ループ状態として状態の記録からある状態を指定させる、1つ以上のメモリデバイスに格納された第1のルーチンを含んでもよい。さらに、ループマップシステムは、プロセッサによって実行されるとき、ループマップシステムに、ディスプレイを介して、(i)複数の制御ループ要素を描写するループマップと、(ii)制御ループ状態とを表示させる、1つ以上のメモリデバイスに格納された第2のルーチンを含んでもよい。
本開示は、プロセス制御システムにおける制御ループ状態を見るためのループインターフェースに関する。記載された方法及びシステムは、プラント要員にプロセス制御システムにおける制御ループに関する状況認識を与える。具体的には、ユーザは、所与の要素(例えば、デバイス、接続、または機能ブロック)が制御ループの他の要素にどのように関係するかを迅速に理解するために、本明細書に記載のループインターフェースを利用することができる。これにより、ユーザは、例えば、パラメータまたはデバイスの変更がプロセスの制御にどのように影響し得るかを理解することができる。ユーザは、制御ループ及びその構成要素の状態を理解するために、制御ループに関連付けられたロジックに精通している必要はない。さらに、一実施形態では、ユーザは、制御ループに関して生じる特定の状態(例えば、異常な状態)を容易に修正することができる。ユーザは、所与の要素(例えば、デバイス、接続、または機能ブロック)が制御ループの他の要素にどのように関係するかを迅速に理解するために、本明細書に記載のループインターフェースを利用することができる。これにより、ユーザは、例えば、パラメータまたはデバイスの変更がプロ
セスの制御にどのように影響し得るかを理解することができる。プロセスプラント10の概要
セスの制御にどのように影響し得るかを理解することができる。プロセスプラント10の概要
図1は、プロセス制御システムまたはプロセスプラント10で動作する例示的なプロセス制御ネットワーク100のブロック図である。プロセス制御ネットワーク100は、様々な他のデバイス間で直接的または間接的に接続性を提供するネットワークバックボーン105を含んでもよい。ネットワークバックボーン105に結合されたデバイスは、様々な実施形態において、アクセスポイント72、他のプロセスプラントへのゲートウェイ75(例えば、イントラネットもしくは企業広域ネットワークを介して)、外部システムへのゲートウェイ78(例えば、インターネットへの)、固定(例えば、従来のオペレータワークステーション)またはモバイルコンピューティングデバイス(例えば、モバイルデバイススマートフォン)になり得るUIデバイス112、サーバ150、コントローラ11、入力/出力(I/O)カード26及び28、フィールドデバイス14(有線フィールドデバイス15~22、無線フィールドデバイス40~46、ならびに有線フィールドデバイス48及び50を含む)、無線ゲートウェイ35、ならびに無線通信ネットワーク70を含む。通信ネットワーク70は、無線フィールドデバイス40~46、無線アダプタ52a及び52b、アクセスポイント55a及び55b、ならびにルータ58を含む無線デバイス40~58を含んでもよい。
無線アダプタ52a及び52bは、それぞれ非無線フィールドデバイス48及び50に接続されてもよい。コントローラ11は、プロセッサ30、メモリ32、及び1つ以上の制御ルーチン38を含んでもよい。図1は、ネットワークバックボーン105に接続されたデバイスのいくつかのうちのただ1つを示しているが、デバイスの各々がネットワークバックボーン105上に複数のインスタンスを有することができ、実際に、プロセスプラント10は、複数のネットワークバックボーン105を含んでもよい。
UIデバイス112は、ネットワークバックボーン105を介してコントローラ11及び無線ゲートウェイ35に通信可能に接続されてもよい。コントローラ11は、入力/出力(I/O)カード26及び28を介して有線フィールドデバイス15~22に通信可能に接続されてもよく、ネットワークバックボーン105及び無線ゲートウェイ35を介して無線フィールドデバイス40~46に通信可能に接続されてもよい。コントローラ11は、フィールドデバイス15~22及び40~46のうちの少なくともいくつかを使用してバッチプロセスまたは連続プロセスを実装するように動作してもよい。コントローラ11は、例として、Emerson Process Managementによって販売されているDeltaV(商標)コントローラであってもよく、プロセス制御ネットワークバックボーン105に通信可能に接続されている。コントローラ11もまた、例えば、標準の4-20mAデバイス、I/Oカード26、28及び/またはFOUNDATION(登録商標)Fieldbusプロトコル、HART(登録商標)プロトコル、Wireless HART(登録商標)プロトコルなどの任意のスマート通信プロトコルに関連付けられた任意の所望のハードウェア及びソフトウェアを使用して、フィールドデバイス15~22及び40~46に通信可能に接続されてもよい。図1Aに例示される実施形態では、コントローラ11、フィールドデバイス15~22、及びI/Oカード26、28は、有線デバイスであり、フィールドデバイス40~46は、無線フィールドデバイスである。
一般に、I/Oデバイス26、28はそれぞれ、1つ以上のフィールドデバイス14とコントローラ11との間のインターフェースとして機能する。例えば、一実施形態では、フィールドデバイス14は、標準4~20mA通信用の有線接続を介してI/Oデバイス26、28に通信可能に接続されてもよい。I/Oデバイス26、28はさらに、(例えば、I/Oデバイス及びコントローラによって共有されるマウント上のバックプレーンバ
スを介して)コントローラ11に通信可能に接続され、コントローラ11は、I/Oデバイス26、28を介して、適切なフィールドデバイス14と通信することが可能になる。場合によっては、I/Oデバイス26、28は複数の「終端点」を有してもよく、各終端点はフィールドデバイス14に結合されてもよい。各I/Oデバイス26、28は、任意の所望の通信プロトコルまたはコントローラプロトコルに準拠する任意のタイプのI/Oデバイスであってもよい。例えば、I/Oデバイス26、28は、Fieldbusインターフェース、Profibusインターフェース、HARTインターフェース、WirelessHARTインターフェース、標準4~20mAインターフェースなどであってもよい。一実施形態では、コントローラ11及びI/Oデバイス26、28は、レール上に(例えばマーシャリングキャビネット内に)取り付けられ、バックプレーンを介して通信する。
スを介して)コントローラ11に通信可能に接続され、コントローラ11は、I/Oデバイス26、28を介して、適切なフィールドデバイス14と通信することが可能になる。場合によっては、I/Oデバイス26、28は複数の「終端点」を有してもよく、各終端点はフィールドデバイス14に結合されてもよい。各I/Oデバイス26、28は、任意の所望の通信プロトコルまたはコントローラプロトコルに準拠する任意のタイプのI/Oデバイスであってもよい。例えば、I/Oデバイス26、28は、Fieldbusインターフェース、Profibusインターフェース、HARTインターフェース、WirelessHARTインターフェース、標準4~20mAインターフェースなどであってもよい。一実施形態では、コントローラ11及びI/Oデバイス26、28は、レール上に(例えばマーシャリングキャビネット内に)取り付けられ、バックプレーンを介して通信する。
例示的なI/Oデバイス26、28は、アナログ入力(AI)カード、アナログ出力(AO)、離散入力(DI)カード、及び離散出力(DO)カードを含む。制御入力は、アナログ信号の形態でAIカードで、またはデジタル信号の形態でDIカードで受信されてもよく、コントローラ11に転送されてもよい。さらに、制御部11は、AOカードにアナログ信号を介して制御出力を送信させ、DOカードにデジタル信号を介して制御信号を送信させてもよい。適切なアナログまたはデジタル通信プロトコル用に構成されたフィールドデバイス14は、I/Oデバイス26、28に通信可能に接続してもよい。
前述のように、UIデバイス112は、コントローラ11に通信可能に接続されてもよい。動作中、UIデバイス112は、いくつかの実施形態では、UIデバイス112が入力インターフェースを介して入力を受け入れ、ディスプレイに出力を提供することを可能にする、ユーザインターフェース(「UI」)を実行してもよい。UIデバイス112は、サーバ150からデータ(例えば、プロセスパラメータ、ログデータ、センサデータ、及び/または捕捉され格納され得る他の任意のデータ)を受信してもよい。他の実施形態では、UIは、サーバ150で全体的または部分的に実行されてもよく、サーバ150は、表示データをUIデバイス112に送信してもよい。UIデバイス112は、コントローラ11、無線ゲートウェイ35、またはサーバ150などのプロセス制御ネットワーク100内の他のノードから、バックボーン105を介して、UIデータ(表示データ及びプロセスパラメータデータを含み得る)を受信してもよい。UIデバイス112で受信されたUIデータに基づいて、UIデバイス112は、プロセス制御ネットワーク100に関連付けられたプロセスの態様を表す出力(すなわち、視覚的表現またはグラフィックス)を提供し、ユーザがプロセスを監視することを可能にする。ユーザはまた、UIデバイス112に入力を提供することによって、プロセスの制御に影響を及ぼしてもよい。例示すると、UIデバイス112は、例えば、タンク充填プロセスを表すグラフィックスを提供してもよい。そのようなシナリオでは、ユーザは、タンクレベルの測定値を読み取り、タンクを満たす必要があると判断してもよい。ユーザは、UIデバイス112に表示された入口バルブグラフィックと対話し、入口バルブを開くようにコマンドを入力してもよい。
ある実施形態では、UIデバイス112は、シンクライアント、ウェブクライアント、またはシッククライアントなど、任意のタイプのクライアントを実装してもよい。例えば、UIデバイス112は、UIデバイスがメモリ、電力など(例えば、ウェアラブルデバイス内の)に制限されているような場合では、UIデバイス112の動作に必要な大量の処理のために、他のノード、コンピュータ、UIデバイス、またはサーバに依存してもよい。そのような実施例では、UIデバイス112は、サーバ150または他のUIデバイスと通信してもよく、サーバ150または他のUIデバイスは、プロセス制御ネットワーク100上の1つ以上の他のノード(例えばサーバ)と通信し、UIデバイス112に送信する表示データ及び/またはプロセスデータを判定し得る。さらに、UIデバイス11
2は、受信したユーザ入力に関連する任意のデータをサーバ150に渡して、サーバ150がユーザ入力に関連するデータを処理し、それに応じて動作するようにしてもよい。言い換えれば、UIデバイス112は、グラフィックをレンダリングするだけでよく、データを格納し、UIデバイス112の動作に必要なルーチンを実行する、1つ以上のノードまたはサーバへのポータルとして機能してもよい。シンクライアントUIデバイスは、UIデバイス112に対する最小限のハードウェア要件の利点を提供する。
2は、受信したユーザ入力に関連する任意のデータをサーバ150に渡して、サーバ150がユーザ入力に関連するデータを処理し、それに応じて動作するようにしてもよい。言い換えれば、UIデバイス112は、グラフィックをレンダリングするだけでよく、データを格納し、UIデバイス112の動作に必要なルーチンを実行する、1つ以上のノードまたはサーバへのポータルとして機能してもよい。シンクライアントUIデバイスは、UIデバイス112に対する最小限のハードウェア要件の利点を提供する。
他の実施形態では、UIデバイス112は、ウェブクライアントであってもよい。そのような実施形態では、UIデバイス112のユーザは、UIデバイス112のブラウザを介してプロセス制御システムと対話してもよい。ブラウザは、ユーザが、バックボーン105を介して別のノードまたはサーバ150(サーバ150など)のデータ及びリソースにアクセスすることを可能にする。例えば、ブラウザは、表示データまたはプロセスパラメータデータなどのUIデータをサーバ150から受信し、ブラウザがプロセスの一部または全部を制御及び/または監視するためのグラフィックスを描写することを可能にする。ブラウザはまた、ユーザ入力(グラフィック上でのマウスクリックなど)を受け取ってもよい。ユーザ入力は、ブラウザに、サーバ150に格納された情報資源を検索またはアクセスさせてもよい。例えば、マウスクリックは、ブラウザに、クリックされたグラフィックに関する情報を(サーバ150から)検索させ、表示させてもよい。
さらに他の実施形態では、UIデバイス112の処理の大部分は、UIデバイス112で行ってもよい。UIデバイス112はまた、データをローカルに格納し、アクセスし、分析してもよい。
動作中、ユーザは、UIデバイス112と対話して、フィールドデバイス15~22またはデバイス40~48のいずれかなど、プロセス制御ネットワーク100内の1つ以上のデバイスを監視または制御してもよい。ユーザは、例えば、コントローラ11に格納された制御ルーチンに関連付けられたパラメータを修正または変更するために、UIデバイス112と対話してもよい。コントローラ11のプロセッサ30は、制御ループを含み得る1つ以上のプロセス制御ルーチン(メモリ32に記憶されている)を実装または統括する。プロセッサ30は、フィールドデバイス15~22及び40~46と、バックボーン105に通信可能に接続された他のノードと通信してもよい。本明細書に記載される任意の制御ルーチンまたはモジュール(品質予測及び故障検出モジュールまたは機能ブロック)は、そのように所望される場合は、その一部を異なるコントローラまたは他のデバイスによって実装または実行させてもよいことに留意されたい。同様に、プロセス制御システム内で実装される本明細書に記載の制御ルーチンまたはモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアなどを含む任意の形態を取ってもよい。制御ルーチンは、オブジェクト指向プログラミング、ラダーロジック、シーケンシャルファンクションチャート、ファンクションブロックダイアグラム、または他のソフトウェアプログラミング言語もしくは設計パラダイムを使用したものなど、任意の所望のソフトウェアフォーマットにおいて実装されてもよい。具体的には、制御ルーチンは、UIデバイス112を介してユーザによって実装されてもよい。制御ルーチンは、ランダムアクセスメモリ(RAM)または読み出し専用メモリ(ROM)などの任意の所望のタイプのメモリに格納されてもよい。同様に、制御ルーチンは、例えば、1つ以上のEPROM、EEPROM、特定用途向け集積回路(ASIC)、または他の任意のハードウェアまたはファームウェア要素にハードコードされてもよい。したがって、コントローラ11は、任意の所望の方法で制御戦略または制御ルーチンを実装するように(ある実施形態ではUIデバイス112を使用するユーザによって)構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、ユーザはUIデバイス112と対話して、一般に機能ブロックと称されるものを使用してコントローラ11で制御戦略を実装してもよく、各機能ブロ
ックは、制御ルーチン全体のオブジェクトまたは他の部分(例えばサブルーチン)であり、プロセス制御システム内でプロセス制御ループを実装するために(リンクと呼ばれる通信を介して)他の機能ブロックと連携して動作する。制御ベースの機能ブロックは、典型的には、トランスミッタ、センサまたは他のプロセスパラメータ測定デバイスに関連付けられたものなどの入力機能、PID、ファジー論理などを実行する制御ルーチンに関連付けられたものなどの制御機能、または、プロセス制御システム内の何らかの物理的機能を実行するためのバルブなどの一部のデバイスの動作を制御する出力機能のうちの1つを実行する。無論、ハイブリッド及び他の種類の機能ブロックが存在する。機能ブロックは、UIデバイス112で提供されるグラフィカル表現を有してもよく、ユーザが、機能ブロックのタイプ、機能ブロック間の接続、及び制御システムにおいて実装された各機能ブロックに関連付けられた入力/出力を容易に修正することを可能にする。機能ブロックは、典型的には、これらの機能ブロックが標準の4~20mAデバイス及びHARTデバイスなどのいくつかのタイプのスマートフィールドデバイスに使用されるか、またはそれらに関連付けられる場合、コントローラ11に記憶され、コントローラ11によって実行されてもよく、または、Fieldbusデバイスの場合のように、フィールドデバイス自体に格納され、フィールドデバイス自体によって実装されてもよい。コントローラ11は、1つ以上の制御ループを実装し得る1つ以上の制御ルーチン38を含んでもよい。各制御ループは、典型的には、制御モジュールと称され、機能ブロックのうちの1つ以上を実行することによって行われてもよい。
ックは、制御ルーチン全体のオブジェクトまたは他の部分(例えばサブルーチン)であり、プロセス制御システム内でプロセス制御ループを実装するために(リンクと呼ばれる通信を介して)他の機能ブロックと連携して動作する。制御ベースの機能ブロックは、典型的には、トランスミッタ、センサまたは他のプロセスパラメータ測定デバイスに関連付けられたものなどの入力機能、PID、ファジー論理などを実行する制御ルーチンに関連付けられたものなどの制御機能、または、プロセス制御システム内の何らかの物理的機能を実行するためのバルブなどの一部のデバイスの動作を制御する出力機能のうちの1つを実行する。無論、ハイブリッド及び他の種類の機能ブロックが存在する。機能ブロックは、UIデバイス112で提供されるグラフィカル表現を有してもよく、ユーザが、機能ブロックのタイプ、機能ブロック間の接続、及び制御システムにおいて実装された各機能ブロックに関連付けられた入力/出力を容易に修正することを可能にする。機能ブロックは、典型的には、これらの機能ブロックが標準の4~20mAデバイス及びHARTデバイスなどのいくつかのタイプのスマートフィールドデバイスに使用されるか、またはそれらに関連付けられる場合、コントローラ11に記憶され、コントローラ11によって実行されてもよく、または、Fieldbusデバイスの場合のように、フィールドデバイス自体に格納され、フィールドデバイス自体によって実装されてもよい。コントローラ11は、1つ以上の制御ループを実装し得る1つ以上の制御ルーチン38を含んでもよい。各制御ループは、典型的には、制御モジュールと称され、機能ブロックのうちの1つ以上を実行することによって行われてもよい。
さらに図1を参照すると、無線フィールドデバイス40~46は、無線HARTプロトコルなどの無線プロトコルを使用して無線ネットワーク70内で通信する。ある実施形態では、UIデバイス112は、無線ネットワーク70を使用して無線フィールドデバイス40~46と通信できてもよい。このような無線フィールドデバイス40~46は、プロセス制御ネットワーク100の1つ以上の他のノードと直接通信してもよく、これらのノードは、(例えば、無線プロトコルを使用して)無線通信するようにも構成される。無線で通信するように構成されていない1つ以上の他のノードと通信するために、無線フィールドデバイス40~46は、バックボーン105に接続された無線ゲートウェイ35を利用してもよい。無論、フィールドデバイス15~22及び40~46は、将来開発される任意の標準規格またはプロトコルを含む任意の有線もしくは無線プロトコルなどの任意の他の所望の標準規格またはプロトコルに準拠してもよい。
無線ゲートウェイ35は、無線通信ネットワーク70の様々な無線デバイス40~58へのアクセスを提供し得るプロバイダデバイス110の一例である。具体的には、無線ゲートウェイ35は、無線デバイス40~58とプロセス制御ネットワーク100の他のノード(図1Aのコントローラ11を含む)との間の通信結合を提供する。無線ゲートウェイ35は、場合によっては、共有層または有線及び無線プロトコルスタックの層にトンネリングしながら、有線及び無線プロトコルスタックの下位層(例えば、アドレス変換、ルーティング、パケットセグメンテーション、優先順位付けなど)へのルーティング、バッファリング、ならびにタイミングサービスによって、通信結合を提供する。他の場合には、無線ゲートウェイ35は、いかなるプロトコル層も共有しない有線プロトコルと無線プロトコルとの間でコマンドを翻訳してもよい。
有線フィールドデバイス15~22と同様に、無線ネットワーク70の無線フィールドデバイス40~46は、プロセスプラント10内の物理的制御機能、例えば、バルブの開閉、またはプロセスパラメータの測定を行ってもよい。しかしながら、無線フィールドデバイス40~46は、ネットワーク70の無線プロトコルを用いて通信するように構成される。このように、無線フィールドデバイス40~46、無線ゲートウェイ、及び無線ネットワーク70の他の無線ノード52~58は、無線通信パケットの生産者及び消費者である。
一部のシナリオにおいては、無線ネットワーク70は、非無線デバイスを含んでもよい。例えば、図1Aのフィールドデバイス48は、レガシー4~20mAデバイスであってもよく、フィールドデバイス50は、従来の有線HARTデバイスであってもよい。ネットワーク70内で通信するために、フィールドデバイス48及び50は、無線アダプタ(WA)52aまたは52bを介して無線通信ネットワーク70に接続されてもよい。これに加えて、無線アダプタ52a、52bは、Foundation(登録商標)Fieldbus、PROFIBUS、DeviceNetなどの他の通信プロトコルをサポートしてもよい。さらに、無線ネットワーク70は、無線ゲートウェイ35と有線通信する別個の物理デバイスであり得る1つ以上のネットワークアクセスポイント55a、55bを含むか、または、一体的なデバイスとして無線ゲートウェイ35を備えていてもよい。無線ネットワーク70はまた、1つの無線デバイスから無線通信ネットワーク70内の別の無線デバイスにパケットを転送する1つ以上のルータ58を含んでもよい。無線デバイス32~46及び52~58は、無線通信ネットワーク70の無線リンク60を介して、互いに、及び無線ゲートウェイ35と通信してもよい。
ある実施形態では、プロセス制御ネットワーク100は、他の無線プロトコルを使用して通信するネットワークバックボーン105に接続された他のノードを含んでもよい。例えば、プロセス制御ネットワーク100は、WiFiもしくは他のIEEE802.11準拠の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)などの移動通信プロトコル、LTE(Long Term Evolution)または他のITU-R(International Telecommunication Union Radiocommunication Sector)互換プロトコル、近距離無線通信(NFC)及びBluetoothなどの短波長無線通信、または他の無線通信プロトコルなどの他の無線プロトコルを利用する1つ以上の無線アクセスポイント72を含んでもよい。典型的には、このような無線アクセスポイント72は、ハンドヘルドまたは他のポータブルコンピューティングデバイスが、無線ネットワーク70とは異なり無線ネットワーク70とは異なる無線プロトコルをサポートするそれぞれの無線ネットワーク越しに通信することを可能にする。いくつかの実施形態では、UIデバイス112は、無線アクセスポイント72を使用してプロセス制御ネットワーク100越しに通信する。いくつかのシナリオでは、ポータブルコンピューティングデバイスに加えて、1つ以上のプロセス制御デバイス(例えば、コントローラ11、フィールドデバイス15~22、または無線デバイス35、40~58)も、アクセスポイント72によってサポートされる無線ネットワークを使用して通信してもよい。
これに加えて、またはこれに代えて、プロバイダデバイスは、即時プロセス制御システムの外部にあるシステムへの1つ以上のゲートウェイ75、78を含んでもよい。そのような実施形態では、UIデバイス112は、外部システムを制御、監視、または他の方法で外部システムと通信するために使用されてもよい。典型的には、そのようなシステムは、プロセス制御システムによって生成または操作される情報の顧客または供給者である。例えば、プラントゲートウェイノード75は、(そのそれぞれのプロセス制御データネットワークバックボーン105を有する)即時プロセスプラント10を、そのそれぞれのネットワークバックボーンを有する別のプロセスプラントと通信可能に接続してもよい。一実施形態では、単一のネットワークバックボーン105は、複数のプロセスプラントまたはプロセス制御環境にサービスを提供してもよい。
別の例では、プラントゲートウェイノード75は、即時プロセスプラントを、プロセス制御ネットワーク100またはバックボーン105を含まないレガシーまたは従来のプロセスプラントに通信可能に接続してもよい。この例では、プラントゲートウェイノード7
5は、プラント10のプロセス制御ビッグデータバックボーン105によって利用されるプロトコルと、レガシーシステムによって利用される異なるプロトコル(例えば、イーサネット、Profibus、Fieldbus、DeviceNetなど)との間で、メッセージを変換または翻訳してもよい。そのような実施例では、UIデバイス112は、上記レガシーまたは従来技術のプロセスプラント内のシステムまたはネットワークを制御、監視、または他の方法でそれらと通信するために使用されてもよい。
5は、プラント10のプロセス制御ビッグデータバックボーン105によって利用されるプロトコルと、レガシーシステムによって利用される異なるプロトコル(例えば、イーサネット、Profibus、Fieldbus、DeviceNetなど)との間で、メッセージを変換または翻訳してもよい。そのような実施例では、UIデバイス112は、上記レガシーまたは従来技術のプロセスプラント内のシステムまたはネットワークを制御、監視、または他の方法でそれらと通信するために使用されてもよい。
プロバイダデバイスは、プロセス制御ネットワーク100と、実験室システム(例えば、実験室情報管理システムまたはLIMS)、要員巡回データベース、物流システム、保守管理システム、製品在庫管理システム、生産スケジューリングシステム、気象データシステム、出荷手配システム、包装システム、インターネット、別のプロバイダのプロセス制御システム、または他の外部システムなどの外部の公的もしくは私的システムのネットワークとを通信可能に接続するための、1つ以上の外部システムゲートウェイノード78を含んでもよい。外部システムゲートウェイノード78は、例えば、プロセス制御システムとプロセスプラント外の要員(例えば、自宅の要員)との間の通信を容易にしてもよい。
図1は、限定された数のフィールドデバイス15~22及び40~46を有する単一のコントローラ11を示しているが、これは例示的かつ非限定的な実施形態に過ぎない。任意の数のコントローラ11がプロセス制御ネットワーク100のプロバイダデバイスに含まれてもよく、コントローラ11のいずれかが、任意の数の有線または無線フィールドデバイス15~22、40~46と通信して、プラント10内のプロセスを制御してもよい。さらに、プロセスプラント10はまた、任意の数の無線ゲートウェイ35、ルータ58、アクセスポイント55、無線プロセス制御通信ネットワーク70、アクセスポイント72、及び/またはゲートウェイ75、78を含んでもよい。
UIデバイス112は、UIデバイス112のプロセッサによって実行され、ループマップを見て対話するためのインターフェースを提供するループマップインターフェースルーチン(「ループインターフェース」または「ループマップインターフェース」)119を格納するメモリを含む。
ループインターフェース119を実行するとき、UIデバイス112は、ループマップを見て対話するためのインターフェースを(例えば、ディスプレイを介して)提供する。ループマップは、プロセス制御システム10内の制御ループのグラフィカル表現である。ループマップは、ハードウェア及び/またはソフトウェア要素を含む制御ループの要素を描写してもよい。オペレータ及び他のユーザは、制御ループ及びその要素に関する状況認識について、ループマップを基にしてもよい。場合によっては、UIデバイス112自体が、UIデバイス112でループインターフェース119によって表示されるループマップによって描写されてもよい。例えば、UIデバイス112が、コントローラ11によって制御される制御ループを監視するために典型的に使用される場合、ループマップは、UIデバイス112をループマップ内に描写してもよい。
所与の制御ループのループマップを表示することにより、ループインターフェース119は、ユーザが、(i)制御ループがより広範なプロセス制御システムに適合する方法と、(ii)制御ループを編成する要素と、(iii)制御ループの様々な要素の状態と、(iv)ユーザが制御ループに関して取り得る潜在的な措置の結果とをより理解することを可能にする。例示的なディスプレイ200及び例示的なループマップ205は、図2に示されており、その各々は、ループインターフェース119によって生成されてもよい。2.UIデバイス112及びループインターフェース119を、図3を参照してより詳細に説明する。
I.ループインターフェース119によって生成される例示的な汎用ディスプレイ200
図2は、一実施形態による、ループインターフェース119によって生成され、UIデバイス112に表示され得る、例示的な汎用ディスプレイ200を描写する。ディスプレイ200は、制御機能及び/または監視機能のために利用され得るループマップ205及び制御ループ状態ビューア207を含む。制御ループ状態ビューア207は、1つ以上の状態251及び1つ以上の修正措置253を描写する。
図2は、一実施形態による、ループインターフェース119によって生成され、UIデバイス112に表示され得る、例示的な汎用ディスプレイ200を描写する。ディスプレイ200は、制御機能及び/または監視機能のために利用され得るループマップ205及び制御ループ状態ビューア207を含む。制御ループ状態ビューア207は、1つ以上の状態251及び1つ以上の修正措置253を描写する。
ループマップ205は、制御ループ内のフィールドデバイス211、制御ループ内のI/Oデバイス213、制御ループ内のコントローラ215、及び制御ループ内のオペレータディスプレイ217などの、プロセス制御システム10のための制御ループの様々な要素を描写する。ループマップ205によって描写されるフィールドデバイス211は、センサ221及びアクチュエータ223を含む。I/Oデバイス213は、I/Oカード225及び227を含む。コントローラ215は、コントローラ229によって実装される制御ルーチンの機能ブロック231~235を含むコントローラ229を含む。オペレータディスプレイ217は、UIデバイス241及び243を含む。さらに、ループマップ205は、(i)フィールドデバイス211とI/Oデバイス213との間の通信リンク261及び263と、(ii)I/Oデバイス213とコントローラ229との間の通信リンク265、267と、(iii)コントローラ229とオペレータディスプレイ217との間の通信リンク269及び271とを描写する。
ループマップ205を使用して、要員は、彼らの措置の潜在的な影響に基づいて意思決定を行うことができ、問題になっているデバイスのコンテキストの中だけではなく、ループマップ205によって描写される制御ループのコンテキスト中に表示され得る障害の位置に基づいて、誰を呼び出すかを決定することができる。つまり、ループマップ205及びループ状態ビューア207は、制御ループに関するコンテキスト情報を提供する。ユーザは、ループマップ205を見て、制御ループの特定の要素が他の要素とどのように関連しているかを迅速に理解することができる。例えば、ユーザは、制御ループが、コントローラ229によって実装される機能ブロック231~235を含むことを迅速に判定することができる。さらに、ユーザは、プラント内のどのフィールドデバイス211及びI/Oデバイス213がコントローラ229に通信可能に結合されているかを迅速に判定することができる。
ループマップ205は、ユーザがボタンをクリックするか、またはドロップダウンメニューから項目をクリックすることに応答して表示されてもよい。例えば、ユーザは、UIデバイス241で制御されたプロセスを監視してもよい。ユーザは、アクチュエータ223に何か問題があることに気付く場合があり、グラフィックボタンまたは制御をクリックして、アクチュエータ223に関連付けられたループマップを見て、UIデバイス112にループマップ205を示すディスプレイ200を生成させてもよい。この実施例では、ループマップ205は、アクチュエータ223が接続されている制御ループのハードウェア及びソフトウェア要素を描写し、アクチュエータ223がプロセス制御システム10の他の態様にどのように関連しているかをユーザが迅速に理解することを可能にする。場合によっては、単一のデバイスを複数のコントローラ、制御ルーチン、及び/または機能ブロックに接続してもよい。例えば、アクチュエータ223は、複数の制御ループに関連付けられてもよく、UIデバイス112は、複数の制御ループの各々についてループマップを表示してもよい。場合によっては、UIデバイス112は、カスケード制御(すなわち、単一の制御変数を制御するように構成された複数の制御ループ)用に構成された複数の制御ループ用のループマップを表示してもよい。以下に説明するように、UIデバイス112は、ループマップ205に関連付けられたインターロックデータを表示してもよい。
一実施形態では、ループインターフェース119は、ループマップ205を自動的に更新して、プロセス制御システム205の現在の構成を反映し、再構成または手動更新を必要としなくてもよい。例えば、センサ221が新しいセンサに交換された場合、ループインターフェース119は、ループマップ205を自動的に更新して、新しいセンサを描写してもよい。さらに、デバイス及びソフトウェアがエラーまたは通信障害を発生させると、例えば、ループインターフェース119は、これらのエラーまたは障害を描写するようにループマップ205及び/またはビューア207を更新してもよい。
一般に、状態251は、制御ループに関連付けられた状態である。場合によっては、状態251は、制御ループの特定の要素に関連付けられた状態であってもよい。例えば、状態251は、正常状態、警告、または異常な状態であってもよい。状態251は、ループマップ205によって描写される制御ループの任意の要素に対応してもよい。例えば、状態251のうちの1つ以上は、制御ループのハードウェア要素(例えば、フィールドデバイス211、I/Oデバイス213、コントローラ229、またはオペレータディスプレイ217)に対応してもよい。例示すると、状態251は、ハードウェア要素がアクティブまたは正常であることを示してもよい。状態251はまた、ハードウェア要素が非アクティブまたは障害があることを示してもよい。例えば、状態251は、I/Oカード225が故障していることを示してもよい。ユーザは、ループマップ205を見て、コントローラ229及びセンサ221がこの故障の影響を受けることを迅速に判定することができ、例えば、コントローラ229に伴う問題が、I/Oカード225がオフラインであるという事実に起因し得ると判定してもよい。ユーザはまたループマップ205を見て、警告フラッドの根本的な原因を判定してもよい。つまり、ループマップ205は、要員が、彼らの措置の潜在的な影響に基づいて意思決定を行い、デバイスのコンテキストの中だけではなく、制御ループのコンテキスト中に表示され得る、障害の位置に基づいて誰を呼び出すかを決定することを可能にする。別の例として、状態251のうちの1つ以上が、通信リンク261~271の状態を特定してもよい。
状態251のうちの1つ以上は、制御ループのソフトウェア要素(例えば、機能ブロック231~235)に対応してもよい。
場合によっては、ディスプレイ200は、状態251に対応する1つ以上の修正措置253を提供してもよい。ユーザは、例えば、表示された修正措置253をクリックして、対応する状態をクリアまたはリセットしてもよい。場合によっては、修正措置253をクリックすると、UIデバイス112に命令またはタスク(例えば、別の状態または状態の設定)を表示させてもよい。
場合によっては、表示された状態251及び/または措置253とのユーザの対話は、ループマップ205上のコンテキスト強調表示を駆動してもよい。例えば、ユーザがマウスカーソルを状態251でホバリングさせると、UIデバイス112は、ループ205上に示された対応する要素を強調表示させてもよい。強調表示は、対応する要素の色または陰影の変更または強調すること、対応する要素に下線を付すこと、対応する要素を円または四角で囲むこと、ループマップ205に描写されている他の要素をぼかすこと、要素のサイズを変更すること、要素の他の視覚特性を変更することと、を含んでもよい。
場合によっては、表示された状態251及び/または措置253とのユーザの対話は、対応する要素へのナビゲーションジャンプを駆動してもよい。例えば、ユーザが表示された状態251をクリックするとき、UIデバイス112は、マウスカーソルを対応する要素に「ジャンプ」させてもよい。
一実施形態では、UIデバイス112は、対応する要素の近く(すなわち、特異な状態
または異常な状態になっている要素の近く)に状態251(例えば、アイコンとして)を描写してもよい。例えば、センサ221とI/Oカード225との間に通信障害が存在する場合、UIデバイス112は、通信リンク261の隣にアイコンを描写して、リンク261に関連付けられた通信障害を示してもよい。場合によっては、アイコンをクリックすると、状態251を設定またはクリアしてもよい。場合によっては、要素自体をクリックすると、状態251を設定またはクリアしてもよい。
または異常な状態になっている要素の近く)に状態251(例えば、アイコンとして)を描写してもよい。例えば、センサ221とI/Oカード225との間に通信障害が存在する場合、UIデバイス112は、通信リンク261の隣にアイコンを描写して、リンク261に関連付けられた通信障害を示してもよい。場合によっては、アイコンをクリックすると、状態251を設定またはクリアしてもよい。場合によっては、要素自体をクリックすると、状態251を設定またはクリアしてもよい。
状態251は、ユーザによって指定されたロジックによって駆動されてもよい。図3に示すユーザ設定377は、このロジックを含んでもよい。場合によっては、描写された状態251は、ユーザによって明示的に設定されてもよい。状態251は、通常機能または正常機能を示す状態を含んでもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、状態251は、ループマップ205によって示されるために、エラー、特異な状態または異常な状態を必ずしも反映する必要はない。
ループマップ205及び状態251は、描写された制御ループ状態及びその構成要素に関する状況認識をユーザに与える。状態251は、ユーザが、状態を駆動するロジックに精通していなくても、ユーザが理解できる方法で提示される。さらに、ループインターフェース119により、ユーザは、状態251を駆動するロジックを直接操作することが可能となり、バイパス設定などの作業をユーザが容易に行うことができる。
これは、問題の診断とトラブルシューティングがより困難な従来のシステムとは対照的である。従来のシステムでは、異常な状態が発生すると、状況を診断するために制御エンジニアが呼び出される。実行中のロジックを理解するために、制御エンジニアは、論理図から個々の機能ブロックを選択し、パラメータリスト内のブロックのエラーパラメータを検査して、異常な状態(例えば、バイパス、オーバーライド、ラッチされた値)を解読する。状況に応じて、制御エンジニアは、一時的に問題を回避するために、非標準または非定型の状態を生成するタスク(例えば、バイパスを設定する)を実行しなければならないことがある。これも典型的には、ブロックをクリックしてパラメータ値を設定することで行われる。この従来のアプローチは、制御エンジニアがブロックとパラメータリストの間を転々とするため、時間がかかり、精神的にひどく骨の折れるものである。例えば、エンジニアが、パラメータリストを参照するために表示された図から目をそらすように強制されるこの従来のアプローチは、非常に困難であり得る。
オペレータは、1つ以上の制御ループを監視するときに同様の問題を抱える可能性がある。例えば、オペレータは、制御ループの全体的な状態を評価しようと試みて、複数のメニュー、制御ビュー、及び複数の機能ブロックのパラメータリストを調べる可能性がある。制御ループが多数の異常な状態を有する場合、オペレータは、異常な状態が互いに関連しているかどうか、もしそうであれば、異常な状態が別の状態を引き起こす程度を確かめるために苦労する可能性がある。これらの問題は、オペレータが時々トンネル視を経験するストレスの多い状況によって悪化する。つまり、最適な制御では、オペレータが状況認識を迅速に得る必要があるが、プラントの稼働中に問題を解決する時間はほとんどない。ループインターフェース119及びUIデバイス112は、オペレータが状況認識を迅速に得ることを可能にする。
II.UIデバイス112及びループインターフェース119
図3は、一実施形態による、UIデバイス112(図1にも示されている)のブロック図である。UIデバイス112は、例えば、プロセスの態様を表す出力(すなわち、視覚的表現またはグラフィックス)を提供することによって、プロセス制御システム10によって制御されるプロセスを制御及び/または監視するためのユーザインターフェースとして機能してもよい。
図3は、一実施形態による、UIデバイス112(図1にも示されている)のブロック図である。UIデバイス112は、例えば、プロセスの態様を表す出力(すなわち、視覚的表現またはグラフィックス)を提供することによって、プロセス制御システム10によって制御されるプロセスを制御及び/または監視するためのユーザインターフェースとして機能してもよい。
ある実施形態では、UIデバイス112は、シンクライアントまたはシッククライアントなど、任意のタイプのクライアントであってもよい。例えば、UIデバイス112は、UIデバイス112の動作に必要な処理の大部分のために、他のノード、コンピュータ、またはサーバに依存してもよい。いくつかの実施形態では、UIデバイス112の処理の大部分はUIデバイス112で行われる。
UIデバイス112は、プロセッサ351、通信インターフェース355、及びメモリ357を含んでおり、各々がシステムバス352を介して通信可能に接続されてもよい。メモリ357は、データ361及びルーチン363を格納する。データ361は、プラント構成データ371、ループマップデータ373、制御ループ状態データ375(「状態データ375」とも称される)、及び/またはユーザ設定データ377を含む。ルーチン363は、ループインターフェース119(図1にも示されている)及び様々な他のルーチン365(例えば、オペレーティングシステム、ユーザインターフェースルーチンなど)を含む。ループインターフェース119は、ループマッパ381とループモニタ383とを含む。一実施形態では、ルーチン381及び383のうちの1つ以上は、ループインターフェース119のサブルーチンである。一実施形態では、ルーチン381及び383のうちの1つ以上は、スタンドアロンルーチンである。
A.通信インターフェース355
UIデバイス112は、通信インターフェース355を介して他のデバイスまたはシステムに通信可能に接続されてもよい。通信インターフェース355は、ネットワークインターフェース(例えば、ネットワークカードを含む)として機能し、UIデバイス112が(無線もしくは有線接続を介して)ネットワーク105に接続することを可能にしてもよく、及び/または入出力インターフェース(例えば、USBインターフェース、シリアルポート、パラレルポート、SCSIなどを含む)として機能し、UIデバイス112が1つ以上の入力デバイス(例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、カメラなど)を介して入力を受信することを可能にしてもよく、1つ以上の出力デバイス(例えば、ディスプレイ、スピーカなど)を介して出力を提供してもよい。
UIデバイス112は、通信インターフェース355を介して他のデバイスまたはシステムに通信可能に接続されてもよい。通信インターフェース355は、ネットワークインターフェース(例えば、ネットワークカードを含む)として機能し、UIデバイス112が(無線もしくは有線接続を介して)ネットワーク105に接続することを可能にしてもよく、及び/または入出力インターフェース(例えば、USBインターフェース、シリアルポート、パラレルポート、SCSIなどを含む)として機能し、UIデバイス112が1つ以上の入力デバイス(例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、カメラなど)を介して入力を受信することを可能にしてもよく、1つ以上の出力デバイス(例えば、ディスプレイ、スピーカなど)を介して出力を提供してもよい。
通信インターフェース353は、任意の適切な通信プロトコルを使用する1つ以上のデバイスまたはシステムとの無線及び/または有線通信のための回路を含んでもよい。無線通信は、短距離及び/または長距離になり得る。例えば、通信インターフェースは、Wi-Fi(例えば802.11プロトコル)、Ethernet、Bluetooth、高周波システム(例えば900MHz、2.4GHz及び5.6GHzの通信システム)、赤外線、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル(「TCP/1P」)(TCP/IPレイヤーの各々で使用されるプロトコルのいずれか)、ハイパーテキスト転送プロトコル(「HTTP」)、BitTorrent、ファイル転送プロトコル(「FTP」)、リアルタイム転送プロトコル(「RTP」)、リアルタイムストリーミングプロトコル(「RTSP」)、セキュアシェルプロトコル(「SSH」)、他の任意の通信プロトコル、またはそれらの任意の組み合わせをサポートしてもよい。通信インターフェース353は、(例えば、同軸ケーブルまたは光ファイバケーブルを介して)UIデバイス112を他のデバイスに電気的または光学的に結合させ、その他のデバイスと通信させることを可能にする回路を含んでもよい。
ユーザは、プロセスの制御に影響を及ぼすために、そのような入出力デバイスを利用してもよい。例示すると、UIデバイス112は、例えば、タンク充填プロセスを表す表示グラフィック項目を、(例えば、通信インターフェース355に接続されたディスプレイで)生成してもよい。そのようなシナリオでは、ユーザは、タンクレベルの測定値を読み取り、タンクを満たす必要があると判断してもよい。ユーザは、UIデバイス112に表
示された入口バルブグラフィックと対話し(例えば、通信インターフェース355に接続されたマウスまたはキーボードを介して)、入口バルブを開くようにするコマンドを入力してもよい。
示された入口バルブグラフィックと対話し(例えば、通信インターフェース355に接続されたマウスまたはキーボードを介して)、入口バルブを開くようにするコマンドを入力してもよい。
B.プラント構成データ371
プラント構成データ371は、プロセス制御システム10の構成に関するデータである。例えば、プラント構成データ371は、プロセス制御システム10の要素、要素間の関係、及び/または要素によって使用されるパラメータを特定してもよい。例えば、プラント構成データ371は、プロセス制御システム10によって制御されるプラントに設置されたデバイス(例えば、フィールドデバイス14、I/Oデバイス26~28、コントローラ11、サーバ、ルータ、モデム、スイッチなど、ワークステーション110、など)、デバイス間の関係、デバイスのうちの1つ以上によって利用される(例えば、コントローラ11及び/またはフィールドデバイス14によって利用される)機能ブロック、機能ブロック間の関係、ならびに/または、デバイス及び/または機能ブロックによって使用されるパラメータを特定してもよい。
プラント構成データ371は、プロセス制御システム10の構成に関するデータである。例えば、プラント構成データ371は、プロセス制御システム10の要素、要素間の関係、及び/または要素によって使用されるパラメータを特定してもよい。例えば、プラント構成データ371は、プロセス制御システム10によって制御されるプラントに設置されたデバイス(例えば、フィールドデバイス14、I/Oデバイス26~28、コントローラ11、サーバ、ルータ、モデム、スイッチなど、ワークステーション110、など)、デバイス間の関係、デバイスのうちの1つ以上によって利用される(例えば、コントローラ11及び/またはフィールドデバイス14によって利用される)機能ブロック、機能ブロック間の関係、ならびに/または、デバイス及び/または機能ブロックによって使用されるパラメータを特定してもよい。
プラント構成データ371はまた、ループシートのような文書を含んでもよい。
C.ループマップデータ373
ループマップデータ373は、プロセス制御システム10用に構成された1つ以上のループマップを特定する。一実施例として、ループマップデータ373は、図2に示すループマップ205を特定してもよい。
ループマップデータ373は、プロセス制御システム10用に構成された1つ以上のループマップを特定する。一実施例として、ループマップデータ373は、図2に示すループマップ205を特定してもよい。
特定の制御ループのループマップでは、ループマップデータ373は、特定の制御ループの以下の要素のうちの少なくとも1つを表すデータを含んでもよい(または参照してもよい)。制御ループに含まれるフィールドデバイス14と、制御ループに含まれるI/Oデバイス26~28と、制御ループに含まれるコントローラ11と、制御ループを閲覧及び/または構成するために利用することができるワークステーション110と、制御ループ(制御ルーチン38を定義するように構成された1つ以上の機能ブロックを含み得る)によって実装される制御ルーチン38などが含まれる。さらに、特定の制御ループのループマップについて、ループマップデータ373は、要素間の関係を特定してもよい。例えば、ループマップデータ373は、フィールドデバイス14とコントローラ11との間の物理リンクを指定してもよい(例えば、I/Oデバイス26~28のうちの1つ、フィールドデバイス14とコントローラ11との間の特定の通信リンク、及び/またはフィールドデバイス14とコントローラ11との間で送信される特定のデータを指定すること)。別の例として、ループマップデータ373は、機能ブロック間の論理リンクを指定してもよい。
さらに、ループマップデータ373は、前述の制御ループ要素を描写するグラフィック項目を含んでもよい(または参照してもよい)。これらのグラフィック項目は、制御ループ及びその構成要素をグラフを使って描写するために(例えば、UIデバイス112によって)利用されてもよい。
ループデータ373は、ループマップ205を含んでもよい。より詳細には、ループデータ373は、フィールドデバイス211、I/Oデバイス213、コントローラ229、オペレータディスプレイ217、及び/または機能ブロック231~235のためのグラフィック項目を含む、描写された制御ループの要素を表すグラフィック項目を含んでもよい。ループデータ373はまた、描写された要素の各々のプラント構成データ371を含むか、または参照してもよい。これは、例えば、各要素用の固有の特定子(例えば、「タグ」)、及び/または描写された要素に関する様々なパラメータを含んでもよい。例え
ば、構成データ371は、センサ221によって検出され送信された情報のタイプを示してもよい。特定の制御ループの場合、ループマップデータ373は、対応する状態データ375を参照してもよい。
ば、構成データ371は、センサ221によって検出され送信された情報のタイプを示してもよい。特定の制御ループの場合、ループマップデータ373は、対応する状態データ375を参照してもよい。
D.状態データ375
状態データ375は、制御ループまたは制御ループの要素に対する1つ以上の状態251を特定する。例えば、状態データ375は、制御ループ205の状態251を表すデータを含んでもよい。状態251は、例えば、センサ221、I/Oカード225、またはリンク261の正常状態を含んでもよい。状態251は、制御ループによって測定または制御されるパラメータに対する警告(例えば、高いまたは低い流量、温度など)を含んでもよい。状態251は、バイパス、オーバーライド、及びラッチされた値などの異常な状態を含んでもよい。オーバーライドは、警告などの状態が生じた場合に、制御ルーチンまたは機能ブロックに入力する値を指定してもよい。バイパスは、警告などの状態が生じた場合に起動される(バイパスバルブを開けるなどして起動される)代替マテリアルフローを指定してもよい。バイパスはまた、状態が生じた場合にアクティブにする代替ルーチンまたは機能ブロックのセットを指定してもよい。ラッチされた値は、一時的であっても、限界を超えた場合に設定される値であってもよい。
状態データ375は、制御ループまたは制御ループの要素に対する1つ以上の状態251を特定する。例えば、状態データ375は、制御ループ205の状態251を表すデータを含んでもよい。状態251は、例えば、センサ221、I/Oカード225、またはリンク261の正常状態を含んでもよい。状態251は、制御ループによって測定または制御されるパラメータに対する警告(例えば、高いまたは低い流量、温度など)を含んでもよい。状態251は、バイパス、オーバーライド、及びラッチされた値などの異常な状態を含んでもよい。オーバーライドは、警告などの状態が生じた場合に、制御ルーチンまたは機能ブロックに入力する値を指定してもよい。バイパスは、警告などの状態が生じた場合に起動される(バイパスバルブを開けるなどして起動される)代替マテリアルフローを指定してもよい。バイパスはまた、状態が生じた場合にアクティブにする代替ルーチンまたは機能ブロックのセットを指定してもよい。ラッチされた値は、一時的であっても、限界を超えた場合に設定される値であってもよい。
状態データ375は、(例えば、「異常な状態」を修正するために)1つ以上の状態251に対する修正措置253を指定してもよい。
E.ユーザ設定データ377
ユーザ設定データ377は、ユーザによって提供される設定及び他の情報を含む。例えば、ユーザ設定データ377は、ユーザによって明示的に設定される状態251または状態を含んでもよい。ユーザ設定データ377はまた、(制御ループ状態375によって反映され得る)ある状態251を設定または引き起こすためのルールを含んでもよい。ループモニタ383は、これらのルールに従ってプロセスを監視し、状態251を設定してもよい。
ユーザ設定データ377は、ユーザによって提供される設定及び他の情報を含む。例えば、ユーザ設定データ377は、ユーザによって明示的に設定される状態251または状態を含んでもよい。ユーザ設定データ377はまた、(制御ループ状態375によって反映され得る)ある状態251を設定または引き起こすためのルールを含んでもよい。ループモニタ383は、これらのルールに従ってプロセスを監視し、状態251を設定してもよい。
F.ループマッパ381
ループマッパ381は、ループマップ205などのループマップを生成する。マッパ381は、例えば、プラント構成データ371を参照して、制御ルーチンを特定してもよい。次いで、マッパ381は、例えば、制御ルーチンに関連付けられた入力変数及び出力変数、ならびにそれら入力及び出力に関連付けられたフィールドデバイス及び他のデバイス(例えば、流量測定に関連付けられた流量インジケータ、またはバルブ位置コマンドに関連付けられたバルブ)を特定することによって、マップを「マッピング」してもよい。マッパ381は、制御ループの要素のグラフィック項目を生成するときに、様々なプロセス制御要素のためのテンプレートのライブラリを基にしてもよい。マッパ381がループマップを「マッピング」すると、ループマップはループマップデータ373として格納されてもよい。
ループマッパ381は、ループマップ205などのループマップを生成する。マッパ381は、例えば、プラント構成データ371を参照して、制御ルーチンを特定してもよい。次いで、マッパ381は、例えば、制御ルーチンに関連付けられた入力変数及び出力変数、ならびにそれら入力及び出力に関連付けられたフィールドデバイス及び他のデバイス(例えば、流量測定に関連付けられた流量インジケータ、またはバルブ位置コマンドに関連付けられたバルブ)を特定することによって、マップを「マッピング」してもよい。マッパ381は、制御ループの要素のグラフィック項目を生成するときに、様々なプロセス制御要素のためのテンプレートのライブラリを基にしてもよい。マッパ381がループマップを「マッピング」すると、ループマップはループマップデータ373として格納されてもよい。
マッパ381は、UIデバイス112にループマップを表示させてもよい。マッパ381は、ループマップデータ373を参照してディスプレイ(ディスプレイ200など)を生成してもよい。具体的には、ループマッパ381は、ループマップデータ373を参照し、ユーザ要求に応じてUIデバイス112にループマップ205を表示させてもよい。ループマッパ381はまた、状態データ375を参照して、UIデバイス112にループマップ205に関連付けられた状態251を表示させてもよい。
G.ループモニタ383
ループモニタ383は、図2に示すループマップ205によって描写される制御ループ
などの制御ループを監視する。2.例えば、ループモニタ383は、ワークステーション110に、フィールドデバイス14と通信させ、フィールドデバイス14の状態251(例えば、正常状態への)に関するフィールドデバイスから様々なパラメータを受信させてもよい。これらのパラメータは、フィールドデバイス14の警告または動作パラメータになり得る。簡単に言えば、ループモニタ383は、プロセス制御システムの他の要素によって(例えば、フィールドデバイス14、I/Oデバイス26~38などによって)収集または生成されたデータを正確に映し出すデータを含むように状態データ375を更新してもよい。
ループモニタ383は、図2に示すループマップ205によって描写される制御ループ
などの制御ループを監視する。2.例えば、ループモニタ383は、ワークステーション110に、フィールドデバイス14と通信させ、フィールドデバイス14の状態251(例えば、正常状態への)に関するフィールドデバイスから様々なパラメータを受信させてもよい。これらのパラメータは、フィールドデバイス14の警告または動作パラメータになり得る。簡単に言えば、ループモニタ383は、プロセス制御システムの他の要素によって(例えば、フィールドデバイス14、I/Oデバイス26~38などによって)収集または生成されたデータを正確に映し出すデータを含むように状態データ375を更新してもよい。
さらに、ループモニタ383は、制御ループまたは制御ループ要素の状態251に関するパラメータの値を設定するためのロジックを含んでもよい。ループモニタ383は、ユーザによって定義され、ユーザ設定377に格納され得る1つ以上のルールに基づいて、特定の制御ループ要素の状態251を引き起こしてもよい。
例えば、通信リンク261が故障したときに(通信障害を示すために)、ユーザ設定377は、「通信なし」状態が設定または引き起こされるべきであることを規定するルールを含んでもよい。したがって、ループモニタ383は、例えば、通信リンク261が正常であることを保証するために、センサ221を定期的にポーリングすることによって、そのような故障をチェックしてもよい。センサ221が一定時間内にポーリングに応答しない場合、ループモニタ383は、(ユーザ設定377によって定義されたルールに従って)通信状態変数を設定して、(例えば、CommStat261を0の値に設定することにより)通信障害を示してもよい。
III.例示的な方法400
図4は、一実施形態による、ループインターフェースを実装する例示的な方法400を描写する。本方法は、全体または一部において、本明細書に記載される1つ以上のシステムまたはデバイスによって実装されてもよい。
図4は、一実施形態による、ループインターフェースを実装する例示的な方法400を描写する。本方法は、全体または一部において、本明細書に記載される1つ以上のシステムまたはデバイスによって実装されてもよい。
方法400は、プラント構成データ371が生成されると開始する(ブロック405)。構成データ371は、ユーザがプラントの様々な態様を構成することによって生成されてもよい。
制御ループは、プラント構成データ371から特定される(ブロック410)。制御ループは、ループマッパ381によって特定されてもよい。一実施形態では、ループマッパ381は、UIデバイス112によって実装される。別の実施形態では、ループマッパ381は、UIデバイス112以外のコンピューティングデバイスによって実装される。ループマッパ381は、プラント構成データ371を評価してプロセス制御システム10の要素(例えば、デバイス及び/または機能ブロック)間のリンクを特定することによって制御ループを特定してもよい。
制御ループが特定された後、ループマッパ381は、ループマップ205を生成して、特定された制御ループを描写してもよい(ブロック415)。ループマッパ381は、特定された制御ループの要素に対応するグラフィック項目をメモリに格納してもよい。
ループマップ205を見るためのユーザ要求は、UIデバイス112において受信されてもよい(ブロック420)。その要求は、図5に示すオペレータディスプレイ500と対話するユーザによって受信されてもよい。
要求の受信に応答して、ループマッパ381は、ループマップ205を表示してもよい(ブロック425)。ループマップ205に関連付けられた状態251は、ループマッパ
381によって表示されてもよい(ブロック430)。
381によって表示されてもよい(ブロック430)。
制御ループは、ループモニタ383によって監視される(ブロック445)。制御ループへの変更に応答して、制御ループモニタ383は、ループマッパ381に、描写されたループマップ205及び状態251を更新させてもよい。例えば、ループモニタ383は、アクチュエータ223が経験した異常状態を検出してもよい。例示すると、アクチュエータ223がポンプである場合、ループモニタ383は、ポンプを駆動するモータが故障したとき、または予防的な停止を経験したときを検出してもよい。この検出に応じて、制御ループモニタ383は、ループマッパ381に適切な状態251を表示させてもよい。別の例として、ループモニタ383は、アクチュエータ223を交換するために新しいアクチュエータが設置されたことを検出してもよい。ループモニタ383は、ループマッパ381に、新しいアクチュエータを描写するようにループマップ205を更新させてもよい。
要素または状態の選択を表すユーザ入力が受信されたとき(ブロック435)、対応する要素または状態が強調表示されてもよい(ブロック440)。すなわち、ユーザは状態251を選択してもよい。ユーザの選択を検出することに応答して、ループマッパ381は、選択された状態251に対応するループマップ205によって描写される要素を強調表示してもよい。同様に、ユーザは、ループマップ205によって描写される要素を選択してもよい。ユーザの選択を検出することに応答して、ループマッパ381は、選択された要素に対応する1つ以上の状態251を強調表示してもよい。ループモニタ383は、ユーザ入力に応答して制御ループを監視し続けてもよい。
IV.例示的なオペレータディスプレイ500
図5は、一実施形態による、UIデバイス112によって提示され得る例示的なオペレータディスプレイ500を示す。ディスプレイ500は、サブディスプレイ514a、514b、及びまたは514cを含んでもよい。ディスプレイ514aは、ポンプ521、制御バルブ522、及び蓄積タンク523を含む機器モジュール(すなわち、特定のグループまたは機器のセット)の一部の概略図を含む。ディスプレイ514aはまた、関連パラメータ(例えば、タンクレベルまたは流量レベル)の値を含み得るデータテーブル524を含む。ディスプレイ514bは、トレンドグラフィック525を含む。ディスプレイ514cは、(例えば、ディスプレイ514aの概略図に描写された機器に関連付けられた様々な変数に対して)数値形式で進行中のデータ蓄積を示し得るグリッドグラフィック526を含む。
図5は、一実施形態による、UIデバイス112によって提示され得る例示的なオペレータディスプレイ500を示す。ディスプレイ500は、サブディスプレイ514a、514b、及びまたは514cを含んでもよい。ディスプレイ514aは、ポンプ521、制御バルブ522、及び蓄積タンク523を含む機器モジュール(すなわち、特定のグループまたは機器のセット)の一部の概略図を含む。ディスプレイ514aはまた、関連パラメータ(例えば、タンクレベルまたは流量レベル)の値を含み得るデータテーブル524を含む。ディスプレイ514bは、トレンドグラフィック525を含む。ディスプレイ514cは、(例えば、ディスプレイ514aの概略図に描写された機器に関連付けられた様々な変数に対して)数値形式で進行中のデータ蓄積を示し得るグリッドグラフィック526を含む。
ユーザは、ディスプレイ500を利用して、プロセス制御システム10のうちの少なくとも一部を監視してもよい。例えば、タンク523が充填されるにつれて、データテーブル524はタンクレベル(例えば、ガロン単位で)を表示してもよい。追加の情報が有用であり得るため、ディスプレイ514bはタンクレベルまたはタンクに入る液体の流れの傾向を描写してもよい。場合によっては、傾向は警告の設定点または限界値を描写し、ユーザが、所与の変数が所望の値またはある限界に近づいている程度を視覚化することを可能にしてもよい。
場合によっては、ユーザは、ディスプレイ500と対話して、UIデバイス112に図2に示すディスプレイ200を表示させてもよい。2.例えば、ユーザは、機器521~523を描写するグラフィック項目のうちの1つをクリックしてもよい。UIデバイス112は、例えば、ユーザが「ループマップを見る」などのコマンドを選択し得るドロップダウンメニューを表示してもよい。コマンドをクリックすることにより、UIデバイス112にディスプレイ200を表示させてもよい。
V.例示的なディスプレイ600~1100
図6は、一実施形態による、ループインターフェース119によって生成され、図1に示されたUIデバイス112に表示される、例示的なディスプレイ600を示す。 ディスプレイ600は、ループマップ605及び制御ループ状態ビューア607を含む。ループマップ605は、制御ループのソフトウェア要素、より詳細には、機能ブロック612、614、及び616を含む制御ループの機能ブロックを描写する。状態ビューア607は、状態651a~c及び修正措置653a~cを含む。図示されているように、状態651a(始動バイパス)は機能ブロック612の状態である。したがって、ループマップ605は、状態651を表す機能ブロック612の隣にアイコンを描写する。同様に、状態651bは機能ブロック614に対応し、状態651cは機能ブロック616に対応する。状態651a~cは、修正措置653a~cと対話するユーザによって修正されてもよい。
図6は、一実施形態による、ループインターフェース119によって生成され、図1に示されたUIデバイス112に表示される、例示的なディスプレイ600を示す。 ディスプレイ600は、ループマップ605及び制御ループ状態ビューア607を含む。ループマップ605は、制御ループのソフトウェア要素、より詳細には、機能ブロック612、614、及び616を含む制御ループの機能ブロックを描写する。状態ビューア607は、状態651a~c及び修正措置653a~cを含む。図示されているように、状態651a(始動バイパス)は機能ブロック612の状態である。したがって、ループマップ605は、状態651を表す機能ブロック612の隣にアイコンを描写する。同様に、状態651bは機能ブロック614に対応し、状態651cは機能ブロック616に対応する。状態651a~cは、修正措置653a~cと対話するユーザによって修正されてもよい。
図7は、一実施形態による、ループインターフェース119によって生成され、UIデバイス112によって表示され得る、例示的なデバイスディスプレイ700を描写する。ディスプレイ700は、タイトルバー701、デバイス情報703、ループ接続705、状態ディスプレイ707、及びメニュー709を含む。
タイトルバー701は、デバイス(例えば、PT-10143)の名前またはタグと、デバイスを制御するように構成されたコントローラ(例えば、Crude-CTRL1)の名前とを含んでもよい。デバイス情報703は、デバイスに関する情報を含んでもよい。例えば、デバイス情報703は、デバイスのブランド及び/またはタイプを示してもよい。
ループ接続705は、表示されたデバイスのループ接続を含んでもよい。例えば、ループ接続705は、デバイス(例えば、CHM6-02及びCrude-CIOC1)と通信する特定のI/Oデバイス、デバイス(例えばCrude-CTRL1)と通信するコントローラ、ならびに/または、デバイス(例えば、PIC-10143)を制御するように構成された制御ルーチンを特定してもよい。ループ接続705は、ユーザが、デバイスに関連付けられた完全ループマップを見るために選択することができる、対話型要素(例えば、ボタン)を含んでもよい。この要素を選択することにより、UIデバイス112に、例えば、ループマップ205などのループマップを表示させてもよい。
状態ディスプレイ707は、正常状態など、デバイスに関連付けられた状態を特定してもよい。一実施形態では、状態ディスプレイ707は、ユーザが関連付けられた状態を修正するために選択してもよい状態に関連付けられた修正措置を表示してもよい。
メニュー709は、追加情報を表示するためのインタラクティブな要素を含んでもよい。例えば、メニュー内の項目は、ユーザが、デバイスに関連付けられた警告を見たり、デバイスに関連付けられた概要もしくは方法画面を見たり、または、通信上の問題もしくはデバイスの問題をトラブルシューティングすることを可能にしてもよい。
図8は、一実施形態による、ループマップ805を含む例示的なディスプレイ800を描写する。ループマップ805は、フィールドデバイス811、I/Oデバイス813、コントローラ815、及びオペレータディスプレイ817を描写する。
図9は、一実施形態による、関連付けられた状態を表示するためにループマップ805が更新された後のループマップ805を含む、例示的なディスプレイ900を描写する。図9に示すように、ループマップ805は、状態901~905を含む。状態901は、圧力トランスミッタPT-10143が通信していないことを示す。同様に、状態903
は、圧力トランスミッタPT-10143とI/OデバイスCHM6-02との間の通信リンクの故障を示す。最後に、状態905は、圧力トランスミッタPT-10143からのフィードバックの欠如のために開ループが存在することを示す。
は、圧力トランスミッタPT-10143とI/OデバイスCHM6-02との間の通信リンクの故障を示す。最後に、状態905は、圧力トランスミッタPT-10143からのフィードバックの欠如のために開ループが存在することを示す。
図10は、一実施形態による、ループマップ1005を含む例示的なディスプレイ1000を描写する。ループマップ1005は、フィールドデバイス1011、I/Oデバイス1013、コントローラ1015、及びオペレータディスプレイ1017を描写する。
図11は、一実施形態による、ループマップ1105を含む例示的なディスプレイ1100を描写する。ループマップ1105は、フィールドデバイス1111、I/Oデバイス1113、コントローラ1115、及びオペレータディスプレイ1117を描写する。フィールドデバイス1111は、モータ(MTR-126)と流量トランスミッタ(FT-10208)とを含む。I/Oデバイス1113は、流量トランスミッタに接続されたI/Oデバイス(CHM8-02)を含む。ループマップ1105によって示されるように、フィールドデバイス(すなわち、この場合はMTR-126)はコントローラと直接通信してもよい。ディスプレイ1100は、I/Oデバイス(CHM8-02)とコントローラ1115との間の通信リンクの状態1101を描写する。
VI.さらなる考慮事項
本明細書を通して、複数のインスタンスは、単一のインスタンスとして記述されたコンポーネント、オペレーション、または構造を実装し得る。1つ以上の方法の個々の操作が別々の操作として図示され説明されているが、ある実施形態では、個々の操作のうちの1つ以上が同時に実行される場合がある。
本明細書を通して、複数のインスタンスは、単一のインスタンスとして記述されたコンポーネント、オペレーション、または構造を実装し得る。1つ以上の方法の個々の操作が別々の操作として図示され説明されているが、ある実施形態では、個々の操作のうちの1つ以上が同時に実行される場合がある。
本明細書で使用されるように、「一実施形態」または「ある実施形態」のいずれかの言及は、実施形態に関連して説明した特定の要素、特徴、構造、または特性が少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態では」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。
本明細書で使用されるように、用語「comprises(備える、含む)」、「comprising(備える、含む)」、「includes(含む)」、「including(含む)」、「has(有する)」、「having(有する)」またはそれらの任意の他の変形例は、非排他的な包含を対象とするように意図されている。例えば、プロセス、方法、物品、もしくは要素のリストを含む装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていないか、またはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含んでもよい。さらに、それとは反対に明示的に述べられていない限り、「または」は、排他的なまたは、ではなく包括的なまたは、であることを指す。例えば、条件AまたはBは、以下のいずれかによって満たされる:Aが真(または存在する)かつBが偽(または存在しない)、Aが偽(または存在しない)かつBが真(または存在する)、及び、AとBの両方が真(または存在する)。
さらに、「a」または「an」の使用は、本明細書の実施形態の要素及び構成要素を説明するために用いられる。この説明及び以下の特許請求の範囲は、1つまたは少なくとも1つを含むように読まれるべきである。単数形は、それが他の意味であることが明らかでない限り、複数形も含む。
本明細書を通して、以下の用語のうちのいくつかが使用される。
通信リンク。「通信リンク」または「リンク」は、2つ以上のノードを接続する経路または媒体である。リンクは、物理リンク及び/または論理リンクであってもよい。物理的
リンクは、情報が転送されるインターフェース及び/または媒体であり、現実には、有線または無線であってもよい。物理リンクの実施例には、電気エネルギーの伝送のための導体を有するケーブル、光伝送のための光ファイバ接続、及び/または電磁波の1つ以上の特性に加えられた変更を介して情報を搬送する無線電磁信号が含まれ得る。
リンクは、情報が転送されるインターフェース及び/または媒体であり、現実には、有線または無線であってもよい。物理リンクの実施例には、電気エネルギーの伝送のための導体を有するケーブル、光伝送のための光ファイバ接続、及び/または電磁波の1つ以上の特性に加えられた変更を介して情報を搬送する無線電磁信号が含まれ得る。
2つ以上のノード間の論理リンクは、2つ以上のノードを接続する基礎となる物理リンク及び/または中間ノードの抽象を表す。例えば、2つ以上のノードは、論理リンクを介して論理的に結合されてもよい。論理リンクは、物理リンクと中間ノード(例えば、ルータ、スイッチ、または他のネットワーク機器)の任意の組み合わせを介して確立されてもよい。
リンクは、「通信チャネル」と称されることがある。無線通信システムにおいて、用語「通信チャネル」(または単に「チャネル」)は、一般に、特定の周波数または周波数帯域を指す。搬送信号(または搬送波)は、特定の周波数で、またはチャネルの特定の周波数帯域内で、送信されてもよい。場合によっては、単一の帯域/チャネルを介して複数の信号が送信されてもよい。例えば、信号は、異なるサブバンドまたはサブチャネルを介して単一の帯域/チャネル越しに同時に送信されることがある。別の例として、信号は、それぞれのトランスミッタ及びレシーバが問題の帯域を使用するタイムスロットを割り当てることによって、同じ帯域を介して送信されることがある。
コントローラに受信したレベル測定値に基づいて制御信号を水入口バルブに送信させる制御ルーチンを定義する1つ以上のソフトウェア要素(例えば、機能ブロック)を、コントローラは格納及び実装してもよい。例えば、ソフトウェア要素は、コントローラに、水測定レベルがある閾値を下回ったときにコントローラに弁を開くための制御信号を送信させるように、構成されてもよい。
メモリ及びコンピュータ読み取り可能媒体。一般に、本明細書で使用する「メモリ」または「メモリデバイス」という句は、コンピュータ読み取り可能媒体(「CRM」)を含むシステムまたはデバイスを指す。「CRM」は、情報(例えば、データ、コンピュータ読み取り可能命令、プログラムモジュール、アプリケーション、ルーチンなど)を配置、保持、及び/または検索するために、関連するコンピューティングシステムによってアクセス可能な1つの媒体または複数の媒体を指す。「CRM」は、現実には、非一時的な媒体を指し、電波などの実体のない一時的な信号を指すものではないことに留意されたい。
CRMは、関連するコンピューティングシステムにおいて、または関連するコンピューティングシステムと通信する任意の技術、デバイス、またはデバイスのグループにおいて、実装されてもよい。CRMは、揮発性及び/または不揮発性媒体、ならびに取り外し可能及び/または取り外し不可能な媒体を含んでもよい。CRMは、情報を格納するために使用することができ、コンピューティングシステムによってアクセスすることができる、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、CD-ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)または他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、または、任意の他の媒体を含んでもよいが、これらに限られない。CRMは、システムバスに通信可能に結合され、CRMと、システムバスに結合された他のシステムまたはコンポーネントとの間の通信を可能にする。いくつかの実装形態では、CRMは、メモリインターフェース(例えば、メモリコントローラ)を介してシステムバスに結合されてもよい。メモリインターフェースは、CRMとシステムバスとの間のデータの流れを管理する回路である。
ネットワーク。本明細書で使用されるように、特に指定がない限り、情報またはデータを通信するシステムまたはデバイスの文脈で使用される場合、用語「ネットワーク」は、
ノード(例えば、情報を送信、受信、及び/または転送することができるデバイスまたはシステム)の集合と、ノード間の電気通信を可能にするように接続されたリンクとを指す。
ノード(例えば、情報を送信、受信、及び/または転送することができるデバイスまたはシステム)の集合と、ノード間の電気通信を可能にするように接続されたリンクとを指す。
ネットワークは、ノード間のトラフィックの整理を担当する専用ルータと、オプションとして、ネットワークの構成及び管理を担当する専用デバイスとを含んでもよい。ノードの一部または全部はまた、他のネットワークデバイス間で送信されるトラフィックを整理するために、ルータとして機能するように適合されてもよい。ネットワークデバイスは、有線または無線で相互接続されてもよく、ネットワークデバイスは、異なるルーティング及び転送能力を有してもよい。例えば、専用ルータは大量の送信が可能であってもよく、同時に、一部のノードは同じ期間に比較的少量のトラフィックを送受信することができる場合がある。さらに、ネットワーク上のノード間の接続は、異なるスループット能力及び異なる減衰特性を有してもよい。例えば、光ファイバケーブルは、媒体固有の物理的限界の違いのために、無線リンクよりけた違いに高い帯域幅を提供することができてもよい。ネットワークは、ローカルエリアネットワーク(LAN)またはワイドエリアネットワーク(WAN)などのネットワークまたはサブネットワークを含んでもよい。
ノード。一般に、「ノード」という用語は、接続ポイント、再配布ポイント、または通信エンドポイントを指す。ノードは、情報を送信、受信、及び/または転送することができる任意のデバイスまたはシステム(例えば、コンピュータシステム)であってもよい。例えば、メッセージを発信及び/または最終的に受信するエンドデバイスまたはエンドシステムは、ノードである。(例えば、2つのエンドデバイス間で)メッセージを受信し転送する中間デバイスも、一般に「ノード」であるとみなされる。
プロセッサ。本明細書で説明される例示的方法の様々な動作は、少なくとも部分的に1つ以上のプロセッサによって実行されてもよい。一般に、「プロセッサ」及び「マイクロプロセッサ」という用語は同義で使用され、各々は、メモリに格納された命令をフェッチして実行するように構成されたコンピュータプロセッサを指す。これらの命令を実行することにより、プロセッサは、命令によって定義される様々な動作または機能を実施することができる。特定の実施形態に応じて、プロセッサは、関連する動作または機能を実行するように、(例えば、命令もしくはソフトウェアによって)一時的に構成されてもよく、または恒久的に構成されてもよい(例えば、特定用途向け集積回路もしくはASIC用のプロセッサ)。プロセッサは、例えば、メモリコントローラ及び/またはI/Oコントローラをも含むチップセットの一部であってもよい。チップセットは、I/O及びメモリ管理機能ならびに複数の汎用及び/または専用レジスタ、タイマなどを提供するように通常は構成された集積回路内の電子コンポーネントの集合である。一般に、説明したプロセッサのうちの1つ以上は、システムバスを介して他の構成要素(メモリデバイス及びI/Oデバイスなど)に通信可能に結合され得る。
動作のうちの一部の性能は、単一のマシン内に存在するだけでなく、複数のマシンに配置されて、1つ以上のプロセッサの間で分散されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、1つのプロセッサまたは複数のプロセッサは、単一の場所(例えば、家庭環境内に、オフィス環境内に、またはサーバファームとして)に配置されてもよく、他の実施形態では、プロセッサは複数の場所にわたって分散されてもよい。
「processing(処理すること)」、「computing(コンピューティングすること、算出すること)」、「calculating(計算すること)」、「determining(判定すること)」、「presenting(提示すること)」、「displaying(表示すること)」などの単語は、1つ以上のメモリ(例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせ)内の物理的(例えば、電
子的、磁気的もしくは光学的)量として表されるデータを操作または変換する機械(例えば、コンピュータ)、レジスタ、または情報を受信、格納、送信、もしくは表示する他の機械構成要素の措置またはプロセスを指す場合がある。
子的、磁気的もしくは光学的)量として表されるデータを操作または変換する機械(例えば、コンピュータ)、レジスタ、または情報を受信、格納、送信、もしくは表示する他の機械構成要素の措置またはプロセスを指す場合がある。
システムバス。一般に、プロセッサまたは特定のシステムまたはサブシステムは、1つ以上の通信リンクを介して、システムまたはサブシステムの他のコンポーネントと通信し得る。例えば、共有住宅内の構成要素と通信する場合、プロセッサは、システムバスによって構成要素に通信可能に接続されてもよい。特に指定のない限り、本明細書で使用されるように、「システムバス」という句は、(データを搬送するための)データバス、(データをどこに送るべきかを判定するための)アドレスバス、(実行すべき動作を判定するための)制御バス、またはそれらのいくつかの組み合わせを指す。さらに、「システムバス」は、メモリバスもしくはメモリコントローラ、周辺バス、または種々のバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含むバス構造のいくつかのタイプのいずれかを指してもよい。限定としてではなく、例として、そのようなアーキテクチャは、Industry Standard Architecture(ISA)バス、Micro
Channel Architecture(MCA)バス、Enhanced ISA(EISA)バス、Video Electronics Standards Association(VESA)ローカルバス、及び(Mezzanineバスとしても知られている)Peripheral Component Interconnect(PCI)バスを含む。
Channel Architecture(MCA)バス、Enhanced ISA(EISA)バス、Video Electronics Standards Association(VESA)ローカルバス、及び(Mezzanineバスとしても知られている)Peripheral Component Interconnect(PCI)バスを含む。
Claims (18)
- 方法であって、
プロセスプラントの複数の制御ループ用のループマップをディスプレイに表示することであって、前記ループマップは第1制御ループの第1の複数の制御ループ要素と第2制御ループの第2の複数の制御ループ要素とを描写し、
(i)前記第1の複数の制御ループ要素の少なくとも1つが前記第2の複数の制御ループ要素に含まれ、
(ii)前記ループマップは、(a)前記第1及び第2制御ループの少なくともいずれかを制御するための1つ以上の制御ルーチン、(b)前記1つ以上の制御ルーチンを実装する1つ以上のプロセスコントローラ、および(c)前記1つ以上のプロセスコントローラと、前記第1及び第2制御ループの少なくともいずれかに含まれる1つ以上のフィールドデバイスとの間の1つ以上の通信リンク、を描写する、
前記ディスプレイに表示することと、
前記ループマップに関連付けられた制御ループ状態を前記ディスプレイに表示することと、
(i)表示された制御ループおよび(ii)前記制御ループ状態の少なくともいずれかとのユーザの対話に基づいて、前記複数の制御ループの1つを変更することと、
少なくとも部分的に前記複数の制御ループを利用することに基づいて、プロセスを制御することと、
を含む、方法。 - 前記描写された複数の制御ループ要素は、前記制御ループの複数のハードウェア要素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記描写された複数のハードウェア要素は、前記制御ループの複数のデバイスと、前記複数のデバイスのうちの少なくとも2つの間の通信リンクと、を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記描写された複数のデバイスは、
(i)フィールドデバイスと、
(ii)I/Oデバイスと、
(iii)前記フィールドデバイスと前記I/Oデバイスとの間の第1の通信リンクと、
(iv)前記フィールドデバイスを制御するための制御信号を送信するか、または前記フィールドデバイスによって得られた測定値を受信するように構成されたコントローラと、
(v)前記コントローラと前記I/Oデバイスとの間の第2の通信リンクと、
(vi)前記フィールドデバイスを監視または制御するように構成されたオペレータステーションと、
(vii)前記オペレータステーションと前記コントローラとの間の第3の通信リンクと、を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記描写された複数の制御ループ要素は、フィールドデバイスを制御するための制御信号を送信するか、または前記フィールドデバイスによって得られた測定値を受信するように構成されたコントローラによって実装される制御ルーチンをさらに含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御ループ状態は、(i)前記制御ループの複数のデバイスのうちの1つ、または(ii)前記複数のデバイスのうちの少なくとも2つの間の通信リンクの状態である、請
求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記描写された複数の制御ループ要素は、前記制御ループの複数のソフトウェア要素を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記描写された複数のソフトウェア要素は、複数の機能ブロックを含み、
前記複数の機能ブロックは、入力機能ブロック、制御機能ブロック、または出力機能ブロックを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記ループマップを表示する前に、前記ループマップを見るためのユーザ要求を受信することをさらに含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御ループ状態は、前記ユーザ要求が受信される前に表示される、請求項9に記載の方法。
- 前記表示された制御ループ状態のユーザ選択を表すユーザ入力を受信することと、
前記表示された制御ループ状態の前記ユーザ選択に対応する前記描写された複数の制御ループ要素から制御ループ要素を強調表示することと、をさらに含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記表示された制御ループ状態は、異常な状態であり、前記方法は、前記異常な状態を改善するための修正措置を表示することをさらに含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- ループマップシステムであって、
1つ以上のメモリデバイスであって、
(1)プロセスプラントの複数の制御ループ用のループマップであって、第1制御ループの第1の複数の制御ループ要素と第2制御ループの第2の複数の制御ループ要素とを描写し、
(i)前記第1の複数の制御ループ要素の少なくとも1つが前記第2の複数の制御ループ要素に含まれ、
(ii)前記ループマップは、(a)前記第1及び第2制御ループの少なくともいずれかを制御するための1つ以上の制御ルーチン、(b)前記1つ以上の制御ルーチンを実装する1つ以上のプロセスコントローラ、および(c)前記1つ以上のプロセスコントローラと、前記第1及び第2制御ループの少なくともいずれかに含まれる1つ以上のフィールドデバイスとの間の1つ以上の通信リンク、を描写する、
ループマップと、
(2)前記複数の制御ループ要素に関連付けられた状態の記録と、
を格納する、メモリデバイスと、
前記メモリデバイスに通信可能に結合されたプロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合されたディスプレイと、
前記プロセッサによって実行されるとき、前記ループマップシステムに、
(1)制御ループ状態として前記状態の記録からある状態を指定させ、
(2)前記ディスプレイを介して、(i)前記複数の制御ループ要素を描写する前記ループマップと、(ii)前記制御ループ状態とを表示させ、
(3)(i)表示された制御ループおよび(ii)前記制御ループ状態の少なくともいずれかとのユーザの対話に基づいて、前記複数の制御ループの1つを変更させ、
(4)少なくとも部分的に前記複数の制御ループを利用することに基づいて、プロセスを制御させる、
前記1つ以上のメモリデバイスに格納された1つ以上のルーチンと、
を含む、ループマップシステム。 - 前記描写された複数の制御ループ要素は、前記制御ループの複数のハードウェア要素を含む、請求項13に記載のループマップシステム。
- 前記描写された複数のハードウェア要素は、前記制御ループの複数のデバイスと、前記複数のデバイスのうちの少なくとも2つの間の通信リンクと、を含む、請求項14に記載のループマップシステム。
- 前記制御ループ状態は、(i)前記制御ループの複数のデバイスのうちの1つ、または(ii)前記複数のデバイスのうちの少なくとも2つの間の通信リンクの状態である、請求項13から15のいずれか1項に記載のループマップシステム。
- 前記プロセッサによって実行されるとき、前記ループマップを表示する前に、前記ループマップシステムに、ユーザ入力インターフェースを介して前記ループマップを見るためのユーザ要求を受信させる、前記メモリデバイスに格納された第3のルーチンをさらに含む、請求項13から16のいずれか1項に記載のループマップシステム。
- 前記表示された制御ループ状態は、異常な状態であり、前記ループマップシステムは、前記異常な状態を改善するための修正措置をさらに表示する、請求項13から17のいずれか1項に記載のループマップシステム。
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