PL227296B1 - Sposób monitoringu i kontroli parametrów procesu przemysłowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób monitoringu i kontroli parametrów procesu przemysłowego tworzący mobilny system HMI (Human Machine Interface). Sposób ten realizuje się poprzez urządzenie mobilne.

Dynamiczny rozwój wyposażenia, możliwości funkcjonalnych i mocy obliczeniowych urządzeń przenośnych pozwala na realizację coraz to bardziej zaawansowanych technologicznie zadań i aplikacji. Rozwój ten wykorzystać można również do budowy mobilnych przemysłowych systemów HMI/SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Dostępne obecnie na rynku systemy HMI/SCADA pozwalają jedynie na budowę predefiniowanych ekranów synoptycznych systemu ułatwiając co najwyżej sposób (automatyzację) ich przygotowania. Aplikacje te coraz częściej pozwalają na pracę w urządzeniach przenośnych jednak wszystkie oferowane obecnie na rynku tego typu narzędzia wymagają predefiniowania ekranów synoptycznych i wymagają ręcznej nawigacji. Najbardziej zaawansowane narzędzia wizualizacji procesów wykorzystują techniki wirtualnej rzeczywistości do modelowania procesu. W rozwiązaniu tym dane wyświetlane są na tle trójwymiarowego obrazu będącego wirtualnym odzwierciedleniem rzeczywistego procesu.

Znany jest z opisu patentowego US 7444188 sposób pozwalający poprzez uniwersalny przenośny moduł kontroli i monitoringu na kontrolę i monitoring instalacji technicznej, instalacja jest przypisana do co najmniej jednego regionalnie kontrolowanego podobszaru wewnątrz kontrolowanego obszaru. Sposób polega na określaniu obecnej pozycji przenośnego modułu poprzez środki sygnału pozycjonującego, następnie przypisanie modułu do instalacji jeżeli znajduje się on w regionie kontrolowanego podobszaru instalacji. Po czym przesyła się i ładuje się dane interfejsu użytkownika HMI z instalacji do modułu. Kontroluje się instalacje przy użyciu danych z interfejsu wczytanych do przenośnego modułu. Wczytywanie danych interfejsu do kontroli instalacji kontroluje się jako funkcję odległości od instalacji do modułu. Z opisu zgłoszenia patentowego EP1975751 znany jest sposób monitoringu i kontroli parametrów instalacji technicznej, w którym identyfikuje się urządzenia instalacji poprzez analizę obrazu z kamery wbudowanej w przenośne urządzenie, przy czym przedstawia się bieżące dane o stanie instalacji technicznej, a identyfikację można przeprowadzić, między innymi, na podstawie uniwersalnego znacznika, który ma każde urządzenie w postaci kodu kreskowego. Z opisu wynalazku US2005131582A1 znany jest z kolei sposób przedstawiania informacji, w którym dane pobrane z systemu rozszerzonej rzeczywistości AR nakłada się na obraz wygenerowany kamerą.

Sposób monitoringu i kontroli parametrów procesu przemysłowego instalacji technicznej, według wynalazku, w rozszerzonej rzeczywistości, wykorzystujący przenośny moduł polegający na tym, że dokonuje się identyfikacji kontrolowanego obszaru instalacji technicznej. Następnie pobiera się dane z serwera komunikacyjnego i kontroluje się obszar instalacji. Istota wynalazku polega na tym, że identyfikuje się poszczególne urządzenia instalacji poprzez analizę obrazu z kamery wbudowanej w moduł w postaci przenośnego urządzenia, a następnie dane pobrane z serwera komunikacji przedstawia się na bieżąco nanosząc je na obraz z kamery na ekranie przenośnego urządzenia. Osoba kontrolująca na obrazie urządzenia monitorowanego ma wyświetlane dane w postaci parametrów tego urządzenia. Dane te przekazuje się z serwera komunikacyjnego, który połączony jest ze sterownikami urządzeń instalacji technicznej. Urządzenia identyfikuje się na podstawie uniwersalnego znacznika, który ma każde urządzenie. Uniwersalne znaczniki mogą mieć postać obrazu samego urządzenia lub kodu kreskowego. Może mieć również postać dowolnej grafiki, przyporządkowanej do danego urządzenia.

Proponowane rozwiązanie pozwala na wykorzystanie możliwości funkcjonalnych urządzenia mobilnego tj. np. zintegrowanej kamery do akwizycji a następnie analizy danych i/lub nawigacji w aplikacji wizualizacyjnej, a nie jak dotychczas jedynie korzystanie z możliwości wyświetlania przygotowanych wcześniej danych. Rozwiązanie eliminuje konieczność tworzenia bardzo wielu ekranów synoptycznych w przypadku mnogości koniecznych do zaprezentowania parametrów. Proponowane rozwiązanie pozwala na sprawną, szybką nawigację w aplikacji a jednocześnie przejrzystą prezentację danych procesowych poszczególnych urządzeń. Sposób oznaczania urządzeń znacznikami uniwersalnymi według wynalazku pozwala na niewielkich rozmiarów ekranach urządzeń przenośnych na rozmieszczeniu elementów nawigacyjnych i wizualizujących wartości parametrów przemysłowych w sposób logiczny, czytelny i łatwy w użytkowaniu. Proponowane rozwiązanie pozwala na szybkie, płynne przejścia do prezentacji kolejnych parametrów procesu jest szczególnie istotne podczas bezpośredniej inspekcji poszczególnych urządzeń procesu technologicznego, prowadzonych w sytuacjach awaPL 227 296 B1 ryjnych, rozruchach lub wyłączeniach urządzeń czy całych linii technologicznych, a także podczas bieżącej diagnostyki urządzeń. Opisywany sposób pozwala na szybkie przełączanie pomiędzy wizualizowanymi parametrami poszczególnych urządzeń procesu.

Wynalazek bliżej przedstawiono w przykładach wykonania i na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat mobilnego systemu wizualizacji danych procesowych, Fig. 2 przedstawia sposób prezentacji danych procesowych, w którym na obraz z kamery nałożono drugi obraz przedstawiający dane procesowe dotyczące urządzenia A, uzyskując informacje w rozszerzonej rzeczywistości, Fig. 3 przedstawia schemat sposobu identyfikacji poszczególnych elementów instalacji polegającego na analizie ich kształtu.

P r z y k ł a d 1

Instalacja technologiczna składa się z urządzeń U1 ... Un, których pracę kontrolują sterowniki programowalne S1 ... Sm połączone są z serwerem komunikacji SK. Zadaniem serwera komunikacji SK jest wymiana danych procesowych z poszczególnymi sterownikami. Serwer komunikacji SK komunikuje się ze sterownikami S1 ... Sm z wykorzystaniem różnych protokołów komunikacyjnych takich jak np. Modbus, Profibus, EtherCat, EthemetPowerlink, CAN, OPC i innymi. Serwer komunikacji SK połączony jest z przenośnym urządzeniem PU wyposażonym w kamerę i ekran. Serwer komunikacji SK dokonuje odczytu wartości poszczególnych danych procesowych i na żądanie użytkownika udostępnia je do odczytu na ekranie przenośnego modułu PU. Dane odczytywane na serwerze SK zorganizowane są w grupy odnoszące się do poszczególnych logicznie i/lub funkcjonalnie oddzielonych od siebie urządzeń U1 ... Un. Każde z urządzeń U1 ... Un oznacza się indywidualnym uniwersalnym znacznikiem w postaci grafiki stanowiącej kolejne litery. Znaczniki te umieszcza się w takim miejscu, aby były widoczne podczas identyfikacji. Osoba kontrolująca i monitorująca instalację kieruje kamerę przenośnego urządzenia PU na poszczególne urządzenia U1 ... Un. W przenośnym urządzeniu PU analizuje się on-Iine obraz z kamery w poszukiwaniu na zrzucie obrazu z kamery E zdefiniowanych uniwersalnych znaczników. Grupy zmiennych przypisane danemu urządzeniu U1 ... Un oraz zestaw uniwersalnych znaczników na potrzeby metody obróbki obrazu z kamery określa się w pliku konfiguracyjnym wczytywanym do serwera komunikacji SK i przenośnego urządzenia PU podczas uruchamiania aplikacji wizualizacyjnej bądź modyfikuje się na bieżąco w trakcie jej działania. W momencie pozytywnej identyfikacji uniwersalnego znacznika A urządzenia Un (co przedstawiono na Fig. 1) z serwera komunikacji SK wysyła się na przenośne urządzenie PU dane procesowe dotyczące urządzenia Un. Dane te wyświetla się na bieżąco nanosząc je na obraz z kamery na ekranie przenośnego urządzenia PU w technologii rozszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality) (co pokazano na Fig. 2). Po sprawdzeniu poprawności parametrów procesu kamerę przenośnego urządzenia PU kieruje się na kolejne urządzenia U1 . Un. Jeżeli żaden ze znaczników urządzeń U1 ... Un nie znajduje się w obszarze analizowanego obrazu E to na ekranie przenośnego urządzenia PU przedstawiany jest niezmodyfikowany obraz rejestrowany przez kamerę urządzenia.

P r z y k ł a d 2

Sposób analogiczny jak w przykładzie 1, przy czym kontroluje się i monitoruje instalację składającą się z trzech urządzeń U1, U2, U3 a jako uniwersalne znaczniki stosuje się obraz samego urządzenia lub jego charakterystycznej części w postaci zdjęcia. Rozwiązanie takie możliwe jest do realizacji w przypadku kontroli instalacji, w której każde z urządzeń posiada wyraźnie inny kształt, tak jak w sytuacji przedstawionej na rysunku Fig. 3, na którym przedstawiono schematycznie przykładową instalację układu trzech zbiorników U1, U2, U3. Każdy ze zbiorników ma inny kształt, dlatego jako uniwersalne znaczniki przyjmuje się zdjęcia poszczególnych zbiorników. Zdjęcia wykonane przez użytkownika systemu wprowadza się do przenośnego urządzenia PU i przypisuje się jednoznacznie poszczególnym urządzeniom U1 ... U3. Identyfikacja urządzenia U1 ... U3 polega wówczas na bezpośrednim wyszukiwaniu na zrzucie obrazu z kamery E obrazu ze zdjęcia danego elementu.

P r z y k ł a d 3

Sposób analogiczny jak w przykładzie 2, przy czym jako uniwersalne znaczniki stosuje się określony przez użytkownika zarys samego urządzenia lub jego charakterystycznej części. W instalacji układu trzech zbiorników U1, U2, U3 (Fig. 3) każdy ze zbiorników posiada inny kształt - U1 to trapez, U2 to prostokąt, a U3 to wycinek koła. Kształty te użytkownik systemu wprowadza do przenośnego urządzenia PU i przypisuje jednoznacznie poszczególnym urządzeniom U1, U2, U3. Identyfikacja urządzenia polega na tym, że wykrywa się krawędzie zbiornika znajdującego się w polu widzenia kamery E i dopasowuje się je do zdefiniowanych kształtów dla poszczególnych zbiorników U1, U2, U3. W przypadku stosowania tej metody dla instalacji z urządzeniami U1 . Un o powtarzających się kształtach ostateczną decyzję o identyfikacji urządzenia podejmuje użytkownik systemu.

Claims (2)

1. Sposób monitoringu i kontroli parametrów procesu przemysłowego instalacji technicznej w rozszerzonej rzeczywistości, poprzez przenośny moduł polegający ni tym, że dokonuje się identyfikacji kontrolowanego obszaru instalacji technicznej, na następnie pobiera się dane z serwera komunikacji i kontroluje się obszar instalacji, znamienny tym, że identyfikuje się poszczególne urządzenia (U1 ... Un) instalacji poprzez analizę obrazu z kamery wbudowanej w przenośne urządzenie (PU) a następnie dane pobrane z serwera komunikacji (SK) przedstawia się na bieżąco nanosząc je na obraz z kamery na ekranie przenośnego urządzenia (PU).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że identyfikuje się na podstawie uniwersalnego znacznika, który ma każde urządzenie (Un), w postaci kodu kreskowego lub grafiki.