TW202018489A - ＳＣＡＤＡ Ｗｅｂ ＨＭＩ系統 - Google Patents

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Abstract

SCADA Web HMI系統包括圖面製作裝置(1)及HMI終端機裝置(32)。圖面編輯器(11)產生SVG資料(21)及元件執行期屬性資料(22)。HMI終端機裝置(32)具備將SVG資料(21)讀入而顯示出HMI畫面之Web瀏覽器(321)、以及將元件執行期屬性資料(22)讀入作為設定參數而在Web瀏覽器(321)上動作之HMI Web執行期(322)。HMI Web執行期(322)在從監視對象裝置7接收到與固有的訊號名稱對應的訊號資料時，在HMI畫面上使與該固有的訊號名稱對應之元件的顯示變化。

Description

SCADA Web HMI系統
本發明係關於SCADA HMI(監控及資料擷取，人機介面)，尤其關於SCADA HMI在Web瀏覽器(browser)上動作之SCADA Web HMI系統。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition：監控及資料擷取)係作為一種監控社會基礎設施(infrastructure)系統的架構而為人所知。社會基礎設施系統係鋼鐵軋延系統、電力送變電系統、上下水道處理系統、大樓管理系統、道路系統等。
SCADA係產業控制系統的一種，利用電腦進行系統監視及程序控制(process control)。SCADA必須要有配合系統的處理性能之即時性(實時性)。
SCADA一般係由如下所述的子系統所構成。
(1)HMI(Human Machine Interface人機介面)
HMI係以將所要監視的程序(監視對象裝置)的資料提示給操作員(operator)知道，讓操作員可以監視控制整個程序的方式構成之機構。在例 如專利文獻1中，揭示了具備有在SCADA客戶端(client)上動作的HMI畫面之SCADA HMI。
(2)監視控制系統
監視控制系統係收集程序(process)上的訊號資料，且發送控制指令給程序，由PLC(Programmable Logic Controller；可程式邏輯控制器)等所構成。
(3)遠端輸入輸出裝置(Remote Input Output：RIO)
遠端輸入輸出裝置係與設置於程序內的感測器連接，將感測器的訊號轉換為數位的資料，然後將該數位資料發送至監視控制系統。
(4)通訊基礎
通訊基礎係將監視控制系統與遠端輸入輸出裝置連接起來。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)日本特開2017-27211號公報
針對上述的子系統之一之HMI子系統的開發上的課題進行說明。
SCADA係根據來自系統運用者的訂單而開發。SCADA廠商根據下訂單的客戶(使用者)所要求的規格而進行HMI的畫面、圖面設計， 設計完後給客戶確認是否與要求的規格有出入再進行畫面或圖面之調整。畫面係組合複數個圖面而構成。在畫面及圖面的設計上，係使用泛用的圖面編輯器。泛用的圖面編輯器為例如Microsoft Visio(註冊商標)，其具有很強的圖面編輯機能。
以往，SCADA廠商係在客戶確認同意後，利用與圖面編輯器不同之工程工具(engineering tool)來開發HMI子系統。此時，HMI開發者並不使用先前用圖面編輯器作成的電子資料，而是根據經客戶確認同意的畫面及圖面，利用工程工具以人工作業輸入新的圖面資料。此外，HMI開發者為了使HMI畫面的監視控制機能能夠發揮，必須利用工程工具作出配置在HMI畫面上之各元件(parts)的處理程式。因此，利用工程工具進行之HMI開發必須投入相當的勞力。為了能夠不用再輸入圖面資料，可考慮使工程工具也具備圖面編輯器的機能，但要在工程工具上實現圖面編輯器所具有的強大的圖面編輯機能很困難。因而存在有：希望在HMI的開發上能夠不用進行圖面資料的再輸入及各元件的處理程式的作成，使HMI之開發有效率化之課題。
本發明係了解決如上述的課題而完成者，其目的在提供能夠有效率地開發HMI子系統之SCADA Web HMI系統。
為了達成上述目的，本發明之SCADA Web HMI系統係構成為如以下所述的構成。
本發明之SCADA Web HMI系統係包括：可製作出配置有元件(parts)的圖面之圖面製作裝置、以及與監視對象裝置連接且顯示監視對象裝置的狀態之HMI終端機裝置。
圖面製作裝置係具備有：製圖部、元件執行期屬性(parts runtime attributes)產生部、以及HMI圖面資料輸出部。
製圖部係顯示出：排列有元件之模板區(stencil area)、以及用來繪製圖面之製圖區。而且，製圖部可將開發者所選擇的模板區上的元件配置在製圖區的圖面上。
元件執行期屬性產生部係自動產生使配置於製圖區的圖面上之元件與監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱(固有的訊號名稱)、與依來自監視對象裝置的訊號資料的變化而定之元件的動態的顯示內容相關聯之元件執行期屬性資料。較佳為元件執行期屬性產生部係在有元件配置到製圖區的圖面上時，自動產生元件執行期屬性資料。
HMI圖面資料輸出部係輸出：繪製於製圖區中的配置有元件之圖面的向量資料、以及元件執行期屬性資料。
另外，HMI終端機裝置預先配備有Web瀏覽器、以及HMIWeb執行期(runtime)。
Web瀏覽器係將表現至少一個圖面之向量資料讀入而顯示HMI畫面。HMI畫面係組合複數個以向量資料加以定義的圖面而構成。
HMI Web執行期係將元件執行期屬性資料讀入作為預先準備的指令碼(script)的設定參數，而在Web瀏覽器上動作。HMI Web執行期係針對每一種元件預先設定其固有的處理內容而構成之程式庫 (library)，根據讀入的設定參數而鎖定HMI畫面上的一個元件，執行該元件的固有的處理。亦即，即使是同種元件，也因為設定給各元件之設定參數(例如固有的訊號名稱)並不相同，所以各元件的動作並不相同。HMI Web執行期係按照設定參數使元件與監視對象裝置相關聯。另外，HMI Web執行期係在從監視對象裝置接收到與固有的訊號名稱對應的訊號資料時，在HMI畫面上按照設定參數使與固有的訊號名稱對應之元件的顯示變化。
在一個較佳的態様中，HMI畫面係由複數個區域所構成，且在各區域中配置利用圖面編輯器作成的圖面的向量資料。Web瀏覽器係將構成HMI畫面之各區域所要顯示的圖面，以保持其縱橫比固定，而使圖面的長邊或短邊切齊區域的外框且圖面全體都落在區域內之方式調整該圖面尺寸(resize)。此處，各圖面係經圖面編輯器(figure editor)將之作成為會以相同倍率接受尺寸調整。
較佳為向量資料係Scalable Vector Graphics(SVG：可縮放向量圖形)格式的資料。相同倍率n在以vpw表示區域的視域(view port)的橫畫素數，以vph表示區域的視域的縱畫素數，以vbw表示圖面的視框(view box)的橫畫素數，以vbh表示圖面的視框的縱畫素數之情況，可表示成n=min(vpw/vbw,vph/vbh)。
在另一個較佳態様中，元件固有處理部係在HMI畫面上的用來打開新的視窗之按鈕元件受到按壓之情況，在從按鈕元件的顯示位置以長度單位指定的相對位置顯示新的視窗。長度單位係例如英吋或毫米單位。
根據本發明，圖面製作裝置可用非編寫程式(non-programming)方式產生構成HMI畫面之圖面的向量資料及元件執行期屬性資料。HMI終端機裝置可使Web瀏覽器將向量資料讀入而顯示出HMI畫面。以及，HMI終端機裝置可將元件執行期屬性資料用作為設定參數，而使HMI Web執行期在Web瀏覽器上動作。因此可用非編寫程式方式使HMI畫面上的各個元件發揮機能。因而，HMI開發者可將HMI子系統當作是Web應用程式(application)，而以非編寫程式方式有效率地開發HMI子系統。尤其，可在HMI子系統的開發中，減輕圖面資料的再輸入、編寫程式及除錯(debug)的作業成本。
1‧‧‧圖面製作裝置
1a、31a、32a‧‧‧處理器
1b、31b、32b‧‧‧記憶體
1c、32c‧‧‧顯示器
1d‧‧‧輸入輸出介面
2‧‧‧HMI圖面資料
3‧‧‧HMI
4‧‧‧監視控制系統
5‧‧‧通訊基礎
6‧‧‧RIO
7‧‧‧監視對象裝置
8a~8k‧‧‧元件固有處理
11‧‧‧圖面編輯器
12‧‧‧製圖部
13‧‧‧元件執行期屬性產生部
14‧‧‧HMI圖面資料輸出部
21‧‧‧SVG資料
22‧‧‧元件執行期屬性資料
31‧‧‧HMI伺服器裝置
31d‧‧‧網路介面
32‧‧‧HMI終端機裝置
32d‧‧‧輸入介面
71‧‧‧標頭圖面
72‧‧‧主圖面
73‧‧‧底腳圖面
74‧‧‧佈局圖面
121‧‧‧模板區
121a~121h‧‧‧元件的原型
122‧‧‧製圖區
122a~122h‧‧‧配置於製圖區的圖面上之元件
131‧‧‧按鈕元件
132‧‧‧新的視窗
311‧‧‧HMI伺服器執行期
321‧‧‧Web瀏覽器
322‧‧‧HMI Web執行期
322a‧‧‧元件固有處理部
322b‧‧‧元件管理資訊
322c‧‧‧SVG資料讀入處理部
322d‧‧‧訊號資料接收部
322e‧‧‧圖面更新部
322f‧‧‧事件處理部
322g‧‧‧控制指令發送部
第1圖係顯示SCADA的系統構成之圖。
第2圖係圖面編輯器所顯示的圖面製作畫面的一例。
第3圖係用來編輯元件執行期屬性資料之編輯畫面的一例。
第4圖係用來說明關於HMI終端機裝置之在Web瀏覽器上動作的HMI Web執行期的構成之圖。
第5圖係用來說明關於在SCADA HMI的構成中必要的代表性的元件之圖。
第6圖係顯示SCADA Web HMI系統所具有的硬體構成例之方塊圖。
第7圖係用來說明關於HMI畫面的構成之圖。
第8圖係將各圖面載入到佈局圖面內的對應的區域時之HMI畫面的顯示例。
第9圖係用來說明關於將圖面載入到區域的方法之圖。
第10圖係用來說明關於圖面解析度、SVG解析度、區域的畫像的尺寸之圖。
第11圖係顯示解析度、畫像的大小、看起來的大小之關係之圖。
第12圖係用來說明關於打開新的視窗將SVG載入時的解析度調整邏輯之圖。
第13圖係用來說明關於HMI畫面上的視窗的顯示位置之圖。
以下，參照圖式來詳細說明本發明的實施形態。不過，在以下揭示的實施形態中提到各元素的個數、數量、量、範圍等的數值之情況，除非是特別指明的情況或是在原理上很清楚必須限定在該數值之情況，否則都不是要將本發明限定在所提及的數值。另外，在以下揭示的實施形態中說明的構造等，除非是特別指明的情況或是在原理上必須限定在該構造之情況，否則都不是本發明所一定必須的構造。又，各圖中共通的元件都標以相同的元件符號而將重複的說明予以省略。
實施形態1.
<全體系統>
第1圖係顯示SCADA的系統構成之圖。SCADA係包括HMI 3、監視控制系統4、通訊基礎5、及RIO 6作為子系統，且與監視對象裝置7連 接。本說明書中，將包含作為SCADA HMI執行環境之HMI 3、及作為SCADA HMI開發環境之圖面製作裝置1之系統稱為SCADA Web HMI系統。
關於監視控制系統4、通訊基礎5、及RIO 6之說明，因為係如同先前技術中說明的所以予以省略。監視對象裝置7係構成監視控制對象(例如工廠)之感測器、致動器等。
圖面製作裝置1係具備有圖面編輯器11。作為開發環境之圖面製作裝置1係利用圖面編輯器11而產生HMI圖面資料2。HMI圖面資料2係包含屬於向量資料之SVG(Scalable Vector Graphics)資料21、以及元件執行期屬性資料22。
HMI 3(HMI子系統)係具備有HMI伺服器裝置31、以及HMI終端機裝置32。作為執行環境之HMI 3係由將HMI圖面資料2讀入而在Web瀏覽器321動作之HMI Web執行期322(Web應用程式)、與HMI伺服器執行期311兩者協調動作，而發揮作為HMI子系統之機能。
<圖面製作裝置>
圖面製作裝置1所具備的圖面編輯器11係具有強大的圖面編輯機能、以及能夠以SVG形式保存圖面資料之機能。圖面編輯器11的一個例子為Microsoft Visio(註冊商標)。
在圖面製作裝置1上動作之圖面編輯器11係具備有製圖部12、元件執行期屬性產生部13、以及HMI圖面資料輸出部14。參照第2圖來說明關於由製圖部12使之顯示之圖面製作畫面。第2圖係圖面編輯器11所顯示的圖面製作畫面的一例。
製圖部12係使排列有要作出圖面所必需的元件的原型(prototype)之模板區(stencil area)121、以及用來繪製圖面之製圖區122並排顯示於顯示器1c(第6圖)上。另外，製圖部12可利用輸入輸出介面1d(第6圖)，而將開發者所選擇的模板區121上的元件配置到製圖區122的圖面上。
就第2圖的例子而言，係在模板區121中顯示有DI(Digital Input；數位輸入)/DO(Digital Output；數位輸出)訊號元件的原型121a、AI(Analog Input；類比輸入)/AO(Analog Output；類比輸出)訊號元件的原型121b、AI訊號元件的原型121c、圖面按鈕元件的原型121d、視窗顯示元件的原型121e、區域元件的原型121f、時間元件的原型121g、及警報訊息列表(alarm message list)的原型121h。進一步說明，121a係帶燈之按壓按鈕，具有亮燈顯示用的DI及按鈕操作用的DO。
元件的種類並不限定於此，代表性的元件還有DO(Digital Output)訊號元件、AO(Analog Output)訊號元件、圖面切換元件、警報按鈕元件等。此等元件的原型也顯示於模板區121中。
另外，上述的DI訊號元件有PL(帶燈按壓按鈕)及SL(訊號燈)等類別。關於PL，還有PL1、PL2(二選一按鈕)、PL3(三選一按鈕)等類別。第2圖中顯示的DI/DO訊號元件係PL2。
HMI畫面的開發者可(以拖放方式)複製第2圖的模板區121上的元件，將之配置在製圖區122的圖面上的任意的位置。第2圖中的元件122a~122h係開發者從模板區121複製出元件的原型121a~121h，然後將之配置到製圖區122的圖面上者。以此方式，在製圖區122作出配置有 元件之圖面。元件具有顏色、形狀、位置、大小等之靜態的顯示屬性。靜態的顯示屬性可在製圖區122上進行變更。
如上所述，構成HMI畫面之各圖面係藉由以模板(stencil)作為元件將之配置在圖面上，然後設定靜態的顯示屬性而產生。
回到第1圖繼續進行說明。元件執行期屬性產生部13係在有元件配置到製圖區122的圖面上時，自動產生該元件固有的元件執行期屬性資料。例如，元件執行期屬性產生部13在有DI訊號元件配置上時，自動產生使該元件與監視對象裝置7相關聯的資訊之固有的訊號名稱(item)、與依來自監視對象裝置7的訊號資料的變化而定之該元件的動態的顯示內容相關聯之元件執行期屬性資料。
具體而言，元件固有的訊號名稱係組合畫面ID、畫面內的器件(device)編號、元件類別而產生。例如，針對畫面ID「G1」、器件編號「1」、元件類別「PL1A」，產生出元件固有的訊號名稱「G1_1PL1A_CMD」及「-G1_1PL1A_SL」。「G1_1PL1A_CMD」係與從HMI發送到PLC之控制指令對應之訊號名稱。「G1_1PL1A_SL」係與從PLC發送到HMI之訊號資料對應之訊號名稱。以此方式，使元件透過訊號名稱而與訊號資料及控制指令相關聯。
另外，關於元件的動態的顯示內容，在例如訊號資料的值從ON變為OFF之情況為了使元件PL1A的顏色變為OFF色(與ON色不同的顏色)，而指定OFF色的色碼作為元件的動態的顯示內容。
為了使HMI畫面的監視控制機能發揮，在HMI子系統執行時就將針對在圖面上的各元件而產生的元件執行期屬性資料讀入。
HMI圖面資料輸出部14係輸出HMI圖面資料2，HMI圖面資料2包含製圖區122中繪製出的配置有元件之圖面的SVG資料21、以及元件執行期屬性資料22。SVG資料21係包含有配置的元件的靜態的顯示屬性(顏色、形狀、位置、大小)作為SVG元素(element)的屬性。
圖面編輯器11還具備有編輯元件執行期屬性資料之機能。第3圖係用來編輯元件執行期屬性資料之編輯畫面的一例。例如，使第3圖所示的元件PL1A與訊號資料的值相關聯，且將該訊號資料的值為ON之情況的顏色(ON色)設定作為靜態的顯示屬性。以及，將訊號資料的值變為OFF之情況的顏色(OFF色)設定作為元件的執行期屬性。利用本編輯機能，可變更由元件執行期屬性產生部13所自動產生的訊號名稱及OFF色的色碼。
<HMI終端機裝置>
HMI終端機裝置32係預先配備有Web瀏覽器321、以及HMI Web執行期322。
Web瀏覽器321係將至少一個SVG資料21讀入而顯示HMI畫面。HMI畫面係組合複數個以向量資料加以定義的圖面而構成。
SVG形式的圖面(SVG資料21)係由HMI Web執行期322將之讀入到Web瀏覽器321所管理的DOM(Document Object Model)(省略圖示)，將之描畫出來。在HMI Web執行期322為了使HMI畫面上的元件的顏色改變而進行了DOM內的SVG元素的變更之情況，Web瀏覽器321會檢知該變更而使HMI畫面更新。
HMI Web執行期322係將HMI圖面資料2讀入作為設定參數而在Web瀏覽器321上動作。HMI Web執行期322係針對每一種元件預先設定其固有的處理內容而構成之程式庫(library)，根據讀入的設定參數而鎖定HMI畫面上的一個元件，執行該元件的固有的處理。亦即，即使是同種元件，也因為設定給各元件之設定參數(例如固有的訊號名稱)並不相同，所以各元件的動作並不相同。
第4圖係用來說明關於HMI終端機裝置32之在Web瀏覽器321上動作之HMI Web執行期322的構成之圖。HMI Web執行期322係按照設定參數而使元件與監視對象裝置7相關聯。另外，HMI Web執行期322在從監視對象裝置7接收到與固有的訊號名稱對應之訊號資料時，在HMI畫面上按照設定參數使與固有的訊號名稱對應之元件的顯示變化。
更詳言之，HMI Web執行期322係具備有元件固有處理部322a、SVG資料讀入處理部322c、訊號資料接收部322d、圖面更新部322e、事件處理部322f、控制指令發送部322g。
SVG資料讀入處理部322c係將SVG資料21讀入。元件固有處理部322a係使SVG資料21的靜態的顯示屬性包含於元件管理資訊322b中。元件固有處理部322a係針對SVG資料21中包含的每個元件，將與各元件對應之元件執行期屬性資料22讀入，使之包含於元件管理資訊322b中。
元件固有處理部322a係將元件管理資訊322b用作為設定參數，將之用於針對後述的每種元件預先設定有固有的處理內容之程式庫(JavaScript(註冊商標)程式)，而使HMI畫面上各個元件發揮機能。例如， 針對DI訊號元件，在元件管理資訊322b中準備有使HMI畫面上的各元件與監視對象裝置相關聯之固有的訊號名稱、以及依與該訊號名稱對應之訊號資料的變化而定之元件的動態的顯示內容，以該等資訊作為設定參數來實現各元件的固有處理。
訊號資料接收部322d係透過HMI伺服器執行期311而接收來自監視對象裝置7之訊號資料。元件固有處理部322a根據元件管理資訊322b而特定與接收的訊號資料對應之元件，據以決定出圖面上的元件顯示的更新指示。例如，更新指示係在訊號資料的值為OFF之情況使DOM內的SVG元素的顏色屬性值變更為OFF色的色碼之指示。該對於特定元件之更新指示係發送到圖面更新部322e。顯示於顯示器32c上之Web瀏覽器321上的特定元件之顯示會根據更新指示而變化。
事件處理部322f係檢測與各元件相關聯之鍵盤或滑鼠事件。元件固有處理部322a根據元件管理資訊322b而決定出與檢測到的事件對應之控制指令。控制指令發送部322g將控制指令發送至HMI伺服器執行期311。
第5圖係用來說明關於在SCADA HMI的構成中必要的代表性的元件之圖。先前技術之構成HMI子系統的方法，必須進行各元件的機能之程式編寫。相對於此，本實施形態之SCADA Web HMI系統，則是針對每種元件事先準備固有處理8a~8k作為執行期程式庫(runtime library)。然後，按每種元件類別記述有固有處理之程式，將元件管理資訊322b中的屬性值用作為設定參數而可發揮該元件的機能。因此，HMI開發者可用非編寫程式的方式建構HMI子系統。
DI訊號元件固有處理8a係接收數位訊號資料，根據資料的值使元件的顯示顏色、形狀變化。執行期屬性係數位訊號名、訊號OFF時的顯示顏色、形狀。
DO訊號元件固有處理8b係檢測出滑鼠點擊等的事件而暫時地使元件的顯示顏色、形狀變化同時送出控制指令。執行期屬性係數位訊號名、資料送出時的顯示顏色、形狀。
AI訊號元件固有處理8c係接收類比訊號資料，根據訊號的值，按照資料表示形態之指定將值表示出來。執行期屬性係類比訊號名、資料的表示形態(「9999.99」等)。
AO訊號元件固有處理8d係處理來自滑鼠或鍵盤之輸入，產生類比值，並按照資料表示形態之指定將值表示出來，同時將該值送出。執行期屬性係類比訊號名、資料的表示形態(「9999.99」等)。
區域元件固有處理8e係將圖面的SVG載入到區域元件所表示的區域。執行期屬性係圖面名。
圖面按鈕元件固有處理8f係將圖面的SVG載入並使之顯示於主要區域(main area)。執行期屬性係圖面名。
圖面切換元件固有處理8g係顯示圖面名清單，以及將操作員選擇的圖面的SVG載入使之顯示於主要區域。執行期屬性係圖面名清單。
視窗顯示元件固有處理8h係在指定的位置作出視窗，且將圖面的SVG載入到視窗內。執行期屬性係視窗位置、要顯示於視窗內之圖面名。
警報按鈕元件固有處理8i係接收警報訊息，依據該警報的級別使元件的顏色、形狀變化。執行期屬性係各警報級別的顯示顏色、形狀。
警報訊息列表固有處理8j係接收警報訊息然後配合資料格(datagrid)的形狀而顯示警報訊息。另外，檢知有滑鼠事件之後送出要確認警報內容之控制指令。執行期屬性係資料格(表示資料結構之表格)的形狀。
時間元件固有處理8k係從系統取得現在的時間，且以時間表示形態的格式使現在時間顯示在元件上。執行期屬性係時間表示形態。
<HMI伺服器裝置>
HMI伺服器執行期311係在HMI伺服器裝置31上動作。HMI伺服器執行期311的處理係如以下所述。
(1)內建應用程式伺服器(application server)，供給HMI Web執行期內容(contents)給Web瀏覽器321。
(2)與監視控制系統4通訊，將來自監視對象裝置7之訊號資料發送至HMI Web執行期322，並且將來自HMI Web執行期322之控制指令發送至監視控制系統4。
如以上說明的，根據本實施形態之SCADA Web HMI系統，圖面製作裝置1可用非編寫程式的方式產生構成HMI畫面之圖面的SVG資料21及元件執行期屬性資料22。HMI終端機裝置32可使Web瀏覽器321將SVG資料21讀入而顯示HMI畫面。以及，HMI終端機裝置32可將元件執行期屬性資料22用作為設定參數而使HMI Web執行期322在Web瀏覽器321上動作。因此可用非編寫程式的方式使HMI畫面上各個 元件發揮機能。因而，HMI開發者可將HMI子系統當作是Web應用程式，而以非編寫程式的方式有效率地進行開發。尤其，可在HMI子系統的開發中減輕圖面資料的再輸入、編寫程式、除錯的作業成本。
在要作出Web應用程式之情形時，以往係必須要先學會HTML、CSS、JavaScript(註冊商標)等Web固有的技術。但是，若採用本系統，HMI開發者就不需要如以往得學會Web固有的技術，只要進行建構HMI所需之圖面設計及資料屬性的定義就可建構出HMI子系統。
<硬體構成例>
參照第6圖來說明SCADA Web HMI系統的主要部分的硬體構成。第6圖係顯示SCADA Web HMI系統所具有的硬體構成例之方塊圖。
第1圖所示的圖面製作裝置1的各部係表示圖面製作裝置1所具有的機能的一部分，各機能係藉由處理電路而實現。處理電路係由處理器1a、記憶體1b、顯示器1c、輸入輸出介面1d相連接而構成。輸入輸出介面1d係鍵盤、滑鼠等之輸入裝置、及可將HMI圖面資料2以檔案形式輸出之裝置。處理器1a藉由執行記憶體1b中記憶的各種程式而實現圖面製作裝置1的各部的機能。
第1圖所示的HMI終端機裝置32的各部係表示HMI終端機裝置32所具有的機能的一部分，各機能係藉由處理電路而實現。處理電路係由處理器32a、記憶體32b、顯示器32c及輸入介面32d相連接而構成。輸入介面32d係鍵盤、滑鼠等之輸入裝置係可將HMI圖面資料2讀入之裝置。另外，處理電路還具備有：與HMI伺服器裝置31連接且可發送 接收訊號資料及控制指令之網路裝置(省略圖示)。處理器32a藉由執行記憶體32b中記憶的各種程式而實現HMI終端機裝置32的各部的機能。
第1圖所示的HMI伺服器裝置31的各部係表示HMI伺服器裝置31所具有的機能的一部分，各機能係藉由處理電路而實現。處理電路係由處理器31a、記憶體31b、網路介面31d相連接而構成。網路介面31d係連接監視控制系統4與HMI終端機裝置32，可發送接收訊號資料及控制指令之裝置。處理器31a藉由執行記憶體31b中記憶的各種程式而實現HMI伺服器裝置31的各部的機能。
實施形態2.
接著，參照第7~13圖來說明本發明的實施形態2。在上述的實施形態1之SCADA Web HMI系統中，顯示在Web瀏覽器321(第1圖)上之HMI畫面係由複數個區域所構成，且在各區域中配置利用圖面編輯器11作成的圖面的向量資料。
參照第7圖，說明HMI畫面的具體的構成。HMI畫面除了組合有標頭(header)圖面71、主圖面72、底腳(footer)圖面73這三個圖面之外，還組合有佈局(layout)圖面74而構成。佈局圖面74係包含標頭區域、主區域、底腳區域這三個區域元件(area part)之圖面且決定HMI畫面的佈局。在各個區域元件，指定被讀入該區域之圖面名作為元件執行期屬性。HMI Web執行期322(第1圖)最初係將佈局圖面74讀到Web瀏覽器321(第1圖)上，然後將與構成佈局圖面74之三個區域元件對應之圖面71~73的SVG資料載入，藉此而作成HMI畫面(第5圖，區域元件8e)。另 外，構成佈局圖面74之區域元件，還可再加上用來配置狀態(status)圖面之區域元件。
針對在Web瀏覽器321上顯示出HMI畫面之情形時的問題點進行說明。在以下的說明中，假設在如第7圖所示的具有三個區域之佈局圖面74上載入圖面的SVG資料而構成HMI畫面。而且，假設在載入到各區域之標頭圖面71、主圖面72、底腳圖面73都配置有相同種類的元件(例如DI訊號元件)。
第8圖係將各圖面載入到佈局圖面74內的對應的區域時的HMI畫面之顯示例。Web瀏覽器321係將構成HMI畫面之各區域所要顯示的圖面，以保持其縱橫比固定，而使圖面的長邊或短邊切齊區域的外框且圖面全體都落在區域內之方式調整該圖面尺寸(resize)(內切調尺寸)而顯示出各圖面。
如此進行顯示之情形時，若不針對利用圖面編輯器11作成的圖面的大小設定規則而將各圖面作成，HMI畫面上的元件的看起來的大小就會不統一。如第8圖所示，儘管在標頭圖面71、主圖面72、底腳圖面73上都配置相同種類的元件，也會作出在各圖面間元件的看起來的大小卻不相同之顯示。
因此，為了能夠顯示出統一的HMI畫面，本實施形態針對利用圖面編輯器11作成的圖面的大小設定了規則，使各圖面將以相同倍率n調整尺寸。
就SVG形式之圖面而言，係以稱為視框(view box)之定義來表示圖面的畫像的大小。另一方面，在將區域顯示在畫面上時，係以稱 為視域(view port)之定義來表示區域的畫像的大小。視框及視域的縱向及橫向的長度單位都是畫素(pixel)。
在將圖面載入到佈局圖面74內的區域之際，係以圖面的視框會剛好容納在區域的視域內之方式使SVG形式之圖面放大或縮小。在區域與圖面的畫像的尺寸的縱橫比不一致之情況，係以如下所述的比率n予以放大或縮小之後載入。將該n稱為視域/視框比。
n=min(vpw/vbw,vph/vbh)
其中，vpw：區域的視域的橫向尺寸〔畫素〕
vph：區域的視域的縱向尺寸〔畫素〕
vbw：圖面的視框的橫向尺寸〔畫素〕
vbh：圖面的視框的縱向尺寸〔畫素〕
即使區域與圖面的畫像的尺寸的縱橫比不一致，也不變更圖面的縱橫比。因此，如第9圖，在載入的圖面的橫向尺寸比區域長時會在上下產生空白，在載入的圖面的縱向尺寸比區域長時會在左右產生空白。
將佈局圖面74實際顯示於顯示器32c上之時，佈局圖面74內的各區域之在顯示器32c上呈現的尺寸的單位為英吋。將區域的畫像的尺寸(畫素)除以呈現的尺寸(英吋)所得到之值即為該區域的解析度，以稱為dpi之單位表示。在相同顯示器上顯示之區域的解析度係與顯示器的解析度一致。
以SVG表示之圖面也具有解析度，利用Microsoft Visio(註冊商標)產生之SVG的解析度為72dpi。以SVG表示之圖面因為可放大縮 小所以實際上並不具有外觀的尺寸，但可從解析度72dpi來決定該SVG的建議的呈現的尺寸。另外，在利用Microsoft Visio(註冊商標)來編輯圖面之際的圖面的解析度係定為96dpi(第10圖)。
為了在將圖面載入到佈局圖面的各區域之際使圖面中包含的元件的看起來的大小一定，必須在各圖面都將視域/視框比n保持一定。例如，假設在SCADA HMI的運用上使用的顯示器的解析度為r〔dpi〕，區域的畫像的尺寸為(vpw,vph)，SVG的視框的尺寸為(vbw,vbh)，圖面的尺寸為(gw,gh)，則各者的解析度、畫像的大小、看起來的大小之關係係如第11圖所示。
從此關係可知，圖面的設計(佈局圖面74)及採用的顯示器32c的解析度決定的話，利用Microsoft Visio(註冊商標)作成的各圖面的看起來的大小就決定。例如，使用Full HD之26吋的顯示器之情況，因為橫向長度為約22.6英吋且為1920畫素，所以為約85dpi。
因此，在使用該顯示器的情況之載入到佈局圖面74內的各區域之看起來的大小係如下所述。
圖面的橫向長度比區域長之情況：圖面的看起來的橫向尺寸=vpw/85〔英吋〕
圖面的縱向長度比區域長之情況：圖面的看起來的縱向尺寸=vph/85〔英吋〕
由於以此看起來的大小利用Microsoft Visio(註冊商標)來作成圖面，所以顯示於HMI 3的畫面上之圖面都統一為利用Microsoft Visio(註冊商標)作圖時看到的大小，會為平衡性很良好的圖面。
<新的視窗的顯示>
接著，針對使新的視窗在HMI畫面上顯示之情形進行說明。第12圖係用來說明關於打開新的視窗132將SVG載入時的解析度調整邏輯之圖。
視窗係如同區域並不具有固定的尺寸，所以必須依要載入視窗之圖面而調整視窗的大小。視窗的圖面的解析度係以要載入主區域之圖面的視域/視框比為基準加以調整。將最初載入主區域的圖面稱為預設圖面。將預設圖面的視域/視框比記為N。若要載入視窗之圖面的視框的大小為(vbw,vbh)，則新的視窗132的大小為(vbw＊N,vbh＊N)。
第13圖係用來說明關於顯示於HMI畫面上之新的視窗的顯示位置之圖。元件固有處理部322a在HMI畫面上的用來打開新的視窗之按鈕元件131受到按壓之情況，使新的視窗132在從該按鈕元件的顯示位置以長度單位指定的相對位置顯示(第5圖，視窗顯示元件8h)。
視窗的顯示位置係以視窗顯示元件8h的執行期屬性加以指定，且係以英吋或毫米(mm)單位之相對位置座標(dx,dy)加以指定。因此，即使使用的顯示器的解析度不同，所要顯示的圖面的解析度不同，視窗的相對位置也一定。
為了要如上述使新的視窗顯示，所以HMI圖面的開發者要按照如下的作圖方法。
(1)以96dpi且與在HMI畫面上看起來的大小相同的大小作出預設圖面(default picture)。
(2)以96dpi且與在HMI畫面上看起來的大小相同的大小作出希望以與預設圖面相同的解析度顯示之圖面(標頭圖面或底腳圖面、視窗內的圖面等)。
(3)以圖面內的相對位置座標(英吋或毫米單位)指定視窗位置。
藉此，使標頭圖面及底腳圖面、視窗內的圖面與使用的顯示器的解析度無關，在HMI畫面內都以一定的解析度顯示，使HMI圖面內的元件也以與模板設計時相同的大小顯示。
另外，在Web應用程式中，圖面係作為SVG元素而存在於DOM上，所以可容易地放大縮小。HMI操作員可進行將之放大縮小到容易觀看的大小之操作。
以上，針對本發明的實施形態進行了說明，惟本發明並不限定於上述的實施形態，可在未脫離本發明的主旨之範圍內做各種變化而實施。
1‧‧‧圖面製作裝置
2‧‧‧HMI圖面資料
3‧‧‧HMI
4‧‧‧監視控制系統
5‧‧‧通訊基礎
6‧‧‧RIO
7‧‧‧監視對象裝置
11‧‧‧圖面編輯器
12‧‧‧製圖部
13‧‧‧元件執行期屬性產生部
14‧‧‧HMI圖面資料輸出部
21‧‧‧SVG資料
22‧‧‧元件執行期屬性資料
31‧‧‧HMI伺服器裝置
32‧‧‧HMI終端機裝置
311‧‧‧HMI Server執行期
321‧‧‧Web瀏覽器
322‧‧‧HMI Web執行期

Claims (12)

  1. 一種SCADA Web HMI系統，包括：可製作出配置有元件的圖面之圖面製作裝置、以及與監視對象裝置連接且顯示前述監視對象裝置的狀態之HMI終端機裝置，前述圖面製作裝置具備有：製圖部，係顯示出排列有元件之模板區、以及用來繪製圖面之製圖區，且可將經選擇的前述模板區上的元件配置到前述製圖區的圖面上；元件執行期屬性產生部，係自動產生元件執行期屬性資料，該元件執行期屬性資料係使配置於前述製圖區的圖面上之元件與前述監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之該元件的動態的顯示內容相關聯；以及HMI圖面資料輸出部，係輸出繪製於前述製圖區中的配置有元件之圖面的向量資料、以及前述元件執行期屬性資料，前述HMI終端機裝置係具備有：Web瀏覽器，係將至少一個前述向量資料讀入而顯示HMI畫面；以及HMI Web執行期，係將前述元件執行期屬性資料讀入作為設定參數而在前述Web瀏覽器上動作，前述HMI Web執行期係按照前述設定參數，使前述元件與前述監視對象裝置相關聯，且在從前述監視對象裝置接收到與前述固有的名稱對應之訊號資料時，在前述HMI畫面上使與前述固有的名稱對應之前述元件的顯示變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述HMI畫面係由複數個區域所構成，且在各區域中配置利用前述圖面製作裝置所作成的圖面的向量資料，前述Web瀏覽器係將構成前述HMI畫面之各區域所要顯示的圖面，以保持其縱橫比固定，而使圖面的長邊或短邊切齊區域的外框且圖面全體都落在區域內之方式調整圖面的尺寸，其中，各圖面係經前述圖面製作裝置將之作成為會以相同倍率n被調整尺寸。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述向量資料係Scalable Vector Graphics(SVG)格式的資料，前述相同倍率n在以vpw表示區域的視域的橫畫素數，以vph表示區域的視域的縱畫素數，以vbw表示圖面的視框的橫畫素數，以vbh表示圖面的視框的縱畫素數時，成立下列關係式：n=min(vpw/vbw,vph/vbh)。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述HMI Web執行期係在前述HMI畫面上打開新的視窗之按鈕元件受到按壓時，在從前述按鈕元件的顯示位置以英吋或毫米(mm)單位指定的相對位置顯示前述新的視窗。
  5. 一種HMI終端機裝置，其係與監視對象裝置連接且顯示前述監視對象裝置的狀態者，該HMI終端機裝置具備有： Web瀏覽器，係將配置有元件之圖面的向量資料讀入而顯示HMI畫面；以及HMI Web執行期，係將元件執行期屬性資料讀入作為設定參數而在前述Web瀏覽器上動作，該元件執行期屬性資料係使前述元件與前述監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之前述元件的動態的顯示內容相關聯，前述HMI Web執行期係按照前述設定參數，使前述元件與前述監視對象裝置相關聯，且在從前述監視對象裝置接收到與前述固有的名稱對應之訊號資料時，在前述HMI畫面上使與前述固有的名稱對應之前述元件的顯示變化。
  6. 一種圖面製作裝置，其係可製作出配置有元件的圖面者，該圖面製作裝置具備有：製圖部，係顯示出排列有元件之模板區、以及用來繪製圖面之製圖區，且可將經選擇的前述模板區上的元件配置到前述製圖區的圖面上；元件執行期屬性產生部，係自動產生元件執行期屬性資料，該元件執行期屬性資料係使配置於前述製圖區的圖面上之元件與監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之該元件的動態的顯示內容相關聯；以及HMI圖面資料輸出部，係輸出繪製於前述製圖區中的配置有元件之圖面的向量資料、以及前述元件執行期屬性資料。
  7. 一種SCADA Web HMI系統，包括：可製作出配置有元件的圖面之圖面製作裝置、以及與監視對象裝置連接且顯示前述監視對象裝置的狀態之HMI終端機裝置，前述圖面製作裝置具備有：第一顯示器；第一處理器，係執行程式；以及第一記憶體，係記憶有程式，當由前述第一處理器執行該程式時，該程式就進行下列的處理：使排列有元件之模板區、以及用來繪製圖面之製圖區顯示於前述第一顯示器，將經選擇的前述模板區上的元件配置到前述製圖區的圖面上，當有元件配置到前述製圖區的圖面上時，自動產生元件執行期屬性資料，該元件執行期屬性資料係使該元件與前述監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之該元件的動態的顯示內容相關聯，以及輸出繪製於前述製圖區中的配置有元件之圖面的向量資料、以及前述元件執行期屬性資料，前述HMI終端機裝置係具備有：第二顯示器，係顯示出Web瀏覽器；第二處理器，係執行程式；以及第二記憶體，係記憶有程式，當由前述第二處理器執行該程式時，該程式就進行下列的處理： 將至少一個前述向量資料讀入而使HMI畫面顯示於前述Web瀏覽器，當前述Web瀏覽器執行時，將前述元件執行期屬性資料讀入作為設定參數，按照前述設定參數使前述元件與前述監視對象裝置相關聯，當從前述監視對象裝置接收到與前述固有的名稱對應之訊號資料時，在顯示於前述第二顯示器之前述HMI畫面上按照前述設定參數使與前述固有的名稱對應之前述元件的顯示變化。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述HMI畫面係由複數個區域所構成，且在各區域中配置利用前述圖面製作裝置所作成的圖面的向量資料，前述Web瀏覽器係將構成前述HMI畫面之各區域所要顯示的圖面，以保持其縱橫比固定，而使圖面的長邊或短邊切齊區域的外框且圖面全體都落在區域內之方式調整圖面的尺寸，其中，各圖面係經前述圖面製作裝置將之作成為會以相同倍率n被調整尺寸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述向量資料係Scalable Vector Graphics(SVG)格式的資料，前述相同倍率n在以vpw表示區域的視域的橫畫素數，以vph表示區域的視域的縱畫素數，以vbw表示圖面的視框的橫畫素數，以vbh表示圖面的視框的縱畫素數時，成立下列關係式：n=min(vpw/vbw,vph/vbh)。
  10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項所述之SCADA Web HMI系統，其中，前述第二記憶體更記憶：在前述HMI畫面上打開新的視窗之按鈕元件受到按壓時，進行在從該按鈕元件的顯示位置以英吋或毫米單位指定的相對位置顯示前述新的視窗的處理之程式。
  11. 一種HMI終端機裝置，係與監視對象裝置連接且顯示前述監視對象裝置的狀態者，該HMI終端機裝置具備有：顯示器，係顯示出Web瀏覽器；處理器，係執行程式；以及記憶體，係記憶程式，當由前述處理器執行該程式時，該程式就進行下列的處理：將配置有元件之圖面的向量資料讀入而使HMI畫面顯示於前述Web瀏覽器，當前述Web瀏覽器執行時，將元件執行期屬性資料讀入作為設定參數，該元件執行期屬性資料係使前述元件與前述監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之前述元件的動態的顯示內容相關聯，按照前述設定參數使前述元件與前述監視對象裝置相關聯，在從前述監視對象裝置接收到與前述固有的名稱對應之訊號資料時，在顯示於前述顯示器之前述HMI畫面上，按照前述設定參數使與前述固有的名稱對應之前述元件的顯示變化。
  12. 一種圖面製作裝置，係可製作出配置有元件的圖面者，該圖面製作裝置具備有：顯示器；處理器，係執行程式；以及記憶體，係記憶程式，當由前述處理器執行該程式時，該程式就進行下列的處理：使排列有元件之模板區、以及用來繪製圖面之製圖區顯示於前述顯示器，將經選擇的前述模板區上的元件配置到前述製圖區的圖面上，在有元件配置到前述製圖區的圖面上時，自動產生元件執行期屬性資料，該元件執行期屬性資料係使該元件與監視對象裝置相關聯的資訊之固有的名稱、與依來自前述監視對象裝置的訊號資料的變化而定之該元件的動態的顯示內容相關聯，以及輸出繪製於前述製圖區中的配置有元件之圖面的向量資料、以及前述元件執行期屬性資料。
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