專利名稱：用于配置加工廠中的圖形顯示元素和過程模塊的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種加工廠，具體涉及一種智能控制和仿真的環(huán)境，它使得用戶的查看、仿真和控制能夠以加工廠控制體系的系統(tǒng)級集成在一起。
背景技術：
諸如化學、石油或者其它工業(yè)中所使用的分布式過程控制系統(tǒng)，一般包括一個或多個過程控制器，這些過程控制器經(jīng)由模擬、數(shù)字或模擬/數(shù)字混合總線，與一個或多個現(xiàn)場設備通信相連?，F(xiàn)場設備可以是例如閥、閥門定位器、開關、傳感器(例如溫度、壓力，液位和流量傳感器)等，它們位于過程環(huán)境中，并執(zhí)行諸如開啟或關閉閥以及測量過程參數(shù)等過程功能。智能現(xiàn)場設備，例如符合公知的Fieldbus協(xié)議的現(xiàn)場設備，還可以執(zhí)行控制計算、警示功能以及通常在控制器中實現(xiàn)的其它控制功能。通常位于工廠環(huán)境中的過程控制器，接收表示由現(xiàn)場設備產(chǎn)生的過程測量值的信號和/或?qū)儆诂F(xiàn)場設備的其它信息，并執(zhí)行控制器應用程序，舉例來說，該控制器應用程序運行不同的控制模塊，這些控制模塊根據(jù)接收到的信息進行過程控制決策、產(chǎn)生控制信號，并與正在諸如HART和Fieldbus現(xiàn)場設備之類的現(xiàn)場設備中執(zhí)行的控制模塊或塊(block)協(xié)調(diào)工作。控制器中的控制模塊通過通信線路發(fā)送控制信號到現(xiàn)場設備，從而控制過程的操作。
來自現(xiàn)場設備和過程控制器的信息通常通過數(shù)據(jù)總線可用于一個或多個其它硬件設備，例如操作員工作站、維護工作站、個人計算機、數(shù)據(jù)歷史記錄器、報告發(fā)生器、集中數(shù)據(jù)庫等，它們典型地設置在控制室或其他遠離比較苛刻的工廠環(huán)境的場所。舉例來說，這些硬件設備運行應用程序，以使操作員能夠執(zhí)行與過程相關的功能，例如，改變過程控制例行程序的設置，修改過程控制器或現(xiàn)場設備中控制模塊的操作，查看過程的當前狀態(tài)，查看由現(xiàn)場設備和控制器產(chǎn)生的警報，仿真過程的操作以培訓人員或測試過程控制軟件，保持和更新配置數(shù)據(jù)庫等。
例如，由愛默生過程管理公司出售的DeltaVTM控制系統(tǒng)，包括了多個應用程序，這些程序存儲在加工廠內(nèi)不同位置處的不同設備中，并由這些設備執(zhí)行。一個或多個操作員工作站內(nèi)的配置應用程序，使用戶創(chuàng)建或改變過程控制模塊，并通過數(shù)據(jù)總線將這些過程控制模塊下載到專用的分布式控制器中。典型地，這些控制模塊由通信互連的功能塊組成，這些功能塊是面向?qū)ο蟮木幊虆f(xié)議中的對象，它們可以基于輸入在控制方案中執(zhí)行功能，并向控制方案中的其它功能塊提供輸出。所述配置應用程序還允許設計者創(chuàng)建或改變操作員界面，該界面通過查看應用程序被用于向操作員顯示數(shù)據(jù)，并使操作員能夠改變過程控制例行程序中的設置，例如設定點。每個專用控制器以及某些情況下的現(xiàn)場設備，存儲并執(zhí)行控制器應用程序，該應用程序運行被指派的以及被下載到其中的控制模塊，以實現(xiàn)實際的過程控制功能。那些可以在一個或多個操作員工作站上運行的查看應用程序，通過數(shù)據(jù)總線接收來自控制器應用程序的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)顯示給過程控制系統(tǒng)的設計者、操作員或使用用戶界面的用戶，查看應用程序也可以提供多個不同視圖中的任意一個，例如操作員視圖、工程師視圖、技術員視圖等。特別地，數(shù)據(jù)歷史記錄器應用程序存儲于數(shù)據(jù)歷史記錄器設備中并由其執(zhí)行，該設備采集并存儲通過數(shù)據(jù)總線提供的某些或全部數(shù)據(jù)，同時配置數(shù)據(jù)庫應用程序可以運行在與數(shù)據(jù)總線相連的且距離尚遠的計算機上，以存儲當前過程控制例行程序的配置和與之相關的數(shù)據(jù)?？蛇x擇地，配置數(shù)據(jù)庫可以與配置應用程序放置在同一工作站內(nèi)。
如上所述，操作員顯示應用程序通常在一個或多個工作站內(nèi)以系統(tǒng)級為基礎被實現(xiàn)，并向與工廠內(nèi)的控制系統(tǒng)或設備的操作狀況相關的操作員或維護人員提供預配置的顯示。特別是，這些顯示采用警報顯示的方式，這些警報顯示接收由加工廠內(nèi)的控制器或設備生成的警報，控制表示加工廠內(nèi)的控制器和其它設備的操作狀況的顯示，維護表示加工廠內(nèi)的設備的操作狀況的顯示等。這些顯示基本上都按照已知的方式預先配置，以顯示接收來自加工廠內(nèi)的過程控制模塊或設備的信息或數(shù)據(jù)。在一些已知的系統(tǒng)中，通過使用對象生成顯示，其中對象含有關于物理或邏輯元素的圖形，且該圖形與物理或邏輯元素通信互連，以接收關于物理或邏輯元素的數(shù)據(jù)。該對象可以基于接收到的數(shù)據(jù)改變顯示屏幕上的圖形，以說明例如罐是半滿的，或說明由流量傳感器測量的流量等。由于顯示所需要的信息由加工廠里的設備或配置數(shù)據(jù)庫發(fā)送，因而信息只用于向關于該信息的用戶提供顯示。因此，所有用于在工廠內(nèi)生成警報、檢測問題等的信息和程序必須由與工廠相關的不同設備生成并在其中配置，例如加工廠控制系統(tǒng)的配置過程中的控制器和現(xiàn)場設備。只有這樣，信息才能在過程操作過程中被發(fā)送到操作員顯示器進行顯示。
雖然誤差檢測和其它程序有助于檢測與不同控制器上運行的控制回路相關的條件、誤差、警報等，以及個別設備的問題，但很難對過程控制系統(tǒng)編程，以識別系統(tǒng)級條件或誤差，這些系統(tǒng)級條件或誤差必須通過分析來自加工廠內(nèi)不同、可能分散的設備的數(shù)據(jù)來進行檢測。而且，操作員顯示已經(jīng)基本上不用將這樣的系統(tǒng)級條件信息表示或顯示給操作員或維護人員，而且在任何情況下，很難利用這些顯示器內(nèi)不同元素的變化信息源或數(shù)據(jù)源來生成操作員顯示器中的對象。關于物質(zhì)流的生成和建模這種事實，確實是真的，例如管內(nèi)流體的流量，原材料在傳送帶上的移動等，物質(zhì)流通常由顯示器上兩設備之間的簡單連線所表示。此外，目前還沒有能夠檢測工廠里某條件的有組織的方式，例如流量條件和質(zhì)量平衡，當物質(zhì)經(jīng)過工廠時，也幾乎沒有用于以系統(tǒng)級為基礎執(zhí)行這些功能的可簡單操作的系統(tǒng)。
同樣地，很難建立或生成加工廠或加工廠一部分的仿真，因為仿真活動通常必須與在加工廠的在線環(huán)境里被執(zhí)行的顯示和控制活動分開執(zhí)行。而且，如果創(chuàng)建了工廠的仿真，如果不是不可能，那么也很難將該仿真與工廠內(nèi)正被操作的操作員顯示或控制模塊集成起來。

發(fā)明內(nèi)容
公開一種便于加工廠配置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括過程圖形編輯器和過程模塊編輯器。過程圖形編輯器有助于加工廠中物理實體的圖形表示的創(chuàng)建和/或修改。使用過程圖形編輯器創(chuàng)建和/或修改的圖形表示可以顯示在顯示設備上，例如工作站的監(jiān)視器。過程模塊編輯器有助于過程模塊的創(chuàng)建和/或修改。過程模塊可以包括一個或多個互連的過程對象，它們表示加工廠內(nèi)一個或多個相應的物理實體。過程模塊里的零個、一個或多個過程對象可以包括對加工廠里的物理實體進行仿真/建模操作的仿真和/或建模能力。
系統(tǒng)還可以包括通信連接到過程圖形編輯器和過程模塊編輯器的監(jiān)督模塊(例如監(jiān)督應用程序)。該監(jiān)督模塊能夠利用過程圖形編輯器檢測對加工廠里物理實體的圖形表示所做的改變。響應于對這些變化的檢測，監(jiān)督模塊可以命令過程模塊編輯器對相應于物理實體的圖形表示的過程模塊進行相應的改變(如果有的話)。
任選地，監(jiān)督模塊可以利用過程模塊編輯器檢測對過程模塊所做的改變。響應于對這些變化的檢測，監(jiān)督模塊可以命令過程圖形編輯器對相應于過程模塊的物理實體的圖形表示進行相應的改變(如果有的話)。


圖1是位于加工廠內(nèi)的分布式過程控制網(wǎng)絡的框圖，其中工廠包括實現(xiàn)顯示例行程序的操作員工作站，該例行程序使用智能過程對象來創(chuàng)建過程模塊和圖形顯示，以仿真加工廠的操作；圖2是存儲在圖1的操作員工作站中的一組應用程序和其它實體的邏輯方框圖，包括智能過程對象和過程模塊，可用于實現(xiàn)加工廠中的增強功能；
圖3是配置屏幕的簡化描述，其中配置工程師使用該配置屏幕來利用存儲在對象庫中的智能過程對象創(chuàng)建過程圖形顯示或過程模塊；圖4是示例性過程圖形顯示的詳細描述，其包括加工廠內(nèi)的流(stream)和連接元素的表述，通過互連許多智能過程對象的圖形顯示元素來創(chuàng)建；圖5描述了一組最小化的過程圖形顯示，包括圖4所示的過程圖形顯示，互連為用于工廠的更大型圖形顯示；圖6描述了與圖4所示的過程圖形顯示相關的過程模塊，也示出了與高保真仿真例行程序的互連；圖7A和圖7B是在加工廠內(nèi)集成的圖形顯示、過程模塊和控制模塊之間通信互連的邏輯方框圖；圖8是示例過程模塊的簡化描述，該過程模塊具有與控制模塊中的功能塊互連以提供先進控制和仿真能力的塊；圖9是利用智能過程對象在現(xiàn)有過程控制網(wǎng)絡中創(chuàng)建過程模塊并在該網(wǎng)絡中執(zhí)行該過程模塊的方式的邏輯方框圖；圖10是過程模塊與專家模塊集成在其中的示例性顯示的一部分；圖11是圖10的示例性顯示，其中已選擇了顯示的左手部分的一項；圖12示出了可以用于瀏覽已創(chuàng)建的過程模塊的示例性顯示的一部分；圖13示出了可以用于分配過程模塊以由加工廠內(nèi)的特定節(jié)點執(zhí)行的示例性顯示的一部分；圖14是與用于創(chuàng)建和修改過程模塊的編輯器相關的示例性顯示；圖15示出對應于一簡單罐的過程模塊；圖16A是與在過程模塊中修改過程對象的參數(shù)相關的示例性顯示；圖16B是將過程模塊中過程塊的一個參數(shù)與另一模塊中的功能塊關聯(lián)起來的示例性顯示；圖17示出了屬性、參數(shù)和/或測量值被自動從控制模塊拉進過程模塊；圖18是用于顯示過程模塊中已經(jīng)被定義用于某一過程對象的模型的示例性顯示；
圖19是用于顯示與所選擇的模型的不同屬性/參數(shù)相關的階躍響應的示例性顯示；圖20是查看和編輯階躍響應的示例性顯示；圖21是用于修改模型參數(shù)的示例性顯示，其中參數(shù)例如包括增益、滯后時間、一階時間約束、二階時間約束，和前置時間約束；圖22是可用于修改初始條件和/或達到模型穩(wěn)態(tài)的時間的示例性顯示；圖23是用于選擇供過程對象使用的一種類型的模型的示例性顯示；圖24是用于查看和/或編輯過程對象的與模型相關的參數(shù)的示例性顯示；圖25是圖24的示例性顯示，其中已經(jīng)選擇了位于左手位置的“流和參數(shù)”文件夾；圖26示出圖24的示例性顯示，其中用戶已選擇增加參數(shù)以供階躍響應模型使用；圖27示出圖24的示例性顯示，其中允許用戶增加關于新模型的信息，例如新模型的文本描述；圖28是用于指定供過程對象使用的第一原理模型的示例性顯示；圖29是用于增加或修改流元素屬性的示例性顯示；圖30是用于增加或修改屬性的示例性顯示；圖31是示例性系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)可以用于根據(jù)相應的過程圖形自動生成過程模塊，反之亦然；和圖32是可用于幫助配置過程模塊的示例性顯示。
具體實施例方式
參見圖1，詳細圖示了示例性加工廠10，其中智能過程對象用來形成過程圖形顯示和過程模塊，二者可以與控制模塊集成起來以提供工廠環(huán)境內(nèi)的增強的控制和仿真。特別的，加工廠10采用含有一個或多個控制器12的分布式過程控制系統(tǒng)，每個控制器都通過輸入/輸出(I/O)設備或卡18與一個或多個現(xiàn)場設備14和16相連，輸入/輸出(I/O)設備或卡18可以是例如Fieldbus接口、Profibus接口、HART接口、標準4-20ma接口等。通過例如以太網(wǎng)鏈接的數(shù)據(jù)總線24，控制器12也與一個或多個主機或操作員工作站20和22相連。數(shù)據(jù)庫28可以與數(shù)據(jù)總線24相連，并作為數(shù)據(jù)歷史記錄器工作，以收集和存儲與工廠10中的控制器和現(xiàn)場設備相關的參數(shù)、狀態(tài)和其它數(shù)據(jù)，和/或作為配置數(shù)據(jù)庫工作，以存儲工廠10中過程控制系統(tǒng)的被下載至并存儲在控制器12和現(xiàn)場設備14和16中的當前配置。雖然控制器12、I/O卡18和現(xiàn)場設備14和16通常位于有時嚴酷的工作環(huán)境里，并廣泛分布于其中，但是操作員工作站20和22及數(shù)據(jù)庫28通常位于控制室或其它不怎么嚴酷的并且控制者或維護人員很容易訪問的環(huán)境中。
正如已知的，每個控制器12，例如由愛默生過程管理出售的DeltaVTM控制器，都可以存儲和執(zhí)行控制器應用程序，該程序通過使用任意數(shù)目的不同的、獨立運行的控制模塊或塊29來實現(xiàn)控制策略。每個控制模塊29可以由通常所謂的功能塊構成，其中每個功能塊是整個控制例行程序的一部分或子例行程序，并與其它功能塊(通過所謂的鏈接的通信)結合工作，以實現(xiàn)加工廠10里的過程控制回路。正如已知的，可以是面向?qū)ο蟮木幊虆f(xié)議里的對象的功能塊，典型地執(zhí)行下列功能之一輸入功能，例如與變送器、傳感器或其它過程參數(shù)測量設備相關；控制功能，例如與執(zhí)行PID、模糊邏輯等控制的控制例行程序相關；或輸出功能，它控制某設備的操作，例如閥，以執(zhí)行加工廠10內(nèi)的某物理功能。當然還有混合的和其它種類的復雜功能塊，例如模型預測控制器(MPC)、優(yōu)化器等。雖然Fieldbus協(xié)議和DeltaV系統(tǒng)協(xié)議采用在面向?qū)ο蟮木幊虆f(xié)議中設計并實現(xiàn)的控制模塊和功能塊，但是控制模塊可使用任何希望的控制編程方案來進行設計，例如包括順序功能塊，梯形邏輯等，并且不局限于使用功能塊或其它特殊編程技術所進行的設計和實現(xiàn)。
在圖1所示的工廠10中，與控制器12相連的現(xiàn)場設備14和16可以是標準的4-20ma設備，可以是智能現(xiàn)場設備，例如HART、Profibus、或FOUNDATIONTMFieldbus現(xiàn)場設備，它們包括處理器和存儲器，或者現(xiàn)場設備14和16也可以是所希望的其它類型的設備。這些設備中的某些，例如Fieldbus現(xiàn)場設備(在圖1中用附圖標記16標注)，可以存儲并執(zhí)行與在控制器12中實現(xiàn)的控制策略相關的模塊或子模塊，例如功能塊。已知的是，在圖1中示出為在兩個不同的Fieldbus現(xiàn)場設備16中設置的功能塊30，可以與控制器12中的控制模塊29一起執(zhí)行以實現(xiàn)過程控制。當然，現(xiàn)場設備14和16可以是任何一種設備，例如傳感器、閥、變送器、定位器等，而且I/O設備可以是任何一種符合任何希望的通信協(xié)議或控制協(xié)議的I/O設備，例如符合HART、Fieldbus、Profibus等協(xié)議的設備。
在圖1所示的加工廠10中，工作站20包括一套操作員接口應用程序和其它數(shù)據(jù)結構32，它們可以由任何授權的用戶(雖然還有其它類型的用戶存在，但這里有時指配置工程師，有時指操作員)所訪問，以查看和提供關于連接在加工廠10中的設備、單元等的功能。該套操作員接口應用程序32被存儲在工作站20的存儲器34中，且該套應用程序32里的每一個應用程序或?qū)嶓w適于在與工作站20相連的處理器36上執(zhí)行。雖然整套應用程序32被示出為存儲在工作站20中，但這些應用程序中的一些或其它實體仍可以存儲在位于工廠10中或于工廠10相關的其它工作站或計算機設備中，并由其執(zhí)行。而且，該套應用程序可以提供顯示輸出給與工作站20相關的顯示屏37，或任何其它所希望的顯示屏或顯示設備，包括手持設備、筆記本電腦、其它工作站、打印機等。同樣，該套應用程序32里的應用程序可以被分解，并在兩個或多個計算機或機器上執(zhí)行，也可以被配置成相互結合一起工作。
一般來說，該套應用程序32提供三種不同實體的生成和使用，或使其有效，三種不同實體的操作可以集成在一起，以提供加工廠10中增強的控制、仿真和顯示功能。更特別的是，該套應用程序32可以用于創(chuàng)建和執(zhí)行過程圖形顯示35(它一般提供關于加工廠一部分的操作員顯示)，過程模塊39(它一般提供加工廠一部分的仿真)和過程控制模塊，例如控制模塊29，它一般提供或執(zhí)行過程的在線控制。過程控制模塊29在本領域中通常是公知的，并可以包括任何一種控制模塊，例如功能塊、控制模塊等。下面將詳細描述的過程圖形顯示元素35，基本上是由操作員、工程師使用的元素，或其它顯示，以便向用戶(例如操作員)提供關于加工廠及其元素的操作、配置或建立的信息。過程模塊39一般緊密地連接于過程圖形顯示元素35，并可以用于實現(xiàn)加工廠操作的仿真或其中以過程圖形顯示35所示的方式相連的一些不同元素的操作的仿真。雖然過程圖形顯示35和過程模塊39可以被下載在與過程控制工廠10相關的任何其它計算機中，包括筆記本、手持設備等，并由其操作，但是過程圖形顯示35和過程模塊39被示出為存儲在工作站20和22中，并由其執(zhí)行。
圖2示出了工作站20的一套應用程序32內(nèi)的一些應用程序和數(shù)據(jù)結構或其它實體。具體地，該套應用程序32包括控制模塊應用程序、過程模塊應用程序和圖形顯示配置應用程序38，它們被配置工程師使用，以創(chuàng)建控制模塊、過程模塊(也叫過程流模塊)和相關的圖形顯示。雖然控制模塊配置應用程序38可以是任何標準的或已知的控制模塊配置應用程序，過程模塊和圖形顯示配置應用程序可以使用一個或多個智能過程對象來創(chuàng)建過程模塊和圖形顯示，下面將對其特性進行詳細描述。而且，雖然過程模塊和過程圖形配置應用程序38是單獨示出的，但一個配置應用程序也可以一起生成這兩種類型的元素。
智能過程對象42的程序庫40包括智能過程對象42的示例或模板，智能過程對象42可以被配置應用程序38訪問、復制和使用，以創(chuàng)建過程模塊39和圖形顯示35?？梢岳斫獾氖牵渲脩贸绦?8可用于創(chuàng)建一個或多個過程模塊39，每一個過程模塊都由一個或多個智能過程對象42構成或創(chuàng)建，并且可以包括一個或多個過程流或仿真算法45，它們存儲在過程模塊存儲器46中。此外，配置應用程序38可用于創(chuàng)建一個或多個圖形顯示35，每個圖形顯示都由一個或多個智能過程對象42構成或創(chuàng)建，并可以包括連接在一起的任意數(shù)目的顯示元素。圖形顯示35b之一以放大的形式示于圖2中，它包括對一組過程元素的描述，例如閥、罐、傳感器和流量變送器，它們通過管路、管道、電力電纜、傳送機等連接元素進行互連。
執(zhí)行機48在運行期間操作或執(zhí)行每一個圖形顯示35和過程模塊39，以為操作員創(chuàng)建由圖形顯示35限定的一個或多個過程顯示，并實現(xiàn)與過程模塊39相關的仿真功能。執(zhí)行機48可以使用準則數(shù)據(jù)庫50，其限定了作為一個整體待在過程模塊39上實現(xiàn)的邏輯以及特別的這些模塊內(nèi)的智能過程對象。執(zhí)行機48也可以使用連接矩陣來實現(xiàn)過程模塊39的功能，該矩陣定義了工廠10和過程模塊39里過程元素之間的連接。
圖2詳細示出了智能過程對象42e之一。雖然智能過程對象42e被示出作為智能過程對象模板之一，但可以理解，其它智能過程對象一般包括相同或類似的元素、特征、參數(shù)等，正如對智能過程對象42e的描述，而且這些元素、特征和參數(shù)的規(guī)定或取值可以根據(jù)智能過程對象的特性和使用在智能過程對象之間進行改變或變化。此外，雖然智能過程對象42e可以是面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境中的對象，并因而包括數(shù)據(jù)存儲、輸入和輸出及相關方法，但該智能過程對象也可由任何其它希望的編程范例或協(xié)議來創(chuàng)建，并由其執(zhí)行。
可以理解的是，在智能過程對象42e實例化之前，該對象是與圖1中加工廠10內(nèi)的諸如物理或邏輯實體之類的特殊類型的實體相關的對象。然而，在被復制和實例化之后，智能過程對象42e則可與加工廠內(nèi)的特殊實體相連。不管怎樣，智能過程對象42e包括數(shù)據(jù)存儲部分53，它用于存儲從與智能過程對象42e相連的邏輯實體所接收的數(shù)據(jù)或?qū)儆谒臄?shù)據(jù)。一般數(shù)據(jù)存儲部分53包括數(shù)據(jù)存儲53a，它存儲關于智能過程對象42e所屬的實體的總的或永久信息，例如制造商、校正、名稱、類型等。數(shù)據(jù)存儲53b可以存儲可變的或變化的數(shù)據(jù)，例如參數(shù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、輸入和輸出數(shù)據(jù)、成本或其它關于智能過程對象42e所屬的實體的數(shù)據(jù)，包括與過去或現(xiàn)在存在于加工廠10中的實體相關的數(shù)據(jù)。當然，智能過程對象42e可以被配置或被編程為定期或不定期地，通過任何希望的通信連接從實體本身，通過以太網(wǎng)總線24從記錄器28或以任何其它的方式，接收這種數(shù)據(jù)(如成本數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)存儲53c可以存儲智能過程對象42e所屬的實體的圖形表示，其用于通過例如與圖1中工作站20相關的屏幕37的操作員界面實際顯示給操作員。當然，該圖形表示可以包括關于實體的信息的位置標志符(在數(shù)據(jù)存儲53c中用下劃線標記)，例如由參數(shù)或其它關于存儲在數(shù)據(jù)存儲53b中的實體的可變數(shù)據(jù)所限定的信息。當圖形表示在作為圖形顯示35之一的一部分的顯示設備37上呈現(xiàn)給操作員時，這種參數(shù)數(shù)據(jù)可以被顯示在圖形位置標志符中。圖形表示(和智能過程對象42e)還可以包括預定連接點(在數(shù)據(jù)存儲53c中以“X”標記)，它可以使操作員或配置工程師按照圖形表示的描述將上游或下游元素與過程元素連接起來。當然，這些連接點也可以使智能過程對象42e知道與在過程模塊中配置的智能對象相連的元素，還可以指定一種必須使用的連接元素，如與該元素相關的管路、管道、流等。
數(shù)據(jù)存儲53c可以有選擇地存儲大量的圖形表示。例如，不同的圖形表示可以對應于不同的視圖，例如工程師視圖、維護人員視圖、操作員視圖、管理人員視圖、訓練者視圖或練習生視圖等。例如，在生成用于特殊視圖的圖形顯示時，可采用特殊的圖形表示。用于創(chuàng)建圖形表示的示例性系統(tǒng)和方法在同一申請人的標題為“圖形與過程配置和控制環(huán)境的集成(GRAPHICSINTEGRATION INTO A PROCESS CONFIGURATION AND CONTROLENVIRONMENT)”(代理備案No.06005/41116)的申請中有描述。當然，也可以采用其它合適的系統(tǒng)和方法來創(chuàng)建圖形表示。
智能過程對象42e還可以包括一個或多個輸入54和輸出56，以使其能與使用了智能過程對象42e的過程模塊內(nèi)外的其它智能過程對象通信。輸入54和輸出56與其它智能過程對象的連接可以在過程模塊的配置期間，由配置工程師通過將其它智能過程對象與這些輸入和輸出簡單連接，或通過指定智能過程對象之間發(fā)生的特殊通信來進行配置。一些該輸入和輸出可以被限定為與智能過程對象連接，并連接在用于如上所述的智能過程對象的預定連接點處。這些輸入54和輸出56也可以由準則數(shù)據(jù)庫50中的準則組和限定工廠10中不同設備或?qū)嶓w之間的連接的連接矩陣52所確定或限定。一般來說，包括與之相關的數(shù)據(jù)存儲或緩沖的輸入54和輸出56用于提供從其它智能過程對象到智能過程對象42e的數(shù)據(jù)通信，或提供存儲在智能過程對象42e中或由其生成的數(shù)據(jù)向其它智能過程對象的通信。這些輸入和輸出也可用于提供智能過程對象42e和過程控制系統(tǒng)中其它對象間的通信，例如控制器12中的控制模塊、現(xiàn)場設備14、16等。
如圖2所示，智能過程對象42e也包括用于存儲零個、一個或多個方法60(圖2中示為方法60a、60b和60c)的方法存儲部分58，該方法可以由智能過程對象42e在使用該智能過程對象42e的過程模塊執(zhí)行期間來實現(xiàn)?；旧?，存儲在方法存儲部分58中的方法60將使用存儲在數(shù)據(jù)存儲部分53a和53b內(nèi)的數(shù)據(jù)和來自其它智能過程對象的數(shù)據(jù)，甚至來自其它源的數(shù)據(jù)，例如配置數(shù)據(jù)庫或記錄器28，通過輸入54和輸出56以確定關于加工廠10或工廠10內(nèi)的實體的信息。例如，方法60可以確定與智能過程對象42e所限定的實體相關的差的或不好的操作條件，與加工廠10內(nèi)的該實體或其它實體相關的誤差等。方法60可以基于智能過程對象的類型或類被預先配置或提供，并基本上在執(zhí)行機48運行期間，每次執(zhí)行智能過程對象42e時被執(zhí)行。可以在例如智能過程對象42e的智能過程對象里提供的一些示例性方法60，包括檢測泄漏、死區(qū)、滯后時間、移動、變化、條件監(jiān)測、計算成本或與實體相關的其它條件。
在物質(zhì)流經(jīng)與智能過程對象相關的過程實體時，該方法60也可以被提供以幫助對該過程實體的操作進行仿真。因此，方法60可以用于計算質(zhì)量平衡、能量平衡、流、溫度、成分、氣態(tài)和與工廠10中的物質(zhì)相關的其它系統(tǒng)級參數(shù)或流級參數(shù)，以仿真該元素的操作，因而根據(jù)所提供的輸入等計算出預計的輸出。當然，還有幾種方法可以存儲在智能過程對象42e中并由其運行，還有其它許多可使用的其它方法，這些方法基本上是由下列因素決定的，即被表示的實體的類型，該實體被連入并用在加工廠中的方式及其它因素。需要注意，重要的是，雖然智能過程對象42e可以存儲和執(zhí)行檢測系統(tǒng)級條件、誤差等的方法，但是這些方法也可以用于確定關于設備、諸如過程控制模塊和回路之類的邏輯元素和其它非系統(tǒng)級實體的信息。如果需要，方法60可以以諸如C、C++、C#等的任何希望的編程語言被編程或提供，或被參考，或可以定義準則數(shù)據(jù)庫50里的可用準則，其中該數(shù)據(jù)庫應當在執(zhí)行期間針對智能過程對象42e來運行。
如果需要，每個智能過程對象可以包括可用算法或方法庫，它們可以用于定義智能過程對象在被連接進過程模塊時的仿真行為。這樣一個庫示于圖2的智能過程對象42e的下拉菜單61中，且類似的菜單可與每個其它智能過程對象相關。通過經(jīng)由例如下拉菜單61選擇仿真算法(稱為方法1、方法2等)的一個庫，配置工程師可以定義在智能過程對象被設置在過程模塊39中時，智能過程對象的仿真行為。這種方式下，配置工程師可以根據(jù)過程的類型或性質(zhì)定義針對智能過程對象的不同仿真行為，其中智能過程對象用于對該過程進行建模。
如果需要，配置工程師可以改為提供專用的或由其它用戶提供的算法來定義由智能過程塊限定的過程元素的仿真行為。這樣一個用戶定義的算法(在下拉菜單61中示為“用戶定義”項)可以在智能過程對象被設置于或使用于過程模塊39中時，被提供給或存儲于該智能過程對象中。這個功能使仿真行為可以由用戶定制，因而提供更好或更準確的仿真。如下面將詳細描述的，如果需要，智能過程對象42e或每個過程模塊39可以包括操作員可啟動的開關(例如電子開關或標記)，它可以停止智能過程對象內(nèi)仿真算法的使用，相反，它可以使得過程模塊的行為由例如HYSYS提供的高保真仿真包或程序來確定。這種情況下，智能過程對象或過程模塊從高保真仿真獲得被仿真的參數(shù)，這與使用智能過程對象本身的仿真算法相反。
在由執(zhí)行機48執(zhí)行圖形顯示35或過程模塊39期間，執(zhí)行機48實現(xiàn)由輸入54和輸出56限定的與圖形顯示35或過程模塊39中的每個智能過程對象的通信，并可以實現(xiàn)用于每個對象的方法60，以執(zhí)行由方法60提供的功能。如上所述，方法60的功能可以設置在智能過程對象的程序里，或由準則數(shù)據(jù)庫50里的準則組來限定，其中準則數(shù)據(jù)庫50由執(zhí)行機48根據(jù)智能過程對象的類型、類、標識、標簽名稱等進行執(zhí)行，以實現(xiàn)用這些準則所限定的功能。
可以理解的是，智能過程對象42e的一個例子具有智能過程對象42e與之相關的過程模塊上下文內(nèi)的標簽或唯一名稱，該標簽或唯一名稱可用于提供與智能過程對象42e之間的通信，且可在運行期間由執(zhí)行機48引用。過程模塊標簽在控制系統(tǒng)配置中應該是唯一的。該標簽協(xié)議使得過程模塊39里的元素可以由其它過程圖形顯示35、過程模塊39、甚至控制模塊29里的元素所應用。更進一步地，智能過程對象42e的參數(shù)可以是簡單的參數(shù)，例如簡單值、結構化參數(shù)或了解與之相關的單位和屬性值的智能參數(shù)。智能參數(shù)可由過程準則機或執(zhí)行機48來解釋或使用，以保證所有的信號都能以同一單位被發(fā)送或被適當?shù)剞D換。智能準則也可用于開啟和關閉智能過程對象(或過程模塊)的警報集合，以創(chuàng)建智能警報策略和/或操作員界面。更進一步地，智能過程對象類可以與工廠10的過程控制策略中的設備和模塊類相關，以提供智能過程對象與需要解釋或訪問的過程變量之間的已知的鏈接。
用在過程圖形顯示或過程模塊中的智能過程對象，也可以包括操作模式、狀態(tài)和警報行為，以便這些智能對象在運行期間可以置于不同的模式(例如關閉、開啟)和正常模式下，智能過程對象可以提供與基于它當前操作狀態(tài)的對象相關的狀態(tài)，還可以提供基于所檢測的條件的警報，例如參數(shù)超出范圍、受限、高可變性等。智能過程對象還可以包括類/子類層次，這使得它們可以被分類列入類庫中，在復合結構中被收集在一起等。更進一步地，智能過程對象可以利用來自其它元素的信息，例如控制模塊和其它對象，以使得智能過程對象能夠識別，例如其相關實體何時忙碌或何時被工廠10中的分批控制過程所需要。
智能過程對象可以與任何希望的過程實體相關，例如象泵、罐、閥等的物理設備，象過程區(qū)域、測量值或執(zhí)行器、控制策略等的邏輯實體。在一些情況中，智能過程對象可以和連接器相關，例如管路、管道、線路、傳送機或其它任何其它將物質(zhì)、電、氣體等從過程里的一點移動到另一點的設備或?qū)嶓w。這里有時稱作智能鏈接或連接元素的與連接器相關的智能過程對象，也被標注(即使實際的設備或連接器自身并沒有被標注，或能夠在加工廠10中通信)，且基本上用于表示過程中的其它元素之間的物質(zhì)流動。
典型地，智能鏈接包括屬性或參數(shù)，它們限定了不同物質(zhì)或現(xiàn)象(例如電)(如蒸汽、電、水、污水等)怎樣流經(jīng)連接元素。這些參數(shù)可以表明經(jīng)過連接器的流體的類型和性質(zhì)(如平均速率、摩擦系數(shù)、象湍流或非湍流的類型、電磁等)，以及流過連接器的可能方向或方向。智能鏈接可包括程序或方法，它們保證智能鏈接所連接的源對象和目標對象相匹配，如果不匹配，則可以執(zhí)行轉換。智能鏈接的方法也可以使用模型或算法來對經(jīng)過連接器的流體進行建模，以估計流過實際連接器的流體的速度或性質(zhì)、物理連接的長度和尺寸、運輸延遲等。為智能過程對象存儲的參數(shù)(如摩擦參數(shù))可以用在這些方法中。因此，實際上，智能鏈接或連接元素使智能過程對象能夠知道其它上游或下游的對象或?qū)嶓w。當然，智能鏈接例如可以以任何希望的或方便的方式限定系統(tǒng)內(nèi)其它對象間的連接，流體類型，例如液體、氣體、電流等，實體的上游和下游側，其它實體是用于該智能過程對象的實體的上游和下游，材料、流體、電流的方向等。在一個實施例中，矩陣52可以在執(zhí)行過程流體模塊之前被創(chuàng)建，且可以為智能鏈接限定工廠內(nèi)不同設備之間的互連，以及因此而來的不同智能過程對象之間的互連。事實上，執(zhí)行機48可以使用矩陣52來確定上游和下游實體，并因此限定智能過程對象間的通信和與該智能過程對象相關的方法。更進一步地，可以提供一個或多個準則組供智能過程對象使用，以彼此交互，并獲得智能過程對象內(nèi)的方法所需的相互的數(shù)據(jù)，并解決與輸出連接相關的智能對象的影響。
如果需要，智能過程對象42e也可包括諸如URL的熱鏈接，以鎖定適用于這種類型對象的文檔，或特定于智能過程對象42e所屬設備的示例(根據(jù)其重要性和實用性)的文檔。該文檔可以是銷售商提供的，也可以是用戶指定的。文檔的一些例子包括配置、開始和關閉程序、操作和維護文檔。如果需要，操作員可以點擊顯示在操作員顯示器上的對象，以提取用于該對象或相關設備的特定示例(如果有的話)和普通文檔。同樣的，操作員也能夠添加/刪除/改變獨立于系統(tǒng)軟件的文檔，例如維護要求、操作問題記錄等。進一步，這些熱鏈接可以是用戶可配置或可改變的，以向操作員界面內(nèi)的對象提供添加信息鏈接的能力，提供對關于對象的合適信息的快速導航，以及提供添加專用于用戶、特定對象類型、甚至對象的特定示例的工作指令的能力。
雖然以上描述的過程模塊和過程圖形是由不同的智能過程對象的互連一起創(chuàng)建的，但它們可以分開創(chuàng)建。例如，過程圖形可使用智能過程對象創(chuàng)建，當完成時，用于該圖形的過程模塊可以根據(jù)圖形元素和它們在圖形顯示里的互連來創(chuàng)建。可選擇的是，過程模塊可以使用智能過程對象首先創(chuàng)建，一旦創(chuàng)建完成，該過程模塊的圖形顯示可以由配置應用程序38，利用用于創(chuàng)建過程模塊的智能過程對象里的圖形顯示元素來自動創(chuàng)建。更進一步地，過程模塊和圖形顯示可以分開創(chuàng)建，且這兩個實體的單個元素可以通過相互參考手動連接在一起(例如使用圖形顯示和過程模塊里的元素的標簽屬性)。通過該機制，智能過程對象可以被多個顯示所參考。在任何情況下，一旦創(chuàng)建完成，過程圖形顯示和相關的過程模塊可以獨立或分開運行，雖然它們通常如所希望或所需要的那樣來回傳輸參數(shù)和信息。
為了更易于理解，下面將詳細描述智能過程對象的某些可能的特征和范例，其中智能過程對象可用在過程圖形顯示和過程模塊中或用于創(chuàng)建過程圖形顯示和過程模塊。接下來，下面將描述如下方式使用所述元素和特征創(chuàng)建的過程圖形顯示和過程模塊，可以與控制模塊結合以提供先進控制和仿真能力。當然可以理解的是，智能過程對象元素和特征應不限于這里所述的元素和特征，如果需要的話，其它特征和元素也可用在過程圖形顯示和過程模塊之一或二者中或用于創(chuàng)建過程圖形顯示和過程模塊之一或二者。
一般而言，預定義的圖形元素組可被提供于配置應用程序中，以使用戶能夠構建反映該加工廠的操作員顯示或圖形顯示。這些圖形元素可以被設計成動態(tài)顯示與控制系統(tǒng)交互的在線測量值和執(zhí)行器。此外，反映過程操作的未測量的參數(shù)可利用在過程模塊中所提供的在線過程仿真來計算，并作為相關的圖形顯示的主要部分進行顯示。
此外，在為工程或訓練仿真目的而使用的離線環(huán)境中，由過程模塊提供的過程仿真可以在圖形元素和相關的控制模塊內(nèi)，代替過程測量值來使用。這些由相關過程模塊計算出的值，可以是基于執(zhí)行器位置或狀態(tài)以及由過程圖形中所示的手動干擾值的。按照這種方式，圖形顯示和控制模塊可用于在線或控制情況和離線或仿真情況。而且，由于許多情況下圖形元素的靜態(tài)區(qū)與包含在已知的圖形庫里的三維分量相似，所以這些圖形元素的更獨特的特征或?qū)傩?、與這些元素一起顯示的信息、以及與控制系統(tǒng)I/O及過程仿真模塊的鏈接，將在下面針對圖形元素的一些可能類型和示例進行描述。
一般而言，關于智能過程對象的過程模塊里的圖形元素和仿真算法流入不同種類的過程元素中的一種，包括流元素、過程連接元素、執(zhí)行器元素、處理元素、測量元素和已估屬性元素。流元素基本上限定加工廠中的物質(zhì)流，并可以顯示在圖形顯示上以示出組成、濃度、流、溫度、壓力、重量和/或任何其它的限定物質(zhì)流的參數(shù)。流元素在過程模塊的輸入端處即被限定，并被提供給過程模塊里的元素，以便使經(jīng)過過程模塊的物質(zhì)流被建模并在圖形顯示中被描述。類似的，流元素可示于過程模塊的輸出端或末端，以說明圖形顯示中由圖形顯示描述的加工廠該區(qū)的物質(zhì)輸出。流元素也可用于限定不同圖形顯示(和相關的過程模塊)怎樣相互連接在一起。例如，一過程模塊中的輸出流可能是另一個過程模塊的輸入流，并可提供其它過程模塊的輸入流所使用的值。流可包括下列四部分名稱(如pH流)、方向(如輸入流)、測量值(如流量、壓力、溫度)和組成(如氮、氨等)。然而，如果需要，流還有其它部分或參數(shù)。
過程連接元素限定工廠內(nèi)的物質(zhì)(如固體物質(zhì)、液體和蒸汽以及氣體)從一個設備運輸或傳送到另一個設備的方式。為了清楚地說明經(jīng)過過程的物質(zhì)流，可以使用三種不同的過程連接，包括管路、管道和傳送帶。當然，其它連接元素，如在電-化學過程中引導電能流的電纜等也可以被使用。管路基本上用于圖示(和仿真)工廠內(nèi)的液體和高壓蒸汽或氣體流。管道基本上用于圖示(和仿真)工廠內(nèi)的低壓氣體流。傳送帶基本上用于圖示(和仿真)處理單元之間固體物質(zhì)的移動。結果，每個過程連接元素都限定了連接的類型，例如用于提供設備輸入或輸出端處物質(zhì)的管路連接、管道連接或傳送帶連接。
如果需要，正在由連接傳輸?shù)奈镔|(zhì)的屬性由上游輸入確定。該信息加上限定該連接是否完成的連接狀態(tài)變量可以被獲得，以作為圖形顯示上的連接元素的屬性。連接元素可在處理元素輸出端、執(zhí)行器元素輸出端或流元素輸出端開始。以類似的方式，連接元素可在處理元素輸入端、執(zhí)行器元素輸入端或流輸入端結束。
當將光標放在圖形顯示中的連接元素上時，則連接元素的屬性可以被自動顯示。而且，與連接元素相關的屬性可通過在連接元素上設置測量值或已估計的屬性元素(接下來被限定)來永久地顯示。如果需要，連接元素可通過在元素輸出端(如流輸出端、處理元素輸出端或執(zhí)行器元素輸出端)上按下鼠標左鍵來創(chuàng)建，同時按住鼠標鍵將指針定位在元素輸入端上。為了成功地建立連接，上游和下游元素的輸入和輸出類型(管路、管道或傳送帶)必須匹配。連接將自動接受上游元素的類型。
如果需要，管路元素可以在過程圖形顯示中以管路連接表示或顯示，管道元素可以以管道連接表示或顯示，傳送帶元素可以以傳送帶連接表示或顯示。管路、管道和傳送帶元素連接可在處理元素之間自動被引導，且箭頭可顯示在這些元素的描述外部，以示出流動的方向。如果上游輸出對應于兩個連接，則可以在管路、管道或傳送帶內(nèi)包括“T”元素。類似的，“T”元素可用于合并多路輸出。傳送帶元素的顏色或其它圖形特征可以改變，以表明其狀態(tài)，如運行/停止、流動/未流動、堵塞等。一般而言，沿著傳送帶的物質(zhì)流由與傳送帶相連的電機驅(qū)動器來確定。因此，電機驅(qū)動器操作機構(下面更詳細的描述中為操作元素)可與傳送帶相連。而且，可將測量元素(下面有描述)與管路、管道和傳送帶相連，以使其可能顯示關于管路、管道和傳送帶元素的測量值，例如傳送帶的速度、管路或管道里的物質(zhì)流、傳送帶之上或其中的物質(zhì)的屬性，如濕度或重量。而且，可以添加顯示屬性元素，以顯示管路、管道或傳送帶之上和其中的未被測量的物質(zhì)屬性，例如物質(zhì)的組成。
如果需要，每個管路、管道和傳送帶元素都可以圖形化地并自動地反映丟失的連接(如通過顏色變化)，并反映所選擇的屬性(壓力、溫度、長度等)是在外部配置限制(如通過顏色變化)的。此外，由相關過程模塊計算的參數(shù)可以顯示在圖形中。例如，由上游連接提供的屬性、連接狀態(tài)是好還是壞、對連接元素的一個或多個所選擇的參數(shù)的限制等可以被顯示在圖形顯示中，以提供給操作員關于連接元素或由連接元素傳輸?shù)牧鞯男畔ⅰ?br> 一般而言，執(zhí)行器元素是對流執(zhí)行驅(qū)動功能的元素，它可以設置于不同連接元素之間或處理元素與連接元素之間。執(zhí)行器元素的例子包括調(diào)節(jié)閥(帶致動器)、開關閥(帶致動器)、泵(帶電動機)、強制通風機(帶電動機)、引風機(帶電動機)、排放管(帶開關閥)、阻尼器(帶驅(qū)動)、進料器(帶變速電動機)、傳送帶電動機驅(qū)動(可連接到傳送帶元素)等等。
閥元素的圖形顯示可以動態(tài)地反映所指的閥位置(例如通過動畫)、閥故障(例如通過顏色變化)、閥全開/關的位置(例如通過顏色變化)，和控制該閥的相關控制塊的AO、DO、DC、設定點、PV、OUT、模式等(例如通過字符串或其它指示)。與閥元素(用在過程模塊)相關的仿真元素可以具有仿真算法，該仿真算法計算與閥致動器相關的參數(shù)，例如排放壓力、質(zhì)量流量、液體溫度、液體成分、入口壓力和出口壓力。如果需要，這些被仿真或計算的參數(shù)可以顯示在過程圖形中。然而，用戶和配置工程師必須經(jīng)常配置對于與該閥相關的控制模塊中的AO、DO或DC塊的參考，以及閥的類型(例如線性的、快速開啟的、等比的、閥尺寸等)和從開啟到關閉的工作時間。當然，當物質(zhì)流過該閥時，可用于仿真閥的操作的仿真算法可以依據(jù)閥的類型和尺寸信息。
泵元素的圖形顯示可以動態(tài)地反映電動機狀態(tài)(例如通過顏色變化)、相關的DO或DC功能塊模式和設定點(如使用字符串)、電動機速度(如果使用變速驅(qū)動)、AO設定點、PV、OUT模式(如果使用變速驅(qū)動)和其它希望的參數(shù)。同樣的，該元素的過程仿真(用在過程模塊中)可以確定或計算參數(shù)，例如排放壓力、液體組成、液體溫度和質(zhì)量流量，其中的參數(shù)可以顯示在圖形顯示中。用戶可能需要定義基于泵的類型的泵曲線。然而，用戶可以配置對與電動機的開啟/關閉相關的DO或DC塊的參考，對用于變速驅(qū)動(如果使用了話)的相關AO功能塊的參考，和用于限定泵操作的泵曲線(例如，壓力與流的關系曲線)。
強制通風機或引風機的執(zhí)行器元素的圖形描述可以具有動態(tài)反映任何可在圖形顯示中顯示的電動機狀態(tài)、DO或DC功能塊模式和設定點、電動機速度(如果使用變速驅(qū)動)、AO設定點、PV、OUT、DO或DC功能塊模式(如果使用變速驅(qū)動)和其它期望的參數(shù)的描述。該元素的過程仿真元素(用在過程模塊中)可以確定或計算例如排放壓力、氣體組成、氣體溫度和氣體質(zhì)量流量之類的參數(shù)，它們可以被顯示在圖形顯示中。用戶可以配置對用于電動機開啟/關閉的相關DC塊的參考，對用于變速驅(qū)動(如果使用的話)的AO塊的參考和用于限定風扇的仿真操作的風扇曲線(壓力對流量的關系曲線)。
在一些情況中，特定類型的執(zhí)行器可以只和特定類型的連接等一起使用，例如與管路、管道或傳送帶一起使用。下面的表格定義了用于典型執(zhí)行器元素的示例性連接限制。

處理元素包括以某種方式處理工廠中的物質(zhì)和流的工廠設備。一般而言，所有進出處理元素的輸入和輸出將通過連接元素。標準的處理元素包括罐(豎直的或平行的)、加熱器、靜態(tài)混合器、反應器、混合器、空氣加熱器和其它執(zhí)行某種簡單的或標準的處理行為的元素。對于標準的處理元素，用戶可以限定元素的輸入和輸出數(shù)量以及物理設備的屬性，如規(guī)格、容積等。這些標準處理元素的仿真算法和靜態(tài)表示可以被設定，以使得它們不能由用戶修改，但可以如上所述在配置時進行選擇。當然，如果需要，其它典型的更復雜的工廠設備(例如蒸餾塔、蒸發(fā)器、分離器、鍋爐等)可以作為定制的處理元素被執(zhí)行。這種定制的處理元素的靜態(tài)表示、輸入和輸出數(shù)量及仿真算法都可以被修改為滿足用戶界面的需要。一旦已經(jīng)限定了定制的處理元素，那么它就可以作為組合件或模板，在創(chuàng)建其它處理元素時作為起始點而被再次使用或使用。
罐標準處理元素(或者是豎直的或者是平行的)基于管路連接而配置，且罐元素可以動態(tài)地反映罐內(nèi)的液位(例如使用動畫)，及100％或空時的液位(如使用顏色變化)。對罐的過程模塊仿真可以通過圖形顯示來計算并示出參數(shù)，例如，出口溫度、出口組成、液體溫度和仿真的罐內(nèi)液位。然而，為了將罐連接入系統(tǒng)，用戶或配置工程師可能需要配置輸入和輸出數(shù)量、到罐的完整連接、諸如規(guī)格(例如，直徑和高度)之類的罐屬性等。
加熱器處理元素可以通過圖形顯示動態(tài)地計算并反映熱轉換效率(例如，使用顏色變化)、出口產(chǎn)品溫度、入口產(chǎn)品溫度、出口壓力(假設固定下落)等。用戶或配置工程師可能需要到加熱器的完整連接、加熱器表面面積以及空載時的熱轉換效率。
當然，例如靜態(tài)混合器、反應器、混合器、氣體加熱器、熱交換器等的其它處理元素，可以具有適合這些類型設備的顯示和仿真能力。例如蒸餾塔、蒸發(fā)器、分離器、鍋爐等的非標準處理元素可使用定制的處理元素來圖形化地進行表示，其中在定制的處理元素中，與容器相關的仿真，如果不包括在標準選擇中，則可由用戶定義。這些元素里的處理可以作為關于容器里的每個輸入和輸出的階躍響應模式來進行描述或限定。輸入可以是氣體和/或液體流。任選地，用戶可以限定描述處理元素的輸入和輸出之間關系的等式，且這些等式可存儲在使用該元素的過程模塊中，從而實現(xiàn)仿真。如果需要，可提供一些簡單的靜態(tài)圖形表示，以幫助用戶快速創(chuàng)建與定制的處理元素相關的靜態(tài)圖形。如果使用了這些簡單的圖形，那么用戶則只需要指定期望的輸入和輸出連接數(shù)量和由定制的處理元素所支持的連接類型(例如，管路、管道或傳送帶)。相應地，圖形項將被顯示且可被立即用在操作員圖形的創(chuàng)建中。如果需要，當用戶選擇并指定仿真算法為階躍響應，則任何與過程元素的每個輸入和輸出相關的增益和動態(tài)特性都可以被指定。如果用戶選擇了定制的算法，則可向用戶提供表達編輯器以定義仿真算法。根據(jù)所選擇的方法，定制處理元素的輸出屬性可以被分別計算出來。而且，用戶可以參考一個或多個已被限定在單獨的軟件集合中的算法。
此外，可提供一些預定義的組合件或模板用于創(chuàng)建定制的處理元素。例如，這些模板可以包括具有定制算法的鍋爐模板，其算法計算排出的氧氣、排出的一氧化碳、所產(chǎn)生的蒸汽、鍋爐鼓筒內(nèi)的水位和鍋爐通風力。這樣的模板可以基于單個的燃料輸入。然而，通過修改該模板，有可能用多種燃料來仿真鍋爐。其它預定義的模板可以包括專用的容器旋流分離器模板，它可與噴霧干燥器定制處理元素結合使用，并且其包括階躍響應模型，以對分離器的操作進行建模。同樣的，塔模板、噴霧干燥器和蒸發(fā)器可以使用階躍響應模型來定義期望的過程響應。在蒸發(fā)器中，根據(jù)能量輸入和輸入流的濃度，可以計算出輸出流和釋放出的蒸汽的濃度。多個蒸發(fā)器元素可以和熱交換器及排放管元素連接在一起，以創(chuàng)建多效應的蒸發(fā)器。類似的，專用的容器堆定制模板處理元素可以和鍋爐處理元素一起使用。這種情況下，如果需要，輸入的屬性可以被運載經(jīng)過堆，而不做修改，或反映堆中所執(zhí)行的發(fā)射衰減。
用于創(chuàng)建圖形顯示和過程模塊的其它類型的元素包括測量元素和屬性元素。測量元素包括變送器元素和開關元素，其中變送器元素用在圖形顯示中以獲得與物理變送器相關的測量值?？傮w上，變送器元素可以動態(tài)地反映與實際變送器(傳感器)相關的差的或不確定的狀態(tài)、控制模塊中相關的AI功能塊的模式、測量值和單位等，或其它與實際變送器相關的數(shù)據(jù)。在離線模式(或仿真模式)下，變送器元素可用于訪問并顯示由過程模塊提供的仿真值，而不是與AI或PCI塊有關的值，或者變送器元素用于給控制模塊里相關的AI塊提供測量值作為要用在仿真控制程序中的測量值。可以向連接元素或處理元素中添加變送器元素，并且當這樣的變送器元素被添加到顯示中時，用戶通常需要確認提供測量值的控制器方案中的相關AI、PCI或DI塊。在線模式中，測量值可緊接著該測量元素而被顯示。在離線模式(或仿真模式)中，被仿真的測量值(例如由相應的過程模塊創(chuàng)建的)可以被自動顯示。在線操作中，用戶在測量失敗時可以選擇將控制和顯示切換為仿真的值。
開關元素可以動態(tài)地反映差的或不確定的狀態(tài)、相關DI的模式(如手動或OS)和開關的離散值(開、關等)。當處于離線仿真模式時，通過選擇仿真值或手動值和狀態(tài)，并手動輸入開關的值和狀態(tài)，用戶可以使用開關顯示元素來訪問和改變圖形顯示和控制模塊中的開關參數(shù)。然而，用戶通常必須通過提供對于控制方案中的相關DI塊參考、對于觸發(fā)與開關狀態(tài)變化相關的開關和限制以及死區(qū)的元素屬性的參考，來配置開關元素。
已估屬性元素通常顯示出如過程模塊所確定的系統(tǒng)的已估屬性，并被添加到連接或處理元素中，以顯示該元素的任何屬性。當該元素被設置在連接元素上或一件設備上時，用戶可以瀏覽并選擇將要被顯示的屬性。因此，通過物理測量無法獲得的仿真屬性可以通過使用已估屬性元素來顯示。這樣的已估屬性元素可以動態(tài)地反映好的/壞的連接、已估屬性值和相關的限制或變化以外的屬性。用戶通常必須配置對將被顯示的屬性的參考，以及對屬性超出限制時該元素的限制和顏色變化的參考。
可以理解的是，通過將變送器元素和已估屬性元素連接到處理元素、執(zhí)行器元素和連接元素上，與這些過程元素的輸入和輸出相關的屬性可以在在線操作或離線仿真期間被參考。這些屬性也可以被制成在圖形顯示上可見。
一般而言，操作員可以運行或執(zhí)行配置應用程序38，以創(chuàng)建在工廠10操作期間實現(xiàn)的或在仿真環(huán)境中實現(xiàn)的一個或多個過程模塊39或圖形顯示。在一個實施例中，如圖3所示，配置應用程序38將配置顯示呈現(xiàn)給配置工程師。如圖3所示，配置顯示64包括庫或模板部分65和配置部分66。模板部分65包括模板智能過程對象67的集合的描述，它可以包括圖2中的智能過程對象42，并可以是上述的任何連接元素、測量元素、流元素、處理元素和已估屬性元素。如果需要，也可以提供只具有圖形定義的非智能元素68。事實上，模板67和68是可被拖動至配置部分66以創(chuàng)建過程模塊或圖形顯示(或兩者)中的智能過程對象的示例的普通對象。部分完成的過程顯示35c示出為包括一個閥、兩個罐、兩個泵、一個流量變送器和兩個傳感器，它們由流路連接器互連，該連接器可以是如上所述且提供流輸出的智能鏈接或連接器元素。值得注意的是，圖形顯示35c可以由智能過程對象和非智能元素組成。
當創(chuàng)建一例如圖形顯示35c(或過程模塊)的圖形顯示時，配置工程師可以選擇并拖動模板部分65所示的智能過程對象67和元素68到配置部分66上，并將其置于期望的位置。一般地，配置工程師將選擇并拖動描述設備的一個或多個智能設備過程對象67a或非智能元素68到配置部分66上。接下來，配置工程師將配置部分66里的智能設備過程對象與智能連接器過程對象67b進行互連，并將輸入和輸出流67c置于顯示中。此外，非智能元素可被添加到例如靜態(tài)文本元素的顯示中。配置工程師可以在該過程中使用彈出屬性菜單來改變每個智能過程對象的屬性，特別是，可以改變與這些智能過程對象相關的方法、參數(shù)、標簽、名稱、熱鏈接、模式、類、輸入和輸出等。當過程或配置工程師已經(jīng)創(chuàng)建了帶有每個期望元素的過程模塊，特別是表示過程配置、區(qū)域等的過程模塊時，配置工程師可以定義準則或與模塊相關的其它功能。這類準則可以是例如與系統(tǒng)級方法性能相關的執(zhí)行準則，例如質(zhì)量平衡和流量平衡。過程工程師或操作員也可以決定添加過程顯示在線時可能有用的趨勢和面板。在創(chuàng)建圖形顯示35c之后，配置工程師將該顯示保存到存儲器中，并同時或隨后以執(zhí)行機48可以提供圖形顯示的方式將該顯示實例化并下載到執(zhí)行機48中。當然，配置工程師可以按照相同或類似的方法創(chuàng)建過程模塊，雖然不同的圖形可以用于描述與過程圖形顯示元素相對的過程模塊元素。此外，操作員可以在運行該工廠時選擇打開細節(jié)等級。例如，細節(jié)等級之一可以顯示每個連接處的成分。
如上所述，可以給過程圖形或過程模塊提供專用標簽。例如，圖形顯示或過程模塊里的智能過程對象元素可以被提供包括別名的標簽，例如它可以在運行期間由執(zhí)行機48根據(jù)其它因素來添加或選擇，例如根據(jù)過程控制系統(tǒng)內(nèi)所選定的一件設備或路徑。過程控制系統(tǒng)中別名或間接引用的使用，已在美國專利No.6,385,496中詳細討論過，該專利被轉讓給本發(fā)明的受讓人，在此將其全部內(nèi)容引用以作參考。這些技術中的任何一個都可用于為這里所述的智能過程對象提供并解析標簽里的別名。一旦使用了別名等，相同的過程模塊可以包括或被用于支持設備集合等的不同視圖。
圖3的顯示64示出了用于過程模塊或圖形顯示的不同視圖的切換(視圖1、視圖2和視圖3)。這些切換利用其中一些相同的智能過程對象，用于為與過程相關的不同用戶訪問和創(chuàng)建不同的視圖。
一般而言，當配置工程師創(chuàng)建過程模塊或圖形顯示時，配置應用程序38自動將智能過程對象及其之間的連接存儲在數(shù)據(jù)庫中。隨后，該數(shù)據(jù)庫用于創(chuàng)建其它過程模塊和圖形顯示，例如可以利用一個或多個相同的智能過程對象提供不同的視圖。這樣，當創(chuàng)建第二個視圖時，配置工程師可以簡單引用已經(jīng)被創(chuàng)建并保存在數(shù)據(jù)庫里的智能過程對象以及與之一起存儲的任何方法等，以將智能過程對象置于第二個視圖中。以這種方式，通過使用已經(jīng)存在于過程流數(shù)據(jù)庫中的智能過程對象，當過程控制模塊和圖形顯示被創(chuàng)建時，數(shù)據(jù)庫可以存在，且數(shù)據(jù)庫可用于在任何時候創(chuàng)建并執(zhí)行其它視圖、模塊和圖形顯示。使用這樣的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫里的每個智能過程對象可以支持或用在過程模塊中，并在多個圖形顯示中被參考。還可以理解的是，過程模塊可以這樣被配置，即為這些模塊建立顯示，并隨后指定用于或與過程模塊相關的流算法。當然，各個過程模塊可以分散在不同的計算機中，并由不同的計算機執(zhí)行，且過程模塊可以相互通信連接，以在同一計算機或在不同的計算機上協(xié)同操作。一旦如此，輸入和輸出流將從外部被參考以將過程模塊連接在一起。
如上所述，作為過程模塊或圖形顯示創(chuàng)建的一部分，配置工程師可以附加或提供過程模塊的仿真算法。這些仿真算法可以被預先配置，以計算或確定關于由過程模塊描述或建模的過程的某些過程或系統(tǒng)級屬性，例如質(zhì)量平衡計算、流量計算、效率計算、經(jīng)濟計算等。因此，過程模塊本身可以具有模式、狀態(tài)和警報行為，可被分配給工作站，并可作為顯示下載的一部分而被下載。如果需要，仿真算法可以由執(zhí)行機48執(zhí)行，以使用過程模塊中的智能過程對象提供的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)質(zhì)量或熱平衡、流路徑、流效率、流優(yōu)化、與過程仿真相關的經(jīng)濟計算或其它期望的計算。更進一步地，這些仿真算法可以使用來自控制策略的訪問參數(shù)，即與控制器、現(xiàn)場設備等相關并下載至控制器、現(xiàn)場設備等的控制模塊，并且相反，可以向這些控制模塊提供數(shù)據(jù)或信息。
可以理解的是，執(zhí)行機48需要使過程算法能夠?qū)⒃谒酗@示上配置的所有過程對象和鏈接的合并執(zhí)行。因此，不管是否加載有相關的圖形顯示，即向用戶提供信息并向用戶顯示信息，仿真算法(在過程模塊中)通常都執(zhí)行。當然，仿真算法可通過整個過程10或所定義的過程10的子集來獲得交叉校驗。還可以理解的是，在任何特殊過程模塊的執(zhí)行期間，執(zhí)行機48可以在操作員界面上向操作員提供顯示，以基于與過程模塊有關的圖形顯示來描述過程模塊里互連的對象或?qū)嶓w。顯示的參數(shù)、圖形等將由過程模塊里的智能元素的配置和互連確定。此外，被提供在這個顯示或其它顯示上的警報和其它信息可以由智能過程對象里的方法和與特殊過程模塊相關的仿真算法進行限定并生成。如果需要，執(zhí)行機48可以將用于過程模塊的顯示提供給不止一個操作員界面，或者執(zhí)行機48可以被配置或設置為不提供顯示，即使執(zhí)行機48繼續(xù)執(zhí)行過程流模塊，并因此執(zhí)行與之相關的方法、警報行為、流算法等。
如果需要，過程模塊可以自動地由圖形顯示創(chuàng)建(反之亦然)，并且可用于過程模塊的功能由過程圖形元素確定。應該清楚的是，過程模塊優(yōu)選被構造成保護過程圖形顯示。因此，當用戶配置過程圖形顯示時，用戶具有能力，以包括過程模塊的附加信息，例如質(zhì)量流或能量流。這些流被用在過程模塊中，以建立仿真功能塊所需的起始條件。
而且，由于過程模塊實際上是運行在計算機里的軟件模塊，所以它們有可能引用控制模塊或被其所引用，以使用關于控制模塊的參數(shù)、控制策略、顯示等。此外，使用該功能，過程模塊有可能獨立于過程圖形顯示而創(chuàng)建。
一般而言，過程模塊將由處理元素、流和它們的相關連接組成。因為在過程圖形元素和仿真元素(在過程模式中)之間有一對一的對應關系，所以用戶有可能構建一圖形顯示，并根據(jù)該顯示自動創(chuàng)建相應的過程模塊。當然，如果需要，用戶可以創(chuàng)建過程模塊，然后使用智能過程對象里的圖形根據(jù)該模塊創(chuàng)建圖形顯示。然而，為了實現(xiàn)過程模塊的自動創(chuàng)建，用戶有必要識別與測量元素和已估屬性元素有關的執(zhí)行器元素、連接元素或處理元素屬性。用戶還需要在創(chuàng)建過程圖形或有時在構建控制模塊之前，創(chuàng)建過程仿真。在構建了仿真之后，有可能添加關于控制模塊里I/O塊的引用。而且，當創(chuàng)建相關圖形顯示時，有可能瀏覽現(xiàn)存的過程模塊，以設定屬性參考。
在一些情況下，過程圖形可以不包含構建過程仿真所需的所有細節(jié)。因此，期望提供編輯器，以使用戶能夠編輯仿真或已由過程圖形自動創(chuàng)建的過程模塊。而且，因為多個過程圖形需要顯示同一件設備，所以在過程圖形的配置中元素有必要能引用現(xiàn)存的過程模塊。
一般而言，對應于處理元素的仿真具有公共的結構。如果需要，塊輸入連接和仿真參數(shù)都被存儲在過程模塊中，這樣就不需要對控制模塊的引用。此外，由仿真支持的輸入和輸出過程數(shù)量可以被限定為可擴展的，仿真執(zhí)行結果可以反映在仿真輸出連接中或作為仿真參數(shù)被反映，仿真算法可被限定為階躍響應，或可以由用戶輸入。當仿真算法是由用戶輸入時，用戶可以獨立地指定每個輸出的動態(tài)特性。
更進一步地，參數(shù)的公共集合可以被支持用于輸入和輸出連接。與輸入和輸出連接相關的參數(shù)，可作為陣列參數(shù)或結構在塊間通信，且可以包括參數(shù)，例如連接狀態(tài)(例如好、壞、受限等)、質(zhì)量流量參數(shù)、壓力參數(shù)、溫度參數(shù)、比熱參數(shù)、濃度參數(shù)、非潛在流量參數(shù)(flow not possible parameter)、用于壓力/流量網(wǎng)絡的壓力基準參數(shù)、用于壓力/流量網(wǎng)絡的流量基準參數(shù)或其它期望的參數(shù)。在一些情況中，例如流的成分的其它參數(shù)可被提供并用在仿真算法中。為了支持這種需求，可以提供標準的和擴展的流元素。作為被擴展的流元素配置的一部分，用戶可以選擇預定義的數(shù)據(jù)組集合，以定義流元素。這種被擴展的連接只能連接使用該信息的塊?？傮w上，被擴展的參數(shù)可以包括組名稱和具體元素的數(shù)量。例如，向鍋爐處理元素輸入的燃料輸入流可包含燃料成分，包括燃料集合、燃料里的碳、氫、硫、氧、濕汽和氮的量(如果需要，所有的都按重量百分比)。另一個例子中，渦輪發(fā)動機處理元素可以使用蒸氣流，且與仿真相關的連接可以使用被擴展的參數(shù)集合，它包括蒸汽集合、蒸汽熱函(實際)輸入階段、蒸汽熱函(實際)存在階段、蒸汽(如果熵膨脹)等。
當過程模塊里的仿真元素被用作對高保真仿真包的接口時，也可以使用擴展組的集合。這種情況下，一些流的成分能在過程圖形中可視。而且，如果需要，可以提供交互編輯器，以更易于創(chuàng)建或修改圖形顯示上所顯示的值和圖形顯示上所呈現(xiàn)的控制模塊的相關面板和細節(jié)顯示。
圖4示出了圖形顯示100的示例，該顯示通過使用上述元素和配置應用程序來創(chuàng)建。具體地，圖形顯示100描述了加工廠的一部分，該工廠利用水、酸和堿來生產(chǎn)白醋。如圖4所示，過程圖形顯示100在其輸入端處包括4個輸入流元素102，分別定以了堿供給流、酸供給流、水供給流和冷卻水。堿供給流102通過管路連接元素104傳輸?shù)介y106形式的執(zhí)行器元素。閥106的輸出通過管路連接元素104與混合器108的第一輸入端相連。以類似的方式，酸供給102與變送器元素110連接，然后再與連接到混合器108的另一閥112連接。酸供給102和變送器110、變送器110和閥112、及閥112和混合器108都通過管路連接元素114相連。
可以很容易地看出，混合器108的輸出通過管路和兩個變送器124和126與熱交換器122相連。冷卻水流102通過閥128被傳輸?shù)綗峤粨Q器122，并通過閥130排出熱交換器，以產(chǎn)生循環(huán)水流元素131。同樣的，熱交換器122的輸出通過變送器元素132和閥134傳輸，以提供輸出，即醋酸流元素136。雖然不總是特別提及，但是圖形顯示里的元素總是通過管路連接元素相互連接。
可以理解的是，顯示框140可以作為顯示元素自身的屬性來產(chǎn)生，也可以是變送器形式的單獨元素，和已估屬性元素或引用控制模塊中的塊的元素，顯示框140示于圖形顯示100中，以指示或顯示參數(shù)，例如與不同元素相關的過程變量(PV)值、設定點(SP)值、OUT值等。此外，如果用戶將光標放在一些元素上，顯示100可以示出與被參考元素相關的其它值。例如，將光標放在一個流元素(如醋酸流輸出136)上，可以使得圖形指示過程中酸流在這一點上的成分、壓力、溫度、濃度、流速等。當然，在圖形顯示100上顯示的值和參數(shù)，可以由過程控制系統(tǒng)里實際對應的變送器(如控制系統(tǒng)里的AI塊)傳輸，或由仿真該元素功能的過程模塊仿真元素傳輸。圖4的圖形顯示100可在生產(chǎn)白醋的過程操作期間提供給用戶，或?qū)崿F(xiàn)待使用的過程的仿真，例如執(zhí)行設計或操作員培訓活動。
圖5示出了不同圖形顯示(類似地，其中的不同過程模塊)可以被連接在一起以形成更高級顯示(或過程模塊)用于圖示(或仿真)加工廠更多部分的方式。在圖5中的顯示150中，過程圖形100被折疊入一框中，該框具有名稱或標簽以及示為連接點的流輸入和輸出集合。如果需要，通過選擇并例如雙擊該圖形，用戶可以將圖5中的過程圖形100展開成圖4的顯示。此外，其它折起的圖形顯示152和154被示為通過輸入流元素156和158與堿供給、酸供給和水供給及冷卻水供給相連。過程圖形顯示100的流輸出136與白醋儲備罐162的流輸入160相連。以類似的方式，過程圖形顯示152和154的流輸入分別與麥芽醋和精選醋的儲備罐163和164的流輸入相連。可以理解的是，過程圖形152和154被配置成提供分別生產(chǎn)麥芽醋和精選醋的加工廠部分的圖形，屬于加工廠這些部分的數(shù)據(jù)和圖形視圖，可以通過展開這些顯示來查看。
然而，如圖5所示，加工廠的不同圖形部分可以通過流元素間的連接而被連接在一起。特別地，流元素可以被包括在顯示中，以限定與連接元素相關的初始屬性。而且，流元素可作為顯示之間的連接點使用。對于顯示之間這樣的跨頁連接，用戶可以點擊該流，以立即調(diào)用包含被引用連接的相關顯示。因此，一般而言，流元素的質(zhì)量/成分一般用于限定過程輸入的初始屬性，即初始供給料成分等，或者用于限定與另一顯示上的流連接的鏈接。連接可以設置在質(zhì)量/成分流元素的輸入和輸出上。對于流元素，用戶一般可以配置流的名稱(在該系統(tǒng)中應是唯一的)、流的屬性(如果沒有參考輸入或輸入連接)、流的不同成分的質(zhì)量分數(shù)(如果流由不只一個成分組成)、質(zhì)量流量的壓力、溫度、特定熱量、濃度、所需的連接類型(管路、管道、傳送帶)和所參考的輸入流(如果用于訪問其它顯示上的流)。同樣地，能量流元素可以用于限定與過程輸入相關的初始能量，如英制熱量單位/小時(BTU/HR)轉換等，或用于限定與另一顯示上的流連接的能量屬性的鏈接。
雖然，圖5示出了使用流來與不同折起的圖形顯示互連，但也可以使用相同的步驟來連接不同的過程模塊(或示出其連接)。特別地，過程模塊可以被折起，以示出名稱和流元素的輸入和輸出，這些折起的過程模塊可使用不同過程模塊流輸出和流輸入之間的通信連接或鏈接的描述來通信互連。
圖6示出了對應于圖4中圖形顯示100的過程模塊100a。可見，過程模塊100a包括塊，它們代表表示在圖4的圖形顯示中所描述的每個物理元素的智能對象仿真。為了便于理解，對應于圖4中元素的圖6中的每個仿真塊都用相同的附圖標記加上“a”來表示。因此，圖6中的混合器仿真塊108a對應于圖4所示的混合器108。類似地，閥仿真塊106a、112a和118a分別對應于并通信互連于圖4所示的閥106、112和118。
因此，圖6的過程模塊100a包括圖形顯示100中所描述的每個元素的過程仿真元素(它可由一個功能塊表示，該功能塊與智能過程對象相關或由智能過程對象所限定)，而且，這些仿真塊使用限定在圖形顯示100里的連接元素并以此方式互連。如果需要，過程模塊100a可以在創(chuàng)建圖形顯示100之后或者甚至在創(chuàng)建圖形顯示100期間自動創(chuàng)建。
如上所述，過程模塊100里的每個過程仿真元素包括仿真功能(如算法、準則、傳遞函數(shù)等)，這基于過程中所使用的機械設備的表現(xiàn)以及在輸入端提供給這些仿真元素的物質(zhì)流的性質(zhì)。這些仿真在圖6中用每個處理元素、執(zhí)行器元素和變送器元素里的SIM塊示出。這樣，設備的動力學特性和流的效果在過程模塊100a中被建模或被仿真。一些適用于與執(zhí)行器或處理元素相關的仿真塊的可能屬性有出口溫度(基于入口溫度、流量和熱容)、出口流量(基于入口質(zhì)量流量和在元素內(nèi)部的積累)、出口壓力(基于假設的穿過該單元的壓力落差或下游壓力)和出口成分(基于理想混合和入口成分)。當執(zhí)行定制的計算時，例如基于在過程輸入中的一階加滯后響應，可以將與出口屬性相關的內(nèi)置動力學特性加入到過程輸入的變化中。如果需要，用戶可以定義與每個所計算的屬性相關的滯后時間和延遲。對于例如變送器和開關之類的過程測量元素以及連接元素來說，可以假設在引用的屬性中沒有引入動力學屬性。但是，如果需要的話，可以對暫態(tài)和其它屬性進行建模。然而，在許多情況下，來自上游連接的屬性可以立即反映在下游連接中。
使用過程模塊100a，可以對示于過程圖形100中的部分工廠的操作進行仿真。來自過程模塊100a里的仿真元素的值，可以自動與圖形顯示100的圖形通信，并顯示在圖形顯示100的圖形中以及用在控制模塊里，此時，上述仿真與顯示100相結合。類似地，訓練教官可以使用顯示來影響或改變由過程模塊100a所執(zhí)行的仿真屬性。
如果需要的話，通過定義用于測量元素和執(zhí)行器元素的I/O調(diào)用，并隨后使用這些引用來自動創(chuàng)建DCS界面表，其中該界面表通常用于例如HYSYS中，以在仿真中執(zhí)行I/O，由例如HYSYS、CAPE等提供的高保真仿真，可以被添加到仿真特征中?？梢詾槊總€HYSYS(或其它高保真仿真)組成部分定義標準的處理元素模板，以用于構建高保真過程仿真。這樣的高保真仿真165示于圖6中，其與過程模塊100a通信連接。這樣情況下，用戶可以選擇不進行過程模塊100a中每個仿真元素的仿真，取而代之的是，使用由高保真仿真165提供的仿真參數(shù)。用戶可以通過激活開關166(它可以是位于過程模塊100a里的電子開關、標記等)來規(guī)定高保真仿真165的使用。
一般來說，當設定開關166來使用高保真仿真165時，過程模塊100a里的相關仿真功能塊作為灰塊工作，即，它們的仿真算法(SIM塊)不被執(zhí)行，而塊參數(shù)則被高保真仿真165所讀寫。然而，過程模塊100a里的塊仍向過程圖形和控制模塊傳輸相同的參數(shù)和其它信息，并接收來自過程圖形100(最終用在高保真仿真165中)和控制模塊29的信息。
可以理解的是，按照這樣的方式使用過程模塊，以一種可以由操作員、工程師等查看和使用的方式(即使用與過程模塊100a相關的過程圖形顯示100)提供了一種將加工廠內(nèi)的高保真仿真包(軟件產(chǎn)品)進行連接的既簡單又方便的方式。特別地，過程模塊的流參數(shù)可以被連接起來或與在高保真仿真中被建模的流體相關，且過程模塊里的路徑可以自動構建或與高保真仿真中的路徑相關。實際上，這種情況下，過程模塊被用作變量或數(shù)據(jù)位置標志符，它向用在加工廠控制和仿真環(huán)境中的控制模塊和圖形顯示提供了一種將數(shù)據(jù)映射在高保真仿真包里的方便的方法。
更進一步地，過程模塊和相關的圖形顯示減少或消除了提供單獨的高保真仿真顯示的需要，這種單獨的顯示目前通常由高保真仿真提供者高成本地提供給用戶。相反，由于過程模塊已經(jīng)和圖形顯示相連，當過程模塊與高保真仿真包相連時，圖形顯示可用于向用戶提供由高保真仿真包計算的信息，并使得用戶或操作員能夠操控對高保真仿真包的輸入。更進一步地，由于過程模塊已經(jīng)和控制模塊通信互連，所以由高保真仿真包創(chuàng)建的參數(shù)或數(shù)據(jù)可以用于控制模塊，以執(zhí)行在線控制活動。以這種方式使用過程控制模塊，高保真仿真包可以與控制模塊被并行執(zhí)行，此外，也可以與之集成。
根據(jù)上述討論可以理解的是，過程模塊和圖形顯示可以按照集成的方式被創(chuàng)建和運行，以提供部分加工廠10和過程模塊的操作員視圖，其仿真圖形顯示所描述的加工廠的操作。有利的是，過程模塊和圖形顯示可以另外與一個或多個控制模塊集成(如通信互連)，其中控制模塊執(zhí)行有關部分或局部加工廠的控制活動。因此，圖1所示的控制模塊29可以與圖1所示的一個或多個過程模塊39和圖形顯示35通信互連。當然，控制模塊29、過程模塊39和圖形顯示35可以按照期望或需要在任何不是圖1所示的特殊情況下，在工廠10中的任何其它計算機或設備中實現(xiàn)。
圖7A和7B更詳細地示出了控制模塊29、過程模塊39和圖形顯示35的集成。特別地，圖形顯示35包括與循環(huán)罐的輸入相連的閥180和泵184，以及與循環(huán)罐182輸出串聯(lián)的閥186。元素180～186通過管路連接元素(未標出)連接在一起，并在圖形顯示35的輸入輸出處提供流元素，以限定這些點處的物質(zhì)流。
配置圖形顯示35的結果是，與圖形顯示35同時創(chuàng)建的過程模塊39，包括形式為對應于圖形顯示35的物理元素的閥元素180a、罐元素182a、泵元素184a和閥元素186a的過程仿真元素?？刂浦辽俨糠峙c圖形顯示35相關(描述)的物理元素的控制模塊29，包括一組互連的功能塊，其中功能塊提供在圖形顯示35和過程模塊39所示的元素內(nèi)的控制或與之相關的控制。在這個例子中，控制模塊29包括兩個控制回路190和192。第一控制回路190具有一個模擬輸入(AI)功能塊，它接收關于進入罐182的液體流的流輸入信息；一個比例積分微分(PID)控制功能塊，它執(zhí)行PID控制；以及一個模擬輸出(AO)功能塊，它操作閥180以實現(xiàn)進入罐182的所期望的物質(zhì)流。以類似的方式，控制回路192包括一個AI功能塊，它提供由罐182內(nèi)的液位傳感器測量的罐液位信息；一個PID控制塊以及一個AO功能塊，AO功能塊接收來自PID控制塊的控制信號，以操作閥186來實現(xiàn)罐182內(nèi)液位的控制?？刂颇K29還包括離散輸入(DI)功能塊，該塊例如指示泵184的開/關狀態(tài)或操作，且如果需要，控制回路190和192，可以使用該塊，以執(zhí)行關于罐182的控制活動。
可以理解的是，圖形顯示35、過程模塊39和控制模塊29的任何一個中的任何一個元素都可以與其它元素通信(通過相關的通信標簽)以，提供來往于這些不同實體之間的信息，從而提供更好或增強的控制、仿真和操作員顯示，這些將在下面進行詳細描述。例如，如圖7B所示，回路190的PID控制塊可以被配置成向圖形顯示35提供信息，從而顯示正在被PID控制元素使用的當前流體的設定點，或可以從圖形顯示35中讀取將用在控制模塊29中的設定點，在這些元素間用箭頭線表示。以類似的方式，過程模塊39的罐元素182a可以提供過程控制模塊29的控制回路192的AI功能塊的仿真輸出，其指示由元素182a里的仿真算法確定的罐的仿真液位。該仿真的罐液位也可以作為供操作員查看的附加信息而被示于圖形顯示29上。
如果需要，控制回路192的AO塊可以向圖形顯示35的閥186提供信息，并接收來自該閥的信息。此外，回路192的AO功能塊可被配置成向過程模塊39的閥元素186a提供控制輸出。在此情況中，閥元素186a可以將閥位置的預測值和在控制回路192中測得的實際閥位置相比較，以確定物理元素中是否有故障。當二者之差超過一定量的情況下，過程模塊39可以包括在圖形顯示35上生成警報或提醒的軟件，它指示加工廠內(nèi)潛在的問題，例如傳感器故障等。如圖7B所示，閥元素186a給圖形顯示35提供仿真測量值或參數(shù)，以顯示給操作員或?qū)ζ淇捎?。這樣一個仿真測量值或參數(shù)可以指示來自閥186的仿真或預測的流或任何其它與閥186相關的仿真參數(shù)。當然，任何其它期望的信息或數(shù)據(jù)，包括實際被測的數(shù)據(jù)、被仿真的數(shù)據(jù)或圖形顯示數(shù)據(jù)，都可以被提供給圖形顯示35、過程模塊39和控制模塊29中的元素，以提供更好或增強的控制、仿真或顯示。
一般說來，將過程模塊和控制模塊集成，如果需要的話，可以附加集成圖形顯示，可以帶來很多優(yōu)點。一種情況中，如上所述，由過程模塊實現(xiàn)的仿真可以將仿真或預測的測量值、參數(shù)或其它過程值，與由控制模塊提供的測量值或計算的參數(shù)相比較，以檢測系統(tǒng)內(nèi)潛在的問題。例如，由過程模塊39計算的和在過程自身中測得的閥輸出流之間的巨大差別可以導致警報的生成，以指示某個設備存在問題。相反地，控制模塊29可以使用仿真參數(shù)來提供一狀況中的增強控制，在該狀況中，控制模塊29知道一故障傳感器或者其它已不再工作或控制模塊不能使用的元素。這種情況下，控制模塊29可以自動用由過程模塊創(chuàng)建的仿真輸出來代替測得的值或參數(shù)(已知其不完善，具有不良狀態(tài)等)，而無需操作員介入也無需切斷過程?？蛇x擇的，控制模塊29可以監(jiān)控仿真值代替測量值或參數(shù)的時間量，并在特定時間量之后停止使用仿真值。例如，控制模塊可以在特定時間量之后開始使用故障值或參數(shù)。而且，將仿真數(shù)據(jù)和實際控制數(shù)據(jù)顯示在同一顯示界面上，可以幫助操作員或用戶監(jiān)測工廠里的問題，這在仿真模式下有用，也有利于執(zhí)行更好的設計活動等。
圖8詳細示出一方式，該方式中控制模塊200可以和過程模塊202(以及因此與過程模塊202相關的任何圖形顯示)通信集成在一起。圖8的控制模塊200包括三個具有與控制功能塊207相連的輸出端的AI功能塊204、205和206，例如，它們可以是諸如模型預測控制(MPC)功能塊的多輸入/多輸出控制塊?？刂茐K207的三個控制輸出被傳輸?shù)饺齻€AO功能塊208、209和210的控制輸入，這三個AO功能塊可以控制例如向混合器提供不同流體以進行混合的過程中的閥。
過程模塊202與包含混合器和由控制模塊200控制的閥的部分過程相連。特別地，過程模塊202具有閥(執(zhí)行器元素)211、212和213，它們對進入混合器元素214的三個流(由過程模塊202中左手側的箭頭描述)的流體進行仿真。閥元素215對由混合器元素214輸出的流體流動進行仿真，以限定過程模塊202中右手側的輸出流，并且變送器元素217可以指示(或仿真)所測得的現(xiàn)存混合器元素214中的流體成分。需要注意的是，為了清楚，連接元素在過程模塊202中用簡單的線條表示。
這種情況中，AO功能塊208-210可以對由閥211-213所描述的加工廠里的閥的操作進行控制，同時向AI功能塊204-206輸入的控制可以由成分傳感器、流量傳感器或由變送器217(過程模塊202中的)描述的加工廠中的其它傳感器所提供。
可以看出，過程模塊202和控制模塊200里的邏輯元素可以通信互連，以便以期望或有用的方式向控制模塊200提供來自過程模塊202的信息，反之亦然。在一個例子中，通信連接(用虛線218表示)可以配置在過程模塊202的變送器元素217的輸出端(其顯示混合器214中物質(zhì)成分的仿真測量值)和過程控制模塊200里的AI塊216的仿真輸入SIM_IN之間。按照這種方式，混合器214中液位的仿真測量值被提供給AI塊206，且AI塊206可以在例如該塊的控制輸入(IN)的信號具有不良狀態(tài)或已知由于某種原因而產(chǎn)生故障時使用該仿真輸入。按照這種方式，當實際物理測量值無效或不可用時，AI塊206仍可以提供與AI塊206相關的近似測量值，因而使得控制模塊200繼續(xù)發(fā)揮作用并在出現(xiàn)故障傳感器時提供控制。這樣的連接也可以使控制模塊200運行在仿真模式下，其中在離線操作員培訓期間使用有效的仿真數(shù)據(jù)(由仿真過程模塊200提供)，或者該仿真數(shù)據(jù)可以用于測試控制模塊200。
可選擇地，或者此外，通信連接(由虛線219表示)可以被配置在過程控制模塊200的AO塊208的輸出端和閥元素211的輸入端之間，其中閥元素211對加工廠中由AO塊208控制的實際閥進行建模。這里，閥元素211可以使用由實際閥獲得的或傳送到實際閥的數(shù)據(jù)，以確定仿真數(shù)據(jù)(即由閥元素211的SIM塊所計算出的測量值和參數(shù))是否正確或與用在實際控制例行程序200中的數(shù)據(jù)是否吻合。如果存在明顯的差別，過程模塊202可以創(chuàng)建指示潛在問題的警報或提醒，或可以使用實際數(shù)據(jù)來提供過程模塊202中更好或更準確的仿真。例如，閥元素211可以使用SIM塊里閥元素211位置的實際控制數(shù)據(jù)來反映仿真中的實際閥位置。當然，過程模塊202和控制模塊200的元素之間的連接可以被制成能提供這兩個模塊之間任一方向的數(shù)據(jù)流，以實現(xiàn)增強的控制和/或仿真。更進一步地，通過與過程模塊202相關的圖形顯示，任何來自過程模塊202或控制模塊200的數(shù)據(jù)都可自動地由操作員使用。
如果需要，過程模塊可在過程控制網(wǎng)絡或加工廠中提供冗余功能和并對其進行仿真。特別地，過程模塊可以仿真設置于加工廠中的實際冗余元件的操作，例如冗余設備、冗余控制塊等，并能夠檢測或仿真實際冗余元件的操作(包括例如何時備份的冗余元件應當接管等)。此外，如果需要，帶仿真功能的過程模塊可被用作加工廠中一對冗余元件中的一個。這種情況下，過程模塊(或其任何部分)都可在主(實際物理)設備故障或檢測出與之相關的問題時，作為提供備份或冗余數(shù)據(jù)(信號、計算等)的備份設備。這種情況下，作為冗余元件的過程模塊可以以任何已知的方式與控制模塊(它執(zhí)行控制或傳感操作)相連，以提供冗余功能。在加工廠中，當過程模塊以上述方式與一個或多個高保真仿真包連接時，將過程模塊用作冗余元件是特別有用的。
可以理解的是，這里所述的智能過程對象、圖形顯示元素和過程模塊的功能可以在操作員工作站20中操作，并且無需下載至以及配置于工廠10中的控制器、現(xiàn)場設備等中，這使得該功能易于實現(xiàn)、查看和改變等。而且，該功能使得系統(tǒng)級判定比在過程設備、控制器等中更容易實現(xiàn)，其原因是與系統(tǒng)級設備相關的信息通常在總體上都適用于操作員工作站20，特別適用于執(zhí)行機48，而所有的這種信息通常并不適用于加工廠10中的每個控制器和現(xiàn)場設備。然而，當有利于這樣做時，一些與過程模塊相關的邏輯，如圖元，可被嵌入到加工廠的設備、裝置和控制器中。使用智能過程對象以創(chuàng)建集成的過程控制模塊和圖形顯示，使得執(zhí)行機48能夠例如自動監(jiān)測泄漏，并用最小量的用戶配置活動來產(chǎn)生智能警報，以計算和跟蹤工廠10中的流量和質(zhì)量平衡，跟蹤工廠10中的損耗，提供對于工廠10的更高級的診斷以及在工程設計和操作員培訓期間仿真工廠的工作。
圖9示出了將執(zhí)行機48、過程模塊和圖形顯示集成在一起以用在具有分布式控制策略的加工廠內(nèi)的可能方式。如圖9所示，顯示類定義220由過程模塊創(chuàng)建或與之相關，該過程模塊在執(zhí)行機48執(zhí)行期間將顯示提供給操作員，并且顯示類定義220被提供給控制配置數(shù)據(jù)庫和工程工具222，它們可以以控制策略文檔中任何期望的方式使用和組織這些顯示類定義。過程算法224可在運行時間之前連接至這些顯示類定義，接下來，將顯示類定義和與之綁定的流算法實例化，或提供給圖形顯示/過程模塊運行期環(huán)境226(它可以在一個或多個工作站中以一個或多個執(zhí)行機48的方式實現(xiàn))。圖形顯示/過程模塊運行期環(huán)境226使用下載的腳本剖析器228來剖析執(zhí)行期間的代碼(即及時實現(xiàn)對象代碼的轉換)，并使用基于準則的執(zhí)行機230來執(zhí)行流算法或其它提供給顯示類或與之綁定的基于準則的程序。在此過程中，圖形顯示/過程模塊運行期環(huán)境226可以和控制模塊運行期環(huán)境232通信，其可以在控制器和與過程相關的現(xiàn)場設備中執(zhí)行，從而向控制模塊運行期環(huán)境232提供數(shù)據(jù)或信息，或訪問來自控制模塊運行期環(huán)境232的數(shù)據(jù)或其它信息。當然，圖形顯示/過程模塊運行期環(huán)境226可以通過使用任何期望的或預配置的通信網(wǎng)絡，例如圖1的以太網(wǎng)總線24，與控制模塊運行期環(huán)境232通信。更進一步地，這里描述的將圖形顯示、過程模塊和控制模塊集成為標準的過程控制系統(tǒng)或加工廠的其它方式也可以使用。
再參見圖2，配置應用程序38可以提供一個或多個用于查看、創(chuàng)建和/或編輯過程模塊的應用程序。在一個實施例中，過程模塊的初始定義可在過程模塊的過程圖形設計的基礎上自動創(chuàng)建。而且，過程模塊可使用過程模塊編輯器來創(chuàng)建或修改。過程塊和/或定制過程塊的標準集合，可用于創(chuàng)建過程模塊，該模塊可用于仿真加工廠的一部分。例如，過程模塊可用于操作員培訓的離線仿真，而且，用過程模塊創(chuàng)建的部分過程仿真可用于在線系統(tǒng)，作為過程仿真的一部分，來顯示所計算出的屬性、未來值和性能數(shù)據(jù)。
圖10-13示出了示例性的屏幕顯示，其可以由圖2的配置應用程序38在配置工程師例如創(chuàng)建和/或使用過程模塊39和/或圖形顯示35的過程中創(chuàng)建?？梢岳斫獾氖牵瑘D10-13的屏幕顯示包括屏幕左手側的瀏覽器視圖，舉例說來，它可提供描述加工廠10的配置的組織樹結構，和/或描述可用于配置加工廠和/或部分加工廠仿真操作的組織樹結構。類似地，圖10-13的屏幕顯示包括右手側的一個或多個信息視圖。這些信息視圖提供進一步的關于瀏覽器視圖中所選擇元素的信息。
可以提供許多標準的過程對象，例如智能過程對象和/或非智能過程對象，以輔助過程模塊的創(chuàng)建。而且，定制的過程對象可為終端用戶或一類終端用戶(如精煉廠)而創(chuàng)建。類似地，終端用戶可創(chuàng)建用戶定義的過程對象(專用過程對象)，它們同樣可用于創(chuàng)建過程模塊。標準的過程對象、定制的過程對象和/或?qū)Ｓ玫倪^程對象，可以存儲在用于創(chuàng)建過程模塊的庫中。用戶可瀏覽該庫以查看可用的過程對象，也可選擇過程對象以查看關于該過程對象的信息、編輯該過程對象等。圖10是示例性顯示300的一部分，該顯示包含瀏覽器部分304和信息部分308，可用于訪問庫中的過程對象。瀏覽器部分304包括含有庫文件夾314的樹結構312。庫文件夾314包括過程塊模板文件夾316，它包括許多與不同類別的過程對象相對應的子文件夾320，例如，被提供以輔助過程模塊的創(chuàng)建的過程對象。此外，例如，庫文件夾314可以包括定制的過程塊文件夾324，文件夾324自身也可以包括多個用于存儲例如由配置應用程序38的終端用戶所設計的過程對象的子文件夾。
例如，如果用戶選擇了瀏覽器部分304中的一類，那么所選類的內(nèi)容將顯示于信息部分308中。類似地，例如，如果用戶選擇了瀏覽器部分304中的過程塊，那么關于所選的過程塊的信息將顯示于信息部分308中。
圖11是示例性顯示300的一部分，其中，過程塊模板文件夾316的一項326已經(jīng)經(jīng)由例如鼠標、觸摸屏、手寫筆、觸摸板和鍵盤等被選擇。信息部分308顯示了所選的過程塊項326的參數(shù)328以及一個或多個仿真算法330。而且，信息部分308可顯示一個或多個3-D動態(tài)演示(dynamo)334，其此前已為查看過程塊而被創(chuàng)建。
更多或更少的信息可任選地顯示于信息部分308。例如，顯示300允許更詳細的視圖，諸如參數(shù)328的缺省值之類的附加信息可被顯示于視圖中。用戶能通過選中該缺省值并隨后經(jīng)由例如鍵盤輸入一個新值來改變?nèi)笔≈?。而且，用戶可以通過選擇(如點擊右鍵于)信息部分308中的過程塊或演示來啟動一應用程序以編輯過程模塊和/或與該過程模塊相關的演示。例如，響應于該選擇，一個窗口或顯示可能被顯示出來，以允許用戶編輯過程塊和/或演示。
用戶可能希望瀏覽那些已經(jīng)被創(chuàng)建以對過程模塊進行例如查看、編輯等的過程模塊。圖12是示例性顯示350的一部分，它包括瀏覽器部分354和信息部分358，信息部分358用于瀏覽已創(chuàng)建的過程模塊。瀏覽器部分354包括分層結構362，它包括對應于加工廠的物理和/或邏輯區(qū)域的文件夾。例如，樹結構363包括對應于加工廠“AREA_A”的文件夾366。文件夾366包括仿真文件夾370、控制文件夾372和顯示文件夾374。例如，如果用戶選擇的是仿真文件夾370，那么文件夾370中可用的過程模塊378將顯示于信息部分358中。可選地，文件夾370中可用的過程模塊378可顯示于分層362中。用戶可以通過選擇(如點擊右鍵于)信息部分358的過程模塊來啟動一應用程序以編輯過程模。
圖13是示例性顯示400的一部分，它可用于指派待由加工廠10中的特殊節(jié)點(如工作站、控制器等)執(zhí)行的過程模塊。該顯示包括瀏覽器部分404和信息部分408。瀏覽器部分404包括樹結構412，它可包括對應于加工廠10中工作站的文件夾416和418。文件夾418包括過程模塊文件夾420。通過將對應于過程模塊的項拖動至文件夾420，或可選擇地，至文件夾418，過程模塊可被指派給對應于文件夾418的節(jié)點。作為一個示例，參見圖12和13，項378中的一個或兩個可以被拖動至文件夾418或文件夾420，以便指派一項或兩項378給對應于文件夾418的節(jié)點。
圖14是對應于創(chuàng)建和修改過程模塊的編輯器的示例性顯示450。顯示450包括工作站部分454、過程塊選項板部分458、參數(shù)部分462和工具欄。顯示450可用于創(chuàng)建新的過程模塊和/或編輯現(xiàn)有的過程模塊。過程塊選項板部分458可以包括用戶界面機制466，例如下拉菜單，以選擇多個過程對象種類中的一個。對應于所選擇的過程對象種類的過程對象模板可顯示在部分470中。例如，過程對象種類可以包括與流和連接相關的種類、于執(zhí)行器相關的種類、與標準的過程單元相關的種類、與定制的過程單元相關的種類、與用戶定義的過程單元相關的種類等。例如，用戶可從部分470中拖動過程對象模板并放在工作空間部分454中。當在工作空間部分454中選擇(如通過點擊鼠標)了一代表過程對象的塊時，對應于所選過程對象的參數(shù)可顯示于參數(shù)部分462中。
流元素可用于定義過程模塊所仿真的過程的起始點和結束點。例如，氣體、液體或固體蒸汽的處理，可由標準的、定制的和專用的處理塊與例如由連接元素和執(zhí)行器元素所確定的過程對象間的流量調(diào)節(jié)的結合來實現(xiàn)。通過從選項板部分458上拖動合適的塊和元素至工作空間部分454，可以定義用在仿真中的成分。例如，處理對象間的過程流可以通過例如使用鼠標將塊的輸入和輸出連接成流體路徑來進行定義。流的屬性可被流體路徑中的每個連接自動攜帶?？杀幻總€連接攜帶的屬性的例子包括質(zhì)量流量、壓力、溫度、濃度或特定熱量中的一個或多個(或沒有)。而且，連接狀態(tài)可以和屬性值一起被攜帶?？蛇x擇的，用戶可添加流的成分。當成分被添加給流時，該添加的信息將由流體路徑中的元素來支持。
圖15示出對應于簡單罐的過程模塊500的例子。過程模塊500可使用例如一個編輯器顯示來創(chuàng)建，例如由圖14的顯示450來創(chuàng)建。過程模塊500包括流元素504、508和512。流元素可以被配置成提供恒定的過程條件(如供給壓力)，或者，流元素可以用作對其它模塊中流的引用(如流元素用于將信息發(fā)送至其它模塊)。流元素508引用另一模塊，且被應用的模塊/流的指示514可自動示于流元素508的下面。類似地，流元素512引用另一模塊，被應用的模塊/流的指示516可自動示于流元素508的下面。
用戶可以選擇顯示元素的輸入、輸出的屬性或參數(shù)，或內(nèi)部所計算的值，比如罐液位。屬性或參數(shù)的名稱隨后可以示于相應的塊中，而值將在過程模塊的執(zhí)行期間示于屬性或參數(shù)的名稱旁邊的工作空間中。
用于仿真的過程對象可以具有對應于相關裝置和/或控制模塊的物理屬性的參數(shù)。因此，一旦在過程模塊中定義了流和過程對象，這些元素的參數(shù)就會被配置成滿足過程和控制系統(tǒng)的需要。再次參見圖14，當在工作空間部分454中選擇了過程對象時，該過程對象的可配置的參數(shù)(例如CV、高度等)可自動顯示于參數(shù)部分462。通過選擇(例如雙擊)顯示在參數(shù)部分462的一個參數(shù)，將出現(xiàn)一對話顯示以允許修改相關的參數(shù)值。
圖16A示出圖14中的示例性顯示450，它具有過程塊550，其代表放置在工作空間部分454中的過程對象。過程塊550已被選擇。因此，對應于過程塊550的參數(shù)被示于參數(shù)部分462中。參數(shù)部分462中的參數(shù)554已被選擇。在這種情況中，參數(shù)554是與閥位置相關的功能塊基準參數(shù)。選擇參數(shù)554的結果是，諸如示例性顯示560之類的顯示可以被顯示以允許修改參數(shù)554。例如，參數(shù)554可被修改，以便將該參數(shù)與特殊控制或過程模塊中的特殊輸出過程對象聯(lián)系在一起。例如，顯示560包括按鈕564，它允許用戶選擇過程對象和控制模塊或過程模塊。
圖16B示出了使用示例性顯示450，以向參數(shù)部分460添加功能塊基準參數(shù)。與圖16A類似，該過程塊550已被選擇。而且，因此，對應于過程塊550的參數(shù)被示于參數(shù)部分462中。參數(shù)部分462中的參數(shù)570已被選擇。在這種情況中，通過菜單574，用戶選擇指派其它模塊中的過程對象，以便與參數(shù)570關聯(lián)起來。諸如示例性顯示582的顯示可能會出現(xiàn)，以允許參數(shù)570在另一個模塊的功能塊中被引用。例如，顯示582包括按鈕586，它允許用戶選擇過程對象和控制模塊或過程模塊。相應地，功能塊基準參數(shù)590被添加到參數(shù)部分460。
例如，在控制系統(tǒng)中測得的諸如容器液位之類的過程參數(shù)，可使用諸如顯示560之類的顯示在相關的過程對象中被引用。例如，離線培訓中，該引用可用于更新輸入功能塊的仿真參數(shù)。例如，在線系統(tǒng)中，該引用可用于訪問所測量的值，并可用于使用該測量值來糾正仿真中的誤差。而且，如果在線系統(tǒng)中的測量失敗了，那么操作員可選擇使用仿真值。
如果測量值在一件設備上是標準的，那么與該設備相關的過程對象可包括對應于該測量值的基準參數(shù)。當控制系統(tǒng)中的其它測量值可用時，這些測量值中的一個或多個可被添加至過程模塊中。例如，用戶可右鍵點擊過程模塊的過程塊。接著，一個或多個顯示可被提供給用戶，以用于選擇一個測量值并選擇一個與測量值相關的內(nèi)部參數(shù)或輸出流屬性。一旦做了該引用，對應于該測量值的基準參數(shù)可在選擇過程塊時，自動顯示于參數(shù)部分462中。
圖17示出了屬性、參數(shù)和/或測量值可自動地從控制模塊拉至過程模塊中。此外，對應于屬性、參數(shù)和/或測量值的仿真屬性和仿真參數(shù)可被自動發(fā)送至控制模塊。例如，過程模塊600可包括對應于罐的過程對象604和對應于調(diào)節(jié)閥的過程對象608?？刂颇K620可包括一輸入塊624，它給PID控制功能塊628提供罐的液位測量值。PID控制功能塊628的輸出可被提供給對應于調(diào)節(jié)閥的輸出塊632。所測得的罐液位可從輸入塊624中獲得，并可提供給過程對象604。類似地，仿真的罐液位可從輸入塊604中獲得，并可提供給過程對象624。而且，所測得的閥位置可從輸出塊632中獲得，并可提供給過程對象608。類似地，仿真的閥位置可從輸出塊608中獲得，并可提供給過程對象632。
如上面對圖14的描述，用于創(chuàng)建和修改過程模塊的編輯器，可提供多種類型的過程對象，用戶可使用這些過程對象來創(chuàng)建過程模塊。例如，可以提供標準的過程對象和定制的過程對象。根據(jù)終端用戶所提供的一系列需求，定制的過程對象可包括為終端用戶設計的或由終端用戶設計的過程對象。例如，定制的過程塊可用于仿真復雜的過程設備，并可使用一個或多個模型(例如，階躍響應模型、第一原理模型等)來仿真裝置的行為。例如，階躍響應模型可用于仿真反應、容器中的不完美混合等。例如，定制過程對象可采用這樣的模型為裝置生成與內(nèi)部測量值相關的輸出流屬性/參數(shù)和/或內(nèi)部屬性/參數(shù)。一個或多個輸入流的所選屬性可作為輸入提供給該模型。例如，在理想條件的假定下，定制的過程對象可創(chuàng)建其它參數(shù)/屬性。
參見圖14，例如，通過從部分458中拖動一個塊并將其放到工作空間部分454中，定制對象的例子可被添加到過程模塊中。與定制過程對象相關的動態(tài)響應可以被查看和修改。例如，用戶可右鍵點擊代表定制對象的塊，并從菜單中選擇“屬性(Properties)”。現(xiàn)在參見圖18，諸如示例性顯示650那樣的顯示可以相應地顯示出來。顯示650示出部分654中為對象定義的模型。部分658指示與模型相關的屬性/參數(shù)是集成的還是非集成的。
參見圖19，可以查看關于模型的更多信息。例如，示例性顯示670包括部分674，它顯示了分層視圖中不同的模型。模型678已被選擇，且與不同屬性/參數(shù)相關的階躍響應可被顯示在部分682中。現(xiàn)在參見圖20，通過選擇與模型相關的屬性/參數(shù)，將有更多關于該屬性/參數(shù)的細節(jié)被顯示。在示例性顯示700中，部分708中的參數(shù)704已被選擇。相關的階躍響應在信息部分712中被更詳細地顯示。
顯示700的部分716可以允許用戶修改響應。例如，如果用戶選擇按鈕720，那么諸如圖21中的示例性顯示730那樣的顯示將被顯示給用戶。顯示730可以允許用戶修改模型的參數(shù)，如增益、滯后時間、一階時間約束、二階時間約束和超前時間約束等等。再次參見圖20，用戶可采用按鈕740和744對階躍響應進行圖形化設計。
用戶也可以被允許修改初始條件，及模型的其它參數(shù)，例如到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間。例如，圖22是示例性顯示750，它可用于修改初始條件和/或模型到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間。顯示750包括導航部分754和信息部分758。當用戶選擇初始條件指示項712時，關于初始條件的信息和/或到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間的信息就顯示在信息部分708中。隨后，用戶可以通過信息部分708來修改各種初始條件和/或到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間。例如，用戶可選擇對應于特殊初始條件或到達穩(wěn)定狀態(tài)時間的數(shù)值，然后修改該值或輸入一個新的值。
除了上述那樣創(chuàng)建模型以外，還可以使用另一個軟件工具來創(chuàng)建模型。接下來，該模型可以被導入。例如，所創(chuàng)建模型的表示，例如有限脈沖響應(FIR)模型的表示，可以以所定義的格式存儲在文本文件中。然后，通過使用文本文件來導入模型。所定義的格式應該詳細說明，例如，輸入和輸出流的名稱，而且內(nèi)部參數(shù)的名稱應當與過程對象的流和參數(shù)定義相匹配，其中過程對象與模型相對應。
過程模型編輯器也可允許用戶創(chuàng)建新的過程對象。這樣的過程對象能采用一種或多種模型來仿真加工廠實體的行為。例如，用戶能夠從諸如階躍響應模型和第一原理模型之類的一種或多種模型中選擇。作為一個示例，可使用編程語言，例如C，C++，C#和visual BASIC等來創(chuàng)建模型。
再次參見圖14，例如，用戶可通過選擇顯示450中的“文件(File)”菜單中的“新建(new)”，或通過選擇與“文件”菜單中的“新建”選項相對應的工具欄中的圖標，來創(chuàng)建新的過程對象。
然后，諸如圖23的示例性顯示780之類的顯示將顯示給用戶。顯示780可以允許用戶通過諸如下拉菜單784之類的用戶界面機制，選擇是否創(chuàng)建新的過程模塊、新的過程對象等。如果用戶選擇創(chuàng)建新的過程對象，顯示780允許用戶通過例如按鈕786之類的用戶界面機制選擇是否從現(xiàn)有的過程對象開始。而且，顯示780可以允許用戶通過例如下拉菜單788之類的用戶界面機制來選擇新的過程對象所采用的模型種類。在示例性顯示780中，用戶可以選擇階躍響應模型或第一原理模型。第一原理模型可以通過使用例如C、C++、C#、visual BASIC等編程語言來限定。
如果選擇了階躍響應模型，諸如圖24中的示例性顯示800之類的顯示將顯示給用戶。顯示800包括導航部分802和信息部分804。導航部分802可包括多個對應于可被定義的過程塊的不同方面的指示項。例如，導航部分802可包括流和參數(shù)的指示項806、模型建立指示項808和模型指示項810。如果用戶選擇流和參數(shù)的指示項806，那么信息部分可以包括用戶界面機制812，它允許用戶定義輸入流、輸出流、參數(shù)等。例如，對于輸入和輸出流，可允許用戶定義流的名稱、流的類型(如液體、固體或氣體)、位置、成分等。
現(xiàn)在參見圖25，如果用戶選擇了切換標簽814，那么信息部分804可以被改變，以允許用戶添加或修改用戶可視的過程對象的參數(shù)。例如，用戶可以被允許定義一個或多個(或沒有)參數(shù)名稱、參數(shù)單位、訪問(只讀，讀/寫等)、參數(shù)的低限和/或高限、位置等。
用戶還可以規(guī)定階躍響應模型所采用的輸入和輸出流和參數(shù)的屬性值。參見圖26，如果用戶選擇模型建立指示項808，信息部分可被修改，以允許用戶規(guī)定階躍響應模型所采用的輸入和輸出流和參數(shù)的屬性值。例如，如果用戶選擇了“添加(add)”按鈕820，那么顯示824可被顯示，以允許用戶添加參數(shù)并規(guī)定參數(shù)是否具有綜合響應。
此外，用戶可定義階躍響應模型，例如，如果用戶選擇(如“右鍵點擊”)顯示部分802中的模型指示項810，那么包括“新建(New)”選擇的菜單可被顯示?，F(xiàn)在參見圖27，如果用戶從菜單中選擇“新建”，那么帶有缺省名稱的模型指示項830可被添加在顯示部分802的模型指示項810下面。此外，對應于模型的指示項832、834和836也可被添加在顯示部分802中。而且，信息部分804可被改變以允許用戶添加關于模型的信息，例如文本描述和到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間參數(shù)。例如，模型和初始條件可以按照與上述關于圖20-22的描述類似的方式進行限定。
現(xiàn)在參考圖23和28，如果用戶通過例如顯示780選擇由新的過程對象采用的第一原理模型，那么過程對象編輯器可被提供給用戶，該用戶使用例如示例性顯示850的顯示。顯示850可包括用于顯示輸入和輸出流的指示的部分854，和用于顯示參數(shù)的指示的部分856。一些參數(shù)可以對于所有過程對象都是標準的，因此最初可以被顯示于部分856中。顯示850也可包括用于規(guī)定仿真算法的部分858。部分858可包括切換標簽860、862和864，以用于為不同的操作模式(例如，初始、運行、終點等)選擇不同的算法。用戶可以將以例如C、C++、C#等編程語言的算法輸入到部分866。
此外，用戶能在過程對象的創(chuàng)建中添加流和/或參數(shù)。例如，通過右鍵點擊部分854，用戶可以被提供有包括“新建”選項的菜單。如果用戶選擇了“新建”選項，那么例如圖29的示例性顯示可以被顯示給用戶。使用了顯示870，用戶能夠定義例如名稱、連接使用(如IN或OUT)、位置、流的類型(如液體、固體或氣體)，和/或相關的成分，如果有的話。類似地，用戶可以通過右鍵點擊流，然后響應于該右鍵點擊從被顯示的菜單中選擇“修改(Modify)”元素來修改現(xiàn)有的流。與顯示870類似的顯示則可以用來修改該流。
作為另一個例子，再次參見圖28，通過右鍵點擊部分856，可以向用戶提供具有“新建”選項的菜單。如果用戶選擇了“新建”選項，那么例如圖30的示例性顯示890可被顯示給用戶。通過使用顯示890，用戶能夠定義名稱、參數(shù)類型(如浮動點、布爾值、離散、功能塊引用、字符串、被命名的設置等)、單位、訪問(如只讀、讀/寫等)、位置、低限和高限值、缺省值、參數(shù)是否對于用戶可視等。類似地，用戶可通過用右鍵點擊參數(shù)，然后響應于該右鍵點擊從被顯示的菜單中選擇“修改(Modify)”元素來改變現(xiàn)有的參數(shù)。與顯示890類似的顯示可以隨后用來修改該參數(shù)。
不同的字段根據(jù)其特定的參數(shù)類型，可被顯示于例如顯示890的顯示中。例如，如果參數(shù)類型被選擇為功能塊引用，則可以顯示引用的名稱和可以被引用的塊的類型(如輸入、輸出、具體的塊，例如AI、DI、PCI、AO、DO、DV等)。
本領域的普通技術人員可以理解的是，過程模塊能采用多種類型的模型來幫助過程的仿真。例如，過程模塊中的一個過程對象可以采用階躍響應模型，而過程模塊中的另一過程對象可以采用第一原理模型。而且，用戶可以選擇不采用與過程對象相連，甚至與過程模塊相連的任何模型。再另一種實現(xiàn)中，至少一個過程對象能采用多種不同類型的模型。例如，過程對象中的一個參數(shù)可以采用階躍響應模型，而另一參數(shù)可以采用第一原理模型。
流元素可用于定義模塊所執(zhí)行的仿真的起始點和結束點?？墒褂玫牧髟氐念愋桶ㄆ渲杏脩羲x的屬性值用在仿真中的流元素、其中被上游塊確定的屬性值被作為流屬性值來反映的流元素、其中為該流配置的路徑被用于讀取外部輸出流的屬性值并用作流屬性值的流元素、其中經(jīng)過上游塊到流元素中的屬性值使用所配置的路徑被寫入外部輸入流的流元素等。可訪問和配置的流參數(shù)可隨著流元素類型而變化。
例如，其中用戶所定義的屬性值用在仿真中的流元素，可用于定義過程仿真中的起始點。當輸入流被添加到過程模塊中時，它可以根據(jù)缺省值，采用為模塊選擇的缺省連接類型。通過點擊顯示的工作空間部分的流，與流相關的輸出屬性值和可配置的參數(shù)都可顯示在與工作空間部分分離的顯示部分中。
如上所述，用戶能創(chuàng)建圖形顯示，然后根據(jù)該顯示自動創(chuàng)建相應的過程模塊，反之亦然。圖31是示例性系統(tǒng)900的方框圖，該系統(tǒng)可用于由相應的過程圖形自動創(chuàng)建過程模塊，反之亦然。系統(tǒng)900包括編輯室(editing studio)904，以方便過程圖形和過程模塊的編輯，客戶模型908以存儲被編輯的過程圖形和過程模塊，和數(shù)據(jù)庫912。系統(tǒng)900中至少一些是通過例如軟件執(zhí)行的。
編輯室904和客戶模型908可由一個或多個例如工作站、服務器等的計算系統(tǒng)來執(zhí)行。參見圖1，編輯室904和/或客戶模型908可以或至少部分地由例如操作工作站20和/或操作工作站22執(zhí)行。例如，編輯室904和/或客戶模型908可以單獨由操作工作站20或單獨由工作站22執(zhí)行。在另一實現(xiàn)中，編輯室904和/或客戶模型908可以由操作工作站20與另一個計算系統(tǒng)結合執(zhí)行，其中工作站20作為客戶端工作，而另一計算系統(tǒng)作為客戶端-服務器設置中的服務器工作。例如，配置數(shù)據(jù)庫28可包括數(shù)據(jù)庫912。
編輯室904可包括過程圖形顯示器916以方便過程圖形的編輯，和過程模塊編輯器920以方便過程模塊的編輯。過程圖形顯示器916可以與繪圖信息進行交互，例如與關于元素怎樣被畫出的指令(如線寬、顏色、低紋等)進行交互。過程圖形顯示器916可生成例如圖3的顯示64之類的用戶界面顯示。過程模塊編輯器920可以和客戶模型908進行交互。例如，過程圖形顯示器916可以生成例如圖14的顯示450之類的用戶界面顯示。
編輯室904也可包括監(jiān)控模塊932以協(xié)調(diào)過程圖形編輯器916和過程模塊編輯器920所采取的行為。例如，過程圖形顯示器916在編輯或創(chuàng)建過程圖形的過程中，可以通知監(jiān)控模塊932用戶所采取的編輯行為。監(jiān)控模塊932然后向過程模塊編輯器920發(fā)出指令，以采取與與過程圖形相關的過程模塊相應的行為。作為另一例子，過程模塊編輯器920可以在編輯或創(chuàng)建過程模塊的過程中，通知監(jiān)控模塊932用戶所采取的編輯行為。監(jiān)控模塊932然后向過程圖形編輯器916發(fā)出指令，以采取與與過程圖形相關的過程模塊相應的行為。以這樣的方式，系統(tǒng)900可以基于過程圖形的創(chuàng)建或編輯，方便地自動創(chuàng)建或編輯過程模塊。
將描述一些示例性情形以說明系統(tǒng)900的工作。在一個情況中，用戶使用過程圖形編輯器916將對應于執(zhí)行器的圖形塊添加到過程圖形上。過程圖形編輯器916隨后通知監(jiān)控模塊932，執(zhí)行器塊已被添加到過程圖形上。接著監(jiān)控模塊932指示過程模塊編輯器920將對應于執(zhí)行器的過程模塊添加到對應于過程圖形的過程模塊上。在類似的情況中，用戶使用過程模塊編輯器920將對應于泵的過程對象添加到過程模塊上。過程模塊編輯器920隨后通知監(jiān)控模塊932，泵對象已被添加到過程模塊上。接著監(jiān)控模塊932指示過程圖形編輯器916將對應于泵的圖形塊添加到對應于過程模塊的過程圖形上。
在另一種情況中，用戶利用過程圖形編輯器916從過程圖形中刪除圖形塊。過程圖形編輯器916可以隨后通知監(jiān)控模塊932圖形塊已從過程圖形中刪除。監(jiān)控模塊932隨后指示過程模塊編輯器920從對應于過程圖形的過程模塊中刪除對應于過程圖形的過程塊。在類似的情況中，用戶利用過程模塊編輯器920從過程圖形中刪除過程對象。過程模塊編輯器920隨后通知監(jiān)控模塊932過程圖形已從過程模塊中刪除。監(jiān)控模塊932隨后指示過程圖形編輯器916從對應于過程模塊的過程圖形中刪除對應于泵的圖形塊。
客戶模型908可由編輯室904創(chuàng)建，并且可以包括客戶模型過程圖形936和圖形庫940。過程圖形編輯器916可在客戶模型過程圖形936上工作，并可使用圖形庫940中提供的圖形塊?？蛻裟Ｐ瓦^程圖形936最初可基于數(shù)據(jù)庫912中的數(shù)據(jù)庫過程圖形944而被創(chuàng)建。接著，客戶模型908可更新數(shù)據(jù)庫912中的數(shù)據(jù)庫過程圖形944，以反映客戶模型過程圖形936所發(fā)生的變化。例如，當用戶指示已完成過程圖形或過程模塊等的編輯或創(chuàng)建時，這樣的更新可以定期地響應于客戶模型過程圖形936中的變化、用戶的需求而產(chǎn)生。
客戶模型908也可以包括客戶模型過程模塊948和過程塊庫952。過程模塊編輯器920可工作在客戶模型過程模塊948上，并可使用過程塊庫952中提供的過程塊?？蛻裟Ｐ瓦^程模塊948最初可基于過程模塊復制956或數(shù)據(jù)庫912中的數(shù)據(jù)庫過程模塊960而被創(chuàng)建。例如，過程模塊復制956最初可基于數(shù)據(jù)庫過程模塊960而被創(chuàng)建。接著，客戶模型908可更新數(shù)據(jù)庫912中的過程模塊復制956，以反映客戶模型過程模塊948所發(fā)生的變化。例如，當用戶指示已完成過程圖形或過程模塊等的編輯或創(chuàng)建時，這樣的更新可以定期地響應于客戶模型過程模塊948中的變化、用戶的需求而產(chǎn)生。例如，當用戶指示已完成過程圖形或過程模塊等的編輯或創(chuàng)建時，過程模塊復制956可用于更新數(shù)據(jù)庫過程模塊960。
在工作中，例如，用戶可使用過程圖形編輯器916來編輯或創(chuàng)建過程圖形。用戶對過程圖形所作的變化，可以作為客戶模型過程圖形936而存儲起來。而且，如上所述，客戶模型過程圖形936的變化可以被傳輸至數(shù)據(jù)庫過程圖形944。此外，用戶對過程圖形所作的變化，可以被反映在對應于過程圖形的過程模塊中。也就是說，過程圖形編輯器916可以將過程圖形變化的指示發(fā)送給監(jiān)控模塊932。接著，監(jiān)控模塊932可以將指令發(fā)送給過程模塊編輯器920以對相應的模塊作出相應的變化。過程模塊的變化可以作為客戶模型過程模塊948而被保存。而且，如上所述，客戶模型過程模塊948的變化可以被傳輸至過程模塊復制956和數(shù)據(jù)庫過程圖形944。
類似地，例如，用戶可使用過程模塊編輯器920來編輯或創(chuàng)建過程模塊。用戶對過程模塊所作的變化可以作為客戶模型過程模塊948被存儲起來。而且，客戶模型過程模塊948的變化可以如上所述，被傳輸至過程模塊復制956和數(shù)據(jù)庫過程圖形944。此外，用戶隨過程模塊所作的變化可以反映在對應于過程模塊的過程圖形中。也就是說，過程模塊編輯器920可以將過程模塊的變化指示發(fā)送給監(jiān)控模塊932。接著，監(jiān)控模塊932將指令發(fā)送給過程圖形編輯器916，以對相應的圖形作出相應的變化。過程圖形的變化可以作為客戶模型過程圖形936被保存起來。而且，客戶模型過程圖形936的變化可以如上所述，被傳輸至數(shù)據(jù)庫過程圖形944。
對于監(jiān)控模塊932，它總是可以接收來自過程圖形編輯器916的過程圖形的變化指示。接著，監(jiān)控模塊932可以確定過程模塊的什么變化對應于過程圖形的這些變化。然后，監(jiān)控模塊932可以發(fā)送指令給過程模塊編輯器920。對于過程圖形的一些變化，監(jiān)控模塊932可以確定過程模塊中沒有相應的變化對應于過程圖形的變化。例如，過程圖形的圖形元素中顏色的變化在過程模塊中就沒有相應的變化。
當監(jiān)控模塊932接收到過程圖形的變化指示時，它可以確定過程模塊的什么變化對應于過程圖形的變化。而且，當已接收到一定數(shù)量的過程圖形的變化指示時，當用戶指示可能有變化被傳輸?shù)竭^程模塊時，當用戶指示過程圖形的編輯或創(chuàng)建已完成時，等等，監(jiān)控模塊932可以定期確定對應于過程圖形的變化的過程模塊的變化。類似地，監(jiān)控模塊932在接收過程圖形的變化指示之后，或確定指令之后，立即向過程模塊編輯器920發(fā)送指令。而且，當已接收到一定數(shù)量的過程圖形的變化指示時，當一定數(shù)量的指示已被確定時，當用戶指示可能有變化被傳輸?shù)竭^程模塊時，當用戶指示過程圖形的編輯或創(chuàng)建已完成時，等等，監(jiān)控模塊932可以定期向過程模塊編輯器920發(fā)送指令。
類似地，監(jiān)控模塊932通常可以接收來自過程模塊編輯器920的過程模塊的變化指示。接著，監(jiān)控模塊932可以確定過程圖形的什么變化對應于過程模塊的這些變化。然后，監(jiān)控模塊932可以發(fā)送指令給過程圖形編輯器916。對于過程模塊的一些變化，監(jiān)控模塊932可以確定過程圖形中沒有變化對應于過程模塊的變化。
在一些情況中，系統(tǒng)900不能基于過程圖形自動完成過程模塊的配置。在這樣的情況中，用戶可使用過程模塊編輯器920來完成過程模塊的配置。例如，如上面參照圖7A和7B所進行的描述，控制模塊可與過程模塊和/或過程圖形集成在一起。系統(tǒng)900不能基于過程圖形自動確定控制模塊與過程模塊的集成。因此，用戶可以使用過程模塊編輯器920或一些其它工具來幫助完成配置。
圖32示出示例性顯示1000，它用于幫助配置過程模塊。顯示1000可由例如圖1的配置應用程序38來生成。如圖32所示，描述過程模塊的過程模塊部分1004可以顯示于描述與過程模塊相關的控制模塊的控制模塊部分1008的旁邊。過程模塊部分1004包括閥塊1012、罐塊1014、泵塊1016和閥塊1018。閥塊1012的輸出與罐塊1014的輸入相連，泵塊1016的輸入與罐塊1014的輸出相連。泵塊1016的輸出與閥塊1018的輸入相連。閥塊1012的輸入和閥塊1018的輸出都與流元素相連(未示出)。閥塊1012、罐塊1014、泵塊1016和閥塊1018通過管路元素(未示出)串聯(lián)。
控制模塊部分1008可以對應于控制模塊，該控制模塊控制與過程模塊部分1004中的塊相關的至少一些物理元素?？刂颇K部分1008包括一組互連的功能塊，其提供位于過程模塊部分1004中所描述的元素內(nèi)或與該元素相關的控制。控制模塊包括第一控制回路1024和第二控制回路1028。第一控制回路1024包括AI功能塊1032，其接收關于進入罐1014的流體流的流輸入信息，PID控制功能塊1034，其執(zhí)行PID控制，和AO功能塊1036，其操作閥1012以使得期望的物質(zhì)流進入罐1014。在類似的方式中，控制回路1028包括AI功能塊1040，其提供罐1014內(nèi)由液位傳感器測得的罐液位信息，PID控制塊1042，和AO功能塊1044，其接收來自PID控制塊的控制信號操作閥1018以實現(xiàn)罐1014內(nèi)液位的控制。在部分1008中描述的控制模塊還包括DI功能塊1050，其用于指示例如泵1016的開/關狀態(tài)或操作，而且，如果需要，可供控制回路1024和1028使用，以執(zhí)行關于罐1014的控制活動。
為了集成在顯示1004中所描述的過程模塊和在顯示1008中所描述的控制模塊，通過圖形化地選擇過程模塊部分1004中的元素和控制模塊部分1008中的相關元素，用戶可以使用顯示1000。例如，用戶可以利用鼠標、指示筆、觸摸屏等來選擇例如控制模塊部分1008中的元素，以便用戶將其鏈接到過程模塊部分1004中的元素。在選擇了控制模塊部分1008中的元素之后，用戶接著可以選擇(例如通過“右鍵點擊”“雙擊”等)例如與控制模塊部分1008中所選擇的元素相關的過程模塊部分1004中的元素。如果元素具有一些與控制模塊元素相關的參數(shù)，那么用戶可以通過彈出窗口、菜單、復選框等被提醒，以選擇其中的一個參數(shù)。例如，用戶可首先選擇AO塊1036。然后，用戶可以雙擊閥1012。以這種方式，用戶可以指定AO功能塊1036來操作閥1012，以使得期望的物質(zhì)流進入罐1014。
類似地，用戶可以圖形化地選擇控制模塊部分1008中的AI功能塊1032，然后選擇過程模塊部分1004中的罐塊1014。由于罐塊1014具有若干與之相關的參數(shù)(如進入罐的流體、罐液位等)，所以可以提醒用戶根據(jù)對罐塊1014的選擇來選擇罐的參數(shù)之一。例如，可以提醒用戶通過彈出窗口、菜單、復選框等在輸入流參數(shù)或罐液位參數(shù)之間進行選擇。用戶接著可選擇輸入流參數(shù)。
雖然在上述實施例中，用戶首先選擇控制模塊部分中的元素，然后在過程模塊部分中選擇相關的元素，但用戶也可以首先選擇過程模塊部分中的元素，然后在控制模塊部分中選擇相關的元素。
作為另一個例子，用戶可以被提供有控制模塊部分1008中所描述的控制模塊的視圖和過程模塊部分1004中所描述的過程模塊的視圖，其中控制模塊和過程模塊的元素都被顯示出來，但它們之間的連接并未被顯示。例如，過程模塊的視圖可以是分級視圖，其中閥1012、罐1014、泵1016和閥1018被示過程模塊的元素。類似的，控制模塊1008的視圖也可以是分級視圖，其中控制回路1024、控制回路1028和DI功能塊示為控制模塊的元素。AI功能塊1032、PID功能塊1034和AO功能塊1036示為過程控制回路1024的元素，而AI功能塊1040、PID功能塊1042和AO功能塊1044示為控制回路1028的元素。然后，用戶可以按照上述類似的方式，在過程模塊的分級視圖中圖形化地選擇一元素，并在控制模塊的分級視圖中圖形化地選擇一相關元素。
這樣一來，這里所述的任何軟件都可被存儲于任何計算機可讀存儲器中，例如磁盤、光盤、或其它存儲介質(zhì)上，以及計算機或處理器的RAM或ROM中。同樣的，通過使用任何已知的或希望的傳輸方法，包括例如在計算機可讀磁盤或其它可運輸計算機存儲機制上或通過例如電話線、互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)、任何其它局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)等的通信線路(其傳輸被視為與通過可移動的存儲介質(zhì)來提供該軟件相同或可互換)，該軟件可被傳輸給用戶、加工廠或操作員工作站。而且，該軟件可被直接提供，而不帶調(diào)制或加密，或使用任何合適的調(diào)制承載波和/或加密技術在通過通信線路傳輸之前被調(diào)制和/或加密。
盡管以上參照優(yōu)選實施例詳細地描述了本發(fā)明，但這只是為了說明而非對本發(fā)明的限制，本領域技術人員應理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所公開的實施例作出補充或刪減。
權利要求
1.一種便于配置加工廠的用戶界面方法，該方法包括將顯示分割為至少第一部分、第二部分和第三部分；在第一部分中顯示工作空間，以便為加工廠的至少一部分創(chuàng)建仿真算法，該仿真算法的至少一部分用所述工作空間中的過程對象間的連接描述來定義；在第二部分中顯示能被加入到所述工作空間中的過程對象庫，該庫中的至少一個過程對象具有至少一個對應于所述過程對象的加工廠中的物理實體的相關圖形表示；并且如果用戶選擇了所述工作空間中的過程對象，則在所述第三部分中顯示所選擇的過程對象的參數(shù)指示。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的那個過程對象包括流對象、連接對象、執(zhí)行器對象、標準過程對象、定制過程對象或用戶定義的過程對象中的至少之一。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括如果用戶選擇了參數(shù)指示中的一個，則提供一顯示以使用戶能夠修改與該指示相對應的參數(shù)。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括如果用戶指示要添加一與所述的那個過程對象相對應的新參數(shù)，則提供一顯示以使用戶能夠添加該新參數(shù)；并且在所述第三部分中顯示該新參數(shù)的指示。
5.如權利要求1所述的方法，進一步包括基于利用過程圖形編輯器所創(chuàng)建的過程圖形，在所述工作空間中自動生成至少一些過程對象間的連接描述，其中所述過程圖形描述了所述加工廠的所述至少一部分。
6.如權利要求1所述的方法，進一步包括提示用戶為所述工作空間中的一過程對象選擇一模型，該模型從多個模型中選出，且該模型對與所述過程對象相對應的加工廠中的物理實體的行為進行仿真。
7.如權利要求6所述的方法，其中提示用戶選擇模型的步驟包括提示用戶從至少一階躍響應模型和一第一原理模型中選擇模型。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述工作空間中的過程對象能具有與所述過程對象的第一參數(shù)相關的階躍響應模型，以及與所述過程對象的第二參數(shù)相關的第一原理模型。
9.如權利要求1所述的方法，進一步包括如果用戶選擇了參數(shù)指示中的一個，則提供一顯示以使用戶能夠?qū)⑴c所述那個指示相對應的參數(shù)鏈接到適于在一個或多個過程控制器上執(zhí)行的控制模塊上，以實現(xiàn)加工廠中的過程控制活動。
10.如權利要求1所述的方法，進一步包括如果用戶選擇了參數(shù)指示中的一個，則提供一顯示以使用戶能夠?qū)⑴c所述那個指示相對應的參數(shù)鏈接到適于在一個或多個過程控制器上執(zhí)行的控制模塊上，以實現(xiàn)加工廠中的過程控制活動。
11.一種便于配置加工廠的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括過程圖形編輯器，其便于創(chuàng)建或修改所述加工廠內(nèi)物理實體的圖形表示，該圖形表示適于顯示在一顯示設備上；過程模塊編輯器，其便于創(chuàng)建或修改過程模塊，該過程模塊包括代表加工廠中一個或多個相應物理實體的一個或多個互連的過程對象，至少一個所述過程對象包括一方法，該方法適于利用參數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行一功能，以生成關于與加工廠內(nèi)相應的物理實體相關的過程操作的輸出；通信連接到所述過程圖形編輯器和過程模塊編輯器的監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊檢測使用所述過程圖形編輯器對加工廠中物理實體的圖形表示所作的改變，并指令所述過程模塊編輯器對所述過程模塊作出相應的改變，如果有的話。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述監(jiān)控模塊適于檢測使用所述過程模塊編輯器對過程模塊所作的改變，并指令所述過程圖形編輯器對加工廠中物理實體的圖形表示作出相應的改變，如果有的話。
13.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其中使用所述過程模塊編輯器對所述過程模塊所作改變中的至少一些，與加工廠中物理實體的圖形表示的改變無關。
14.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中使用所述過程圖形編輯器對所述加工廠中物理實體的圖形表示所作改變中的至少一些，與所述過程模塊的改變無關。
15.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述過程圖形編輯器適于使圖形表示存儲在數(shù)據(jù)庫中；其中所述過程模塊編輯器適于將所述過程模塊獨立于所述圖形表示而存儲在所述數(shù)據(jù)庫中。
16.如權利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括計算機可讀存儲器；其中所述過程圖形編輯器是存儲在所述計算機可讀存儲器內(nèi)的應用程序，并適于在處理器上執(zhí)行，以便于創(chuàng)建或修改加工廠中物理實體的圖形表示；所述過程模塊編輯器是存儲在所述計算機可讀存儲器內(nèi)的應用程序，并適于在處理器上執(zhí)行，以便于創(chuàng)建或修改過程模塊；所述監(jiān)控模塊是存儲在所述計算機可讀存儲器內(nèi)的應用程序，并適于在處理器上運行，以檢測對加工廠中物理實體的圖形表示所作的改變，并指令所述過程模塊編輯器對過程模塊作出相應的改變，如果有的話。
17.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述過程模塊編輯器適于允許用戶為過程對象從多個模型中選擇一模型，該模型對加工廠中對應于所述過程對象的物理實體的行為進行仿真。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述過程模塊編輯器適于允許用戶為過程對象選擇階躍響應模型和第一原理模型中的至少一個。
19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，如果在過程模塊中的第一過程對象和第二過程對象之間創(chuàng)建了連接，則所述第一過程對象和第二過程對象中的一個能夠?qū)⒁韵滦畔鹘o所述第一過程對象和第二過程對象中的另一個連接狀態(tài)、質(zhì)量流量參數(shù)、壓力參數(shù)、溫度參數(shù)、比熱參數(shù)、濃度參數(shù)、非潛在流量參數(shù)、用于壓力/流量網(wǎng)絡的壓力基準參數(shù)或用于壓力/流量網(wǎng)絡的流量基準參數(shù)中的至少之一。
20.一種便于配置加工廠的方法，該方法包括利用由第一處理器執(zhí)行的監(jiān)控模塊應用程序，檢測對加工廠中物理實體的圖形表示所作的改變，其中該圖形表示適于顯示在一顯示設備上，對所述加工廠中物理實體的圖形表示的改變是利用通信方式連接到所述監(jiān)控模塊應用程序上的過程圖形編輯器作出的；利用所述監(jiān)控模塊應用程序，確定對與加工廠中物理實體的圖形表示相對應的過程模塊所作的相應改變，如果有的話，其中所述過程模塊包括代表加工廠中物理實體的一個或多個互連的過程對象；并且如果確定了對所述過程模塊所作的相應改變，則利用所述監(jiān)控模塊應用程序，指令與所述監(jiān)控模塊應用程序通信連接的過程模塊編輯器根據(jù)所確定的對過程模塊所作的改變來改變過程模塊。
21.如權利要求20所述的方法，該方法進一步包括利用所述監(jiān)控模塊，檢測過程模塊的改變，其中利用所述過程模塊編輯器對過程模塊作出改變；利用所述監(jiān)控模塊應用程序，確定對加工廠中物理實體的圖形表示所作的相應改變，如果有的話，其中該改變相應于所檢測到的過程模塊的改變；并且如果確定了加工廠中物理實體的圖形表示的相應改變，則利用所述監(jiān)控模塊應用程序，指令所述過程圖形編輯器根據(jù)所確定的加工廠中物理實體的圖形表示的改變來修改加工廠中物理實體的圖形表示。
22.如權利要求20所述的方法，其中所述過程圖形編輯器和過程模塊編輯器是由所述第一處理器執(zhí)行的應用程序。
23.如權利要求20所述的方法，其中所述過程圖形編輯器或過程模塊編輯器中的至少之一是由所述第二處理器執(zhí)行的應用程序。
24.如權利要求20所述的方法，其中，所述一個或多個互連的過程對象中的至少之一包括流對象、連接對象、執(zhí)行器對象、標準過程對象、定制過程對象或用戶定義的過程對象中的至少之一。
25.如權利要求20所述的方法，其中，所述一個或多個互連的過程對象中的至少之一包括一方法，該方法適于利用參數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行一功能，以生成關于與加工廠中物理實體相關的過程操作的輸出。
26.如權利要求20所述的方法，該方法進一步包括將所述加工廠中物理實體的圖形表示的版本，如果有的話，從一數(shù)據(jù)庫復制到一獨立于該數(shù)據(jù)庫且通信連接到該數(shù)據(jù)庫的計算系統(tǒng)；并且將所述過程模塊的版本，如果有的話，從所述數(shù)據(jù)庫復制到所述計算系統(tǒng)。
全文摘要
一種便于配置加工廠的系統(tǒng)可以包括過程圖形編輯器和過程模塊編輯器。過程圖形編輯器可便于加工廠中物理實體的圖形表示的創(chuàng)建和/或修改。過程模塊編輯器可以便于過程模塊的創(chuàng)建和/或修改。過程模塊可以包括代表加工廠中一個或多個相應物理實體的一個或多個互連的過程對象。該系統(tǒng)還包括一與過程圖形編輯器及過程模塊編輯器通信相連的監(jiān)控模塊。該監(jiān)控模塊能使用過程圖形編輯器檢測對物理實體的圖形表示所做的變化。響應于對此類變化所進行的檢測，監(jiān)控模塊可以指令過程模塊編輯器對過程模塊進行相應的改變，如果有的話。
文檔編號G05B19/042GK1950764SQ200580014526
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月4日 優(yōu)先權日2004年5月4日
發(fā)明者馬克·J·尼克松, 亞瑟·韋伯, 邁克爾·J·盧卡斯, 肯·J·貝歐格特, 特倫斯·L·布蘭文斯, 斯蒂芬·吉爾伯特, 布魯斯·坎普尼 申請人:費舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司