監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的方法
【專利摘要】在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中連續(xù)存儲(chǔ)由控制工業(yè)過(guò)程的實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)實(shí)際控制輸入和實(shí)際過(guò)程測(cè)量值。同時(shí)，在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中連續(xù)存儲(chǔ)由基于模擬模型的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。在操作者屏幕上既顯示基于來(lái)自所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、直到當(dāng)前時(shí)間的所述工業(yè)過(guò)程的過(guò)去操作，又顯示基于來(lái)自所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、從當(dāng)前時(shí)間起的所述工業(yè)過(guò)程的預(yù)測(cè)未來(lái)操作。
【專利說(shuō)明】監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)工業(yè)過(guò)程的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)程控制或自動(dòng)化系統(tǒng)用于自動(dòng)地控制諸如化工廠、油精煉廠、造紙和紙漿廠以及發(fā)電廠等工業(yè)過(guò)程。過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)通常使用網(wǎng)絡(luò)互連各種系統(tǒng)組件，諸如傳感器、致動(dòng)器、控制器以及操作者終端。過(guò)程自動(dòng)化涉及使用計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件工程來(lái)幫助發(fā)電廠和工廠更有效、更安全地運(yùn)行。
[0003]過(guò)程模擬是基于模型用軟件表示工業(yè)過(guò)程和單元操作，用于研究和分析實(shí)際或理論系統(tǒng)的行為和性能。模擬研究不在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)上實(shí)施，而是在為研究一定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和特性的目的而建立的系統(tǒng)模型上(通?；谟?jì)算機(jī))實(shí)施。任何模型的目的是使其用戶能夠通過(guò)研究和分析模型響應(yīng)得出關(guān)于實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)論。開(kāi)發(fā)模型而不分析實(shí)際系統(tǒng)的主要原因包括經(jīng)濟(jì)的原因、“真實(shí)”系統(tǒng)的不可用性、以及出于更深入地理解系統(tǒng)元件之間的關(guān)系的目的。
[0004]過(guò)程模擬總是使用引入近似和假設(shè)、但允許描述實(shí)際數(shù)據(jù)可能無(wú)法覆蓋的很大范圍的特性(諸如溫度和壓力)的模型。模型還允許在一定限度內(nèi)內(nèi)插和外推，并且使得能夠搜索已知特性的范圍之外的條件。在過(guò)程自動(dòng)化中，模擬器不僅可以使用測(cè)量值來(lái)顯示工廠如何工作，還可以模擬不同的操作模式并找到工廠的最優(yōu)策略。
[0005]模擬可以用于任務(wù)或情境訓(xùn)練領(lǐng)域，以允許操作者預(yù)測(cè)一定情況并能夠做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，以及能夠基于一些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試和選擇替代方案，以測(cè)試為什么在所考慮的系統(tǒng)的操作中發(fā)生某些現(xiàn)象，以獲得對(duì)關(guān)于哪些變量對(duì)性能最重要以及這些變量如何相互作用的了解，以識(shí)別出過(guò)程中的瓶頸，以便更好地理解系統(tǒng)實(shí)際是如何運(yùn)行的(相對(duì)于人們認(rèn)為其如何運(yùn)行)，以及比較替代方案并且降低決策的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]基本的過(guò)程模擬器在運(yùn)行時(shí)沒(méi)有與所模擬的過(guò)程的實(shí)時(shí)連接。另一方面，跟蹤模擬器具有使其行為適應(yīng)于現(xiàn)實(shí)情況的能力。跟蹤模擬器是與實(shí)際過(guò)程并行地實(shí)時(shí)運(yùn)行并且設(shè)置有至實(shí)際過(guò)程的連接的過(guò)程模擬器。更具體而言，跟蹤模擬器從實(shí)際過(guò)程接收過(guò)程測(cè)量值，并且能夠通過(guò)將實(shí)際過(guò)程測(cè)量值與模擬器輸出相比較來(lái)校正其自身的行為(模型)。PCT/FI2010/050564公開(kāi)了這樣的跟蹤模擬器的示例。
[0007]US2008/0027704公開(kāi)了一種過(guò)程工廠內(nèi)的實(shí)時(shí)同步控制與模擬。模擬器與實(shí)際控制系統(tǒng)以及實(shí)際過(guò)程并行運(yùn)行。操作者可以在操作的兩種替代模式之間切換模擬器:跟蹤模式和預(yù)測(cè)模式。在跟蹤模式中，模擬器可以基于來(lái)自實(shí)際過(guò)程的數(shù)據(jù)校正或更新其模型。在預(yù)測(cè)模式中，模擬器在某未來(lái)時(shí)間范圍上實(shí)施對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的模擬，以實(shí)施例如“假設(shè)”情景。在預(yù)測(cè)模式中，模擬器對(duì)應(yīng)于沒(méi)有與所模擬過(guò)程的實(shí)時(shí)連接而運(yùn)行的基本過(guò)程模擬器。
[0008]擾動(dòng)進(jìn)入或影響過(guò)程，而且往往驅(qū)使受控因變量遠(yuǎn)離其期望值或設(shè)定條件。典型的擾動(dòng)包括產(chǎn)品需求的改變或者進(jìn)料供應(yīng)的改變?？刂葡到y(tǒng)必須調(diào)整因變量，使得保持自變量的設(shè)定值不受擾動(dòng)影響。如果設(shè)定值改變，則自變量必須改變以將受控變量調(diào)整到其新的期望值。
[0009]盡管存在不同之處，但是連續(xù)過(guò)程工業(yè)均有如下基本的特點(diǎn):其在設(shè)施中保持具有很大啟動(dòng)成本和時(shí)間卻可以被輕微的擾動(dòng)中斷或擾亂的連續(xù)操作。如果產(chǎn)品流被擾亂或過(guò)程未優(yōu)化運(yùn)行，則所損失的生產(chǎn)率和所損失的產(chǎn)品可能造成較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以，操作者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)視過(guò)程非常重要?？刂剖沂怯糜诠芾碇T如工業(yè)過(guò)程的大型系統(tǒng)的中心設(shè)施。要求作為大型系統(tǒng)的操作者更有效地實(shí)施、使用更先進(jìn)的控制系統(tǒng)、并且承擔(dān)更多的義務(wù)和責(zé)任，控制室設(shè)備的開(kāi)發(fā)者力求提高操作者與其系統(tǒng)有效地交互的能力。
[0010]現(xiàn)代化過(guò)程工廠產(chǎn)生必須經(jīng)常存儲(chǔ)并高效處理以供日后分析的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。所有測(cè)量值、設(shè)定值、控制器輸出、設(shè)備狀態(tài)、電機(jī)啟動(dòng)、警報(bào)、操作跟蹤等可以存儲(chǔ)到所謂的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可以與控制系統(tǒng)的其他部分(諸如控制、工程和控制室功能體)集成在一起。借助于隨時(shí)間從過(guò)程工廠采集的歷史數(shù)據(jù)，能夠建立示出數(shù)據(jù)隨時(shí)間的過(guò)程趨勢(shì)的趨勢(shì)圖。在現(xiàn)代控制室中，較長(zhǎng)歷史趨勢(shì)通常對(duì)用戶是可得的。由于全部過(guò)程發(fā)生變化，單個(gè)的點(diǎn)測(cè)量值可能是誤導(dǎo)性的。顯示隨時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)增進(jìn)了對(duì)過(guò)程的實(shí)際性能的理解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種工業(yè)過(guò)程的改進(jìn)監(jiān)控方案。通過(guò)所附獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這一目的。在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)方案為一種監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的方法，包括:
[0013]在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中連續(xù)存儲(chǔ)由控制工業(yè)過(guò)程的實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)實(shí)際控制輸入和實(shí)際過(guò)程測(cè)量值；
[0014]在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中連續(xù)存儲(chǔ)由基于所述工業(yè)過(guò)程的模型的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值；以及
[0015]在圖形化用戶界面上在同一圖形化趨勢(shì)圖中既顯示基于來(lái)自所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、直到當(dāng)前時(shí)間的所述工業(yè)過(guò)程的過(guò)去操作，又顯示基于來(lái)自所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、從當(dāng)前時(shí)間起的所述工業(yè)過(guò)程的預(yù)測(cè)未來(lái)操作。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)際控制輸入和過(guò)程測(cè)量值實(shí)時(shí)覆蓋(overwrite)或替換所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中帶有相同時(shí)間戳的相應(yīng)預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)未來(lái)動(dòng)作和/或設(shè)定值(setpoint)并且在所述圖形化用戶界面上顯示相應(yīng)的趨勢(shì)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:
[0019]將協(xié)作數(shù)據(jù)提供至另一自動(dòng)化系統(tǒng)，或從另一自動(dòng)化系統(tǒng)提供協(xié)作數(shù)據(jù)，所述協(xié)作數(shù)據(jù)包括以下中的一個(gè)或多個(gè):未來(lái)動(dòng)作、未來(lái)設(shè)定值、未來(lái)趨勢(shì)、未來(lái)過(guò)程測(cè)量值、未來(lái)過(guò)程控制、未來(lái)警報(bào)；
[0020]將所述協(xié)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0021]在產(chǎn)生和顯示圖形化趨勢(shì)視圖時(shí)使用所述協(xié)作數(shù)據(jù)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中跟蹤所述實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)或模擬中跟蹤實(shí)際過(guò)程的過(guò)程狀態(tài)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中以比實(shí)際控制輸入和過(guò)程測(cè)量值的實(shí)時(shí)速度快的速度產(chǎn)生所述預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:基于存儲(chǔ)在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在所述圖形化用戶界面上產(chǎn)生和顯示未來(lái)警報(bào)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括:在所述圖形化用戶界面上顯示時(shí)間線控制工具；用戶使用所述時(shí)間線控制工具以數(shù)據(jù)的所需分辨率和/或所需時(shí)間跨度，在時(shí)間上往回移動(dòng)以分析所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的過(guò)去事件，并且在時(shí)間上向前移動(dòng)以分析所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的未來(lái)事件。
[0027]本發(fā)明的另一方案是一種系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述實(shí)施例中任一個(gè)所述的方法，包括:實(shí)時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)，連接到工業(yè)過(guò)程；虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠比實(shí)時(shí)更快地運(yùn)行；圖形化用戶界面；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；以及未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0028]本發(fā)明的又一個(gè)方案是一種計(jì)算機(jī)程序，包括程序代碼，用于當(dāng)所述程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上時(shí)實(shí)施根據(jù)上述實(shí)施例中任一個(gè)所述的方法。
[0029]本發(fā)明的另一個(gè)方案是一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的程序代碼手段，用于當(dāng)所述程序產(chǎn)品運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上時(shí)實(shí)施根據(jù)上述實(shí)施例中任一個(gè)所述的方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]在下文中，將通過(guò)示例性實(shí)施例參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中:
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖2是示出在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)標(biāo)簽的示例的簡(jiǎn)化框圖；
[0033]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以顯示在操作者用戶界面上的示例性趨勢(shì)圖，并且圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F示出在圖形用戶界面上顯示歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步示例；
[0034]圖4示出顯示在圖形用戶界面上的時(shí)間線和縮放工具的示例；
[0035]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)的框圖；以及
[0036]圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本發(fā)明可以與任何自動(dòng)化系統(tǒng)(過(guò)程控制系統(tǒng))4以及任何工業(yè)過(guò)程2等相關(guān)聯(lián)地應(yīng)用。工業(yè)過(guò)程2可以包括但不限于:諸如紙漿造紙、油脂精煉、石油化工和化學(xué)工業(yè)等處理工業(yè)中的過(guò)程、或者發(fā)電廠中的過(guò)程等。自動(dòng)化系統(tǒng)有各種架構(gòu)。例如，自動(dòng)化系統(tǒng)4可以是在本領(lǐng)域中均已知的直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)或現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)(FCS)。這樣的非集中式自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)示例是美卓(Metso)提供的美卓DNA (DNA，動(dòng)態(tài)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò))。控制諸如造紙廠的整個(gè)工廠的生產(chǎn)活動(dòng)的自動(dòng)化系統(tǒng)的中央處理單元常被稱為控制室，控制室可以由一個(gè)或多個(gè)控制室計(jì)算機(jī)/程序和過(guò)程控制計(jì)算機(jī)/程序以及自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。自動(dòng)化系統(tǒng)4可以包括過(guò)程總線/網(wǎng)絡(luò)和/或控制室總線/網(wǎng)絡(luò)，不同的過(guò)程控制組件或計(jì)算機(jī)通過(guò)這些總線/網(wǎng)絡(luò)彼此聯(lián)接?？刂剖铱偩€/網(wǎng)絡(luò)可以互連自動(dòng)化系統(tǒng)4的用戶界面組件?？刂剖铱偩€/網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)，例如，基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)的局域網(wǎng)。過(guò)程總線/網(wǎng)絡(luò)則可以互連過(guò)程控制組件。過(guò)程總線/網(wǎng)絡(luò)可以例如基于確定性令牌傳遞協(xié)議。過(guò)程控制器還可以連接到控制室網(wǎng)絡(luò)，使得過(guò)程控制器和用戶界面之間可以通信。然而，必須理解的是，并不意圖將本發(fā)明的應(yīng)用范圍限制于自動(dòng)化系統(tǒng)4的任何具體的實(shí)現(xiàn)。
[0038]由自動(dòng)化系統(tǒng)4控制的過(guò)程2通?？梢园ù罅楷F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，諸如工廠范圍(現(xiàn)場(chǎng))中的致動(dòng)器、閥門(mén)、泵和傳感器。有各種替代方式來(lái)布置自動(dòng)化系統(tǒng)4和過(guò)程2 (例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)之間的互連，諸如雙線雙絞線環(huán)(4到20毫安模擬信號(hào))、HART (高速可尋址遠(yuǎn)程換能器)協(xié)議、以及其他現(xiàn)場(chǎng)總線(例如現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)和過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(PTOfibus))。然而，可以理解的是，自動(dòng)化系統(tǒng)4和過(guò)程2之間、例如控制室和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間互連的類(lèi)型或?qū)崿F(xiàn)可以基于任何一個(gè)上述的替代方案，或基于任何上述的組合，或基于任何其他實(shí)現(xiàn)。由于工廠在很長(zhǎng)一段時(shí)間中逐步更新和擴(kuò)展，所以實(shí)際工廠配置可以包括并且通常包括并行的幾種類(lèi)型自動(dòng)化線或現(xiàn)場(chǎng)總線。
[0039]過(guò)程測(cè)量值y (k)可以包括過(guò)程2中諸如流量、壓力、溫度、閥門(mén)位置等的任何所需變量或?qū)傩缘娜魏螠y(cè)量值。這些過(guò)程變量可以用布置在過(guò)程工廠的現(xiàn)場(chǎng)中的專用傳感器測(cè)量。從自動(dòng)化系統(tǒng)4到進(jìn)程2的過(guò)程控制(輸入)u (k)可以包括但不限于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制輸入。
[0040]操作者或用戶可以經(jīng)由自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶界面6監(jiān)測(cè)和控制自動(dòng)化系統(tǒng)4。通過(guò)用戶界面，用戶可以監(jiān)測(cè)從自動(dòng)化系統(tǒng)4接收到的所顯示的測(cè)量值數(shù)據(jù)y(k)和過(guò)程控制u(k)，并且向自動(dòng)化系統(tǒng)4提供動(dòng)作(action)和設(shè)定值。在圖1所示的示例性實(shí)施例中，測(cè)量值數(shù)據(jù)y (k)、過(guò)程控制u (k)和動(dòng)作以及設(shè)定值r (k)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)8中或數(shù)據(jù)庫(kù)8的被稱為歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A的部分中。歷史數(shù)據(jù)可以包括在操作期間從自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程獲得的測(cè)量值、設(shè)定值、控制器輸出、設(shè)備狀態(tài)、電機(jī)啟動(dòng)、警報(bào)、操作跟蹤等中的部分或全部。數(shù)據(jù)庫(kù)8可以是通常被稱為標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含被稱為標(biāo)簽(tag)或點(diǎn)的數(shù)據(jù)元素。標(biāo)簽可以表示由系統(tǒng)4監(jiān)測(cè)或控制的單個(gè)輸入或輸出值。標(biāo)簽可以是“硬”的或“軟”的。硬標(biāo)簽表示系統(tǒng)4內(nèi)的實(shí)際輸入或輸出，而軟標(biāo)簽是由應(yīng)用到其他點(diǎn)的邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算得到的。標(biāo)簽通常存儲(chǔ)為數(shù)值-時(shí)間戳對(duì):數(shù)值及其被記錄或計(jì)算時(shí)的時(shí)間戳。一系列數(shù)值-時(shí)間戳對(duì)給出標(biāo)簽的歷史。可選地，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8可以隨標(biāo)簽存儲(chǔ)附加的元數(shù)據(jù)，諸如警報(bào)信息。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8可以存儲(chǔ)來(lái)自大量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，例如很長(zhǎng)時(shí)間段(歷史長(zhǎng)度)上的數(shù)千或數(shù)萬(wàn)個(gè)標(biāo)簽，主要的限制因素是數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)容量。標(biāo)簽的采集周期、即兩個(gè)樣品的采集(采樣)之間的時(shí)間可以由用戶選擇，例如從大約為0.1秒到幾天或幾周。例如，對(duì)于不同的標(biāo)簽或不同的用戶可以有不同的采集周期和/或歷史長(zhǎng)度。趨勢(shì)歷史的長(zhǎng)度由可用的數(shù)據(jù)庫(kù)容量、例如硬盤(pán)空間限制。根據(jù)示例性實(shí)施例，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可以是圓形緩沖器，即如果數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到其最大存儲(chǔ)容量，則自動(dòng)刪除和覆蓋較舊的數(shù)據(jù)。
[0041]控制室中的操作者用戶界面6可以基于在操作者控制臺(tái)中運(yùn)行并且允許用戶監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和控制過(guò)程的人機(jī)界面(HMI)。操作者用戶界面的目的是通常借助于鍵盤(pán)和鼠標(biāo)控制的顯示來(lái)有效地操作和控制工廠系統(tǒng)，其中在該顯示上以圖形形式呈現(xiàn)大量過(guò)程信息(圖形用戶界面，⑶I)。此界面的主要方案是利用來(lái)自過(guò)程的反饋的圖形動(dòng)畫(huà)，其有助于操作者做出操作決策，例如進(jìn)行動(dòng)作和改變?cè)O(shè)定值來(lái)操作該過(guò)程。操作者用戶界面還可以包括數(shù)據(jù)瀏覽和分析功能、配置工具和警報(bào)顯示。在穩(wěn)定的操作中，顯示在主控制室中的操作者界面可以示出工廠系統(tǒng)的綜合狀態(tài)和功能狀態(tài)。操作者一看就可以知道工廠系統(tǒng)的整體狀態(tài)，即所有組件的全局狀態(tài)。如果出現(xiàn)問(wèn)題，則受控組件顯示為錯(cuò)誤并且操作者可以訪問(wèn)其詳細(xì)狀態(tài)，例如打開(kāi)針對(duì)該被監(jiān)視組件的顯示器。此界面可以幫助操作者定位故障來(lái)源，并且如可能則會(huì)建議糾正措施。在操作者用戶界面中，需要的是，應(yīng)基于對(duì)操作者顯見(jiàn)的和可識(shí)別的明確一致的模型以有意義和有用的方式有目的地組織所顯示的信息，將相關(guān)事項(xiàng)放在一起而分開(kāi)非相關(guān)事項(xiàng)，區(qū)分不同的事項(xiàng)并且使相似的事項(xiàng)彼此相像。
[0042]為了向過(guò)程工業(yè)中的操作者提供改進(jìn)的用戶界面環(huán)境，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，還可以提供預(yù)測(cè)控制輸入u’(k)、預(yù)測(cè)過(guò)程測(cè)量值y’(k)以及預(yù)測(cè)動(dòng)作和設(shè)定值r’(k)，并將其存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8中。所存儲(chǔ)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)在本文中也被稱為未來(lái)數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)8的存儲(chǔ)未來(lái)數(shù)據(jù)的部分也被稱為未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)SB。操作者可以經(jīng)由操作者用戶界面6做出預(yù)測(cè)動(dòng)作或設(shè)定預(yù)測(cè)設(shè)定值r’(k)?？梢杂商摂M自動(dòng)化系統(tǒng)、諸如利用過(guò)程模型和模擬器的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)或基于統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)(例如回歸(regression)模型和/或平均信息(entropy))的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)，來(lái)產(chǎn)生預(yù)測(cè)控制輸入u’(k)、預(yù)測(cè)過(guò)程測(cè)量值y’(k)以及任何其他未來(lái)數(shù)據(jù)。換而言之，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)部分8A存儲(chǔ)從工業(yè)過(guò)程的過(guò)去操作直到當(dāng)前時(shí)間(即當(dāng)前的實(shí)時(shí)情形)所采集的過(guò)程歷史數(shù)據(jù)，而未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)部分8B存儲(chǔ)預(yù)測(cè)的過(guò)程“歷史”數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示從當(dāng)前時(shí)間(即當(dāng)前的實(shí)時(shí)情形)起直到經(jīng)過(guò)所需時(shí)間跨度的未來(lái)的工業(yè)過(guò)程的未來(lái)操作。這在圖2示意性地示出，其中從當(dāng)前時(shí)刻Π(現(xiàn)在)、過(guò)去一小時(shí)前Π(-1h)以及過(guò)去兩小時(shí)前Π (_2h)等的系統(tǒng)采集的標(biāo)簽存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A中。類(lèi)似地，
未來(lái)一小時(shí)后UI (+lh)、未來(lái)兩小時(shí)后UI (+2h)、......未來(lái)五小時(shí)后UI (+5h)等的模擬/
預(yù)測(cè)過(guò)程未來(lái)操作的未來(lái)標(biāo)簽存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B中。在時(shí)間上的一個(gè)采集周期之后，來(lái)自實(shí)際過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)標(biāo)簽將覆蓋(即替換)先前存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B中的帶有相同時(shí)間戳的未來(lái)標(biāo)簽。參照?qǐng)D2所示的示例，一小時(shí)時(shí)間后即在+Ih時(shí)刻采集的實(shí)際過(guò)程標(biāo)簽將覆蓋/替換先前存儲(chǔ)的具有相同時(shí)間戳+Ih的未來(lái)標(biāo)簽Π (+lh)。應(yīng)理解的是，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A和未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)SB可以是虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)，并且可以僅基于時(shí)間戳來(lái)限定歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A和未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B之間的邊界，即從過(guò)去到當(dāng)前(現(xiàn)在)的時(shí)間戳指向歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A，而晚于當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的時(shí)間戳指向未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)SB。因此，邊界隨實(shí)際時(shí)間(現(xiàn)在)不斷地滑動(dòng)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8的物理配置是無(wú)關(guān)緊要的，其可以包括單一的連續(xù)緩沖器數(shù)據(jù)庫(kù)(諸如圓形緩沖器)、可以隨時(shí)間在邊界區(qū)域中彼此重疊的一對(duì)連續(xù)歷史緩沖器數(shù)據(jù)庫(kù)和連續(xù)未來(lái)緩沖器數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)或者任何其他數(shù)據(jù)庫(kù)配置。
[0043]圖3A示出可能在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例原理的操作者用戶界面6上顯示的示例性趨勢(shì)圖。在該示例圖中，可以有三個(gè)不同的窗口或區(qū)域:動(dòng)作31、動(dòng)作趨勢(shì)32以及歷史趨勢(shì)
33。在本示例中，動(dòng)作窗口 31可以顯示動(dòng)作列表310和控制工具312，動(dòng)作列表310包括過(guò)程組件25M-100和25FC-100 (諸如泵)的動(dòng)作，控制工具312用于設(shè)定實(shí)時(shí)和未來(lái)的動(dòng)作以及設(shè)定值r(k)和r’(k)。動(dòng)作趨勢(shì)窗口 32可以圖形化地將動(dòng)作示為時(shí)間線中的趨勢(shì)，包括來(lái)自從過(guò)去到當(dāng)前時(shí)間(現(xiàn)在)的趨勢(shì)的過(guò)去(歷史)動(dòng)作和設(shè)定值以及從當(dāng)前時(shí)間到未來(lái)的預(yù)測(cè)(未來(lái))動(dòng)作和設(shè)定值。類(lèi)似地，歷史趨勢(shì)窗口 33可以示出歷史趨勢(shì)，包括直到當(dāng)前時(shí)間(現(xiàn)在)的過(guò)去(歷史)測(cè)量值y (k)和控制u (k)的歷史趨勢(shì)部分，以及預(yù)測(cè)(未來(lái))測(cè)量值y’(k)和控制u’(k)的預(yù)測(cè)趨勢(shì)部分。因此，可以在與來(lái)自過(guò)程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的任何其他趨勢(shì)相同的屏幕上(例如在同一圖表或繪圖中)并且在相同時(shí)間線中顯示未來(lái)趨勢(shì)(預(yù)測(cè)趨勢(shì))。換而言之，在具有共同時(shí)間線的同一畫(huà)面中，顯示在自動(dòng)化系統(tǒng)用戶界面上的歷史趨勢(shì)可以延伸為還包括趨勢(shì)預(yù)測(cè)(并且?guī)в芯瘓?bào)和事件)。與必須記住所有未來(lái)動(dòng)作和趨勢(shì)、或者對(duì)未來(lái)動(dòng)作或趨勢(shì)一無(wú)所知的情況相比，使未來(lái)動(dòng)作和趨勢(shì)顯示在屏幕上更容易管理過(guò)程情況。由于在同一屏幕上顯示實(shí)時(shí)做出的或設(shè)定為在未來(lái)做出的校正動(dòng)作的結(jié)果，所以從故障情況的恢復(fù)也更快。操作者可以立即看到在一定過(guò)程情況中發(fā)生了什么或?qū)l(fā)生什么以及事件的順序如何進(jìn)行或?qū)⑷绾芜M(jìn)行。通過(guò)使用時(shí)間線和縮放功能，操作者可以在時(shí)間上前后移動(dòng)并得到所需分辨率的數(shù)據(jù)。操作者可以“重播”存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8中的過(guò)去和未來(lái)事件。時(shí)間線和縮放工具可以是例如圖形滑動(dòng)控制器，其中可以將指針或調(diào)節(jié)“鈕”沿時(shí)間線滑動(dòng)至過(guò)去或未來(lái)所需的點(diǎn)，其中可以顯示存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8中的更詳細(xì)的過(guò)程數(shù)據(jù)以分析過(guò)程情況。圖4示出這樣的圖形化時(shí)間線和縮放工具的示例。如果由歷史數(shù)據(jù)判定過(guò)程以現(xiàn)有和/或未來(lái)的動(dòng)作和設(shè)定值從當(dāng)前情況繼續(xù)到未來(lái)，則還可以預(yù)測(cè)未來(lái)警報(bào)并將其存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中或警報(bào)列表中，使得操作者可以獲得未來(lái)可能發(fā)生的故障情況的警報(bào)。這樣的警報(bào)預(yù)測(cè)的示例可以包括缺乏原料的警報(bào)或廢物箱已滿的警報(bào)，而取決于所討論的具體過(guò)程可以預(yù)測(cè)任何警報(bào)。
[0044]讓我們更詳細(xì)地考慮圖3A所示的示例性趨勢(shì)圖。借助于控制滑條和“激活”、“刪除”和“取消”按鈕，操作者可以設(shè)定下列未來(lái)動(dòng)作r’(k)，未來(lái)動(dòng)作r’(k)寫(xiě)入未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B并具有未來(lái)時(shí)間戳:25M-100將在時(shí)刻tl停止；25FC_100將在時(shí)刻t2進(jìn)入本地模式；25FC-100將在時(shí)亥Ij t3被控制至Ij spl=100的水平；以及25FC-100將在時(shí)刻t4被控制到spl=50的水平；以及25FC-100將在時(shí)刻t5返回到遠(yuǎn)程模式。這些未來(lái)動(dòng)作還顯示在動(dòng)作趨勢(shì)窗口 32中。在窗口 33中歷史趨勢(shì)的未來(lái)部分中顯示預(yù)測(cè)測(cè)量值y’(k)和控制u’(k)，所述預(yù)測(cè)測(cè)量值y’(k)和控制u’(k)是基于歷史(實(shí)際)數(shù)據(jù)和未來(lái)動(dòng)作r’(k)計(jì)算的并被存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B中。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作者用戶界面可以通過(guò)未來(lái)趨勢(shì)顯示過(guò)去和未來(lái)動(dòng)作的累積結(jié)果，使得操作者能夠在實(shí)際過(guò)程中實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果之前事先看到該結(jié)果。未來(lái)控制動(dòng)作和趨勢(shì)可以與其他歷史數(shù)據(jù)同時(shí)顯示在屏幕上，并且操作者可以持續(xù)了解到未來(lái)的結(jié)果，而無(wú)需記住它們或在實(shí)際模式和未來(lái)模式之間切換。
[0045]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例的原理可以應(yīng)用于向操作者提供任何類(lèi)型的圖形化未來(lái)表征，圖3A僅示出其中一個(gè)示例。作為進(jìn)一步示例，可以使用任何圖形化的圖表或數(shù)據(jù)表征(諸如柱狀圖、餅圖、條形圖、線形圖、其他類(lèi)型的圖表、趨勢(shì)等)來(lái)顯示歷史和/或未來(lái)數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)可以顯示在單個(gè)窗口中，或者歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)可以顯示在相同屏幕上的分開(kāi)的窗口中。如此分開(kāi)的歷史窗口和未來(lái)窗口可以彼此靠近，使得其在屏幕上建立連續(xù)的趨勢(shì)，如圖3B所示，或者歷史窗口和未來(lái)窗口可以在屏幕上布置為彼此水平或豎直間隔開(kāi)，如圖3C所示。作為再進(jìn)一步示例，分開(kāi)的歷史視圖或窗口和未來(lái)視圖或窗口可以顯示在分開(kāi)的屏幕上，如圖3D所示。用戶可以在當(dāng)前顯示在屏幕上的任何控制視圖上選擇性地打開(kāi)或關(guān)閉(激活和停用)歷史和/或未來(lái)窗口。
[0046]圖3E示出示例圖，其中歷史和未來(lái)數(shù)據(jù)顯示為包括過(guò)程組件的圖形表征的過(guò)程控制視圖的一部分。在所示的示例中，蒸餾過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)被描繪為聯(lián)合的趨勢(shì)，其中歷史數(shù)據(jù)描繪為實(shí)線并且未來(lái)數(shù)據(jù)描繪為虛線。類(lèi)似地，歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)可以顯示為任何過(guò)程控制視圖的一部分。
[0047]圖3F示出另一示例圖，其中歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)顯示為包括過(guò)程組件的圖形表征的過(guò)程控制視圖的一部分。在所示的示例中，燃?xì)廨啓C(jī)的歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)描繪在當(dāng)前顯示在屏幕上的燃?xì)廨啓C(jī)控制視圖上打開(kāi)的分開(kāi)的窗口中，這例如是通過(guò)用戶點(diǎn)擊燃?xì)廨啓C(jī)控制視圖上所需的圖標(biāo)或組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶可以例如通過(guò)點(diǎn)擊窗口中的適當(dāng)圖標(biāo)來(lái)關(guān)閉歷史和未來(lái)窗口。類(lèi)似地，歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)數(shù)據(jù)可以選擇性地顯示為任何過(guò)程控制視圖的一部分。
[0048]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)10。示例性虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)10可以包括克隆(復(fù)制)的過(guò)程控制系統(tǒng)50、狀態(tài)估計(jì)器52和模擬器/預(yù)報(bào)器54。模擬器54的單元過(guò)程模型可以包括模擬器狀態(tài)(X)的描述、控制和擾動(dòng)(U)的列表、測(cè)量值(y)的列表、描述狀態(tài)更新的函數(shù)(f)、描述從狀態(tài)(X)到測(cè)量值的映射的函數(shù)(g)。過(guò)程模型可以是確?？焖倌M的離散時(shí)間模型，但也可以使用其他類(lèi)型的模型。過(guò)程模型可以是非線性或線性模型。狀態(tài)估計(jì)器52可以在時(shí)刻k (時(shí)間戳k)接收測(cè)量值y (k)和控制u(k)，并且使用例如函數(shù)X (k+l)=f (x (k)，u (k))產(chǎn)生下一個(gè)時(shí)刻k+1 (時(shí)間戳k+1)的下一個(gè)狀態(tài)x(k+l)。估計(jì)器52可以設(shè)定有估計(jì)器增益(H)，其限定如何從實(shí)際測(cè)量值更新所產(chǎn)生的狀態(tài)。從當(dāng)前實(shí)時(shí)情況(時(shí)間戳k=0)開(kāi)始模擬。通常，模擬可以以更快的速度實(shí)施，使得盡可能快地獲得和更新所需時(shí)間跨度上的預(yù)測(cè)趨勢(shì)。例如使用函數(shù)y (k+l)=g (x(k+1))，模擬器54可以從狀態(tài)X產(chǎn)生未來(lái)測(cè)量值y’(k)和未來(lái)控制u’(k)。虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)50的克隆可以接收時(shí)間戳k的預(yù)測(cè)測(cè)量值y’(k)和未來(lái)動(dòng)作以及設(shè)定r’(k)，并且產(chǎn)生時(shí)間戳k+1的預(yù)測(cè)控制u’(k+1)。所有未來(lái)數(shù)據(jù)或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中并且?guī)в邢鄳?yīng)的時(shí)間戳。同時(shí)，模擬器的狀態(tài)可以跟蹤實(shí)際過(guò)程2和實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)4的狀態(tài)。因此，模擬可以總是從當(dāng)前實(shí)時(shí)情況開(kāi)始，并且由于模擬器隨時(shí)準(zhǔn)備用于假設(shè)分析，所以可以對(duì)模擬進(jìn)行熱啟動(dòng)。通過(guò)以下循環(huán)(loop)可以示出時(shí)間跨度從k=0到kmax的示例性預(yù)測(cè)過(guò)程:
[0049]重復(fù)
[0050]x=f (x, u)；
[0051]y=g (x)；
[0052]z=F (z, y, r)；
[0053]u=G (z);
[0054]k=k+l ；
[0055]直到k>kmax
[0056]參數(shù)z (k)表示過(guò)程控制系統(tǒng)4的應(yīng)用程序(application)狀態(tài)。圖6示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的再一個(gè)示例性實(shí)施例。帶有實(shí)際控制應(yīng)用程序602的實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)(例如過(guò)程控制站，PCS) 4經(jīng)由實(shí)際過(guò)程界面606以類(lèi)似于圖1的方式控制實(shí)際工業(yè)過(guò)程2。所采集的歷史數(shù)據(jù)、即測(cè)量值數(shù)據(jù)y (k)、過(guò)程控制u (k)和動(dòng)作及設(shè)定值r (k)可以存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)8A中。提供跟蹤模擬器，其同時(shí)模型化工業(yè)過(guò)程2并且與工業(yè)過(guò)程2并行。跟蹤模擬器602可以經(jīng)由模擬接口 610接收與由自動(dòng)化系統(tǒng)2對(duì)實(shí)際工業(yè)過(guò)程2提供的控制相同的控制?；谶@些輸入，帶有其過(guò)程模型的跟蹤模擬器608可以使用過(guò)程模型提供盡可能準(zhǔn)確地表示實(shí)際過(guò)程輸出的模擬(估計(jì))過(guò)程輸出。為了避免模型從實(shí)際過(guò)程2發(fā)散(divergence)，參數(shù)估計(jì)部604可以基于實(shí)際過(guò)程2的輸出和跟蹤模擬器608的輸出之間的差異來(lái)校正、即更新跟蹤模擬器608的參數(shù)和行為(模型)。
[0057]帶有克隆的實(shí)際控制應(yīng)用程序的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)(虛擬過(guò)程控制系統(tǒng))10可以經(jīng)由虛擬控制1/0614和模擬接口 616控制預(yù)測(cè)模擬器618。預(yù)測(cè)控制輸入u’(k)、預(yù)測(cè)過(guò)程測(cè)量值f (k)以及預(yù)測(cè)動(dòng)作和設(shè)定值r’ (k)可以通過(guò)虛擬過(guò)程控制系統(tǒng)10存儲(chǔ)在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)8B中。在每次模擬之前，在實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)4中的實(shí)際控制應(yīng)用程序602的應(yīng)用程序狀態(tài)的復(fù)制620應(yīng)復(fù)制到虛擬過(guò)程控制系統(tǒng)10中的克隆控制應(yīng)用程序，以便保持更新虛擬過(guò)程控制系統(tǒng)10的實(shí)時(shí)狀態(tài)并且與實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)4同步。而且，在每次模擬之前，跟蹤模擬器608的過(guò)程狀態(tài)的復(fù)制622應(yīng)復(fù)制到預(yù)測(cè)模擬器618，以確保模擬從盡可能接近實(shí)際過(guò)程的狀態(tài)開(kāi)始。
[0058]在本發(fā)明的實(shí)施例中，在工業(yè)工廠不同的部門(mén)或單元過(guò)程之間還可以存在溝通和協(xié)作。由一個(gè)部門(mén)或單元過(guò)程得到的預(yù)測(cè)對(duì)另一個(gè)部門(mén)或單元過(guò)程可能是有價(jià)值的信息。因此，可以從其他部門(mén)或過(guò)程接收所選擇的一個(gè)或多個(gè)未來(lái)動(dòng)作和設(shè)定值r’ (k)或其他未來(lái)數(shù)據(jù)。例如，虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)10可以接收以下信息:新的一批原料將在一定時(shí)間戳到達(dá)、或原料將改變、或?qū)⒃谝欢〞r(shí)間運(yùn)走最終產(chǎn)品、或其他過(guò)程或部門(mén)的操作者將進(jìn)行影響過(guò)程預(yù)測(cè)的某一動(dòng)作。類(lèi)似地，這種協(xié)作信息可以從自己的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到其他系統(tǒng)。這樣的協(xié)作將提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，并有助于避免其他部門(mén)或單元過(guò)程中的動(dòng)作導(dǎo)致的意外過(guò)程情況。
[0059]本文描述的技術(shù)可以通過(guò)各種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在硬件(一個(gè)或多個(gè)設(shè)備)、固件(一個(gè)或多個(gè)設(shè)備)、軟件(一個(gè)或多個(gè)模塊)或其組合中。對(duì)于固件或軟件而言，可以通過(guò)實(shí)施本文所描述的功能的模塊(例如，過(guò)程、函數(shù)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件代碼可以存儲(chǔ)在任何適當(dāng)?shù)奶幚砥?計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)單元中，并且由一個(gè)或多個(gè)處理器/計(jì)算機(jī)執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)器單元可以實(shí)現(xiàn)在處理器/計(jì)算機(jī)內(nèi)或?qū)崿F(xiàn)在處理器/計(jì)算機(jī)的外部，在后一種情況下，其可以經(jīng)由本領(lǐng)域已知的各種手段通信聯(lián)接到處理器/計(jì)算機(jī)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本文描述的系統(tǒng)組件可以重新布置和/或通過(guò)額外的部件支持，以便有利于取得與其相關(guān)描述的各種方案、目的、優(yōu)點(diǎn)等，并且本文描述的系統(tǒng)組件不限于給定附圖中所列出的確切配置。
[0060]說(shuō)明書(shū)和相關(guān)附圖僅意在通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明的原理。在本說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，各種替代實(shí)施例、變型和改變對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。無(wú)意將本發(fā)明限制于本文所描述的示例，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)變化。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的方法，包括: 在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)由控制工業(yè)過(guò)程的實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)實(shí)際控制輸入和實(shí)際過(guò)程測(cè)量值； 在未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)由基于所述工業(yè)過(guò)程的模型的虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)提供的多個(gè)預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值；以及 在操作者顯示器上以圖形化方式既顯示基于來(lái)自所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、直到當(dāng)前時(shí)間的所述工業(yè)過(guò)程的過(guò)去操作，又顯示基于來(lái)自所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的、從當(dāng)前時(shí)間起的所述工業(yè)過(guò)程的預(yù)測(cè)未來(lái)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中帶有某一時(shí)間戳的新的實(shí)際控制輸入和過(guò)程測(cè)量值覆蓋或替換所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中與相同時(shí)間戳一同存儲(chǔ)的相應(yīng)的預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，包括: 在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)未來(lái)動(dòng)作、設(shè)定值和/或警報(bào)，并且在操作者屏幕上顯示相應(yīng)的圖像。
4.根據(jù)權(quán) 利要求1、2或3所述的方法，包括: 將協(xié)作數(shù)據(jù)提供至另一自動(dòng)化系統(tǒng)，或從另一自動(dòng)化系統(tǒng)提供協(xié)作數(shù)據(jù)，所述協(xié)作數(shù)據(jù)包括以下中的一個(gè)或多個(gè):未來(lái)動(dòng)作、未來(lái)設(shè)定值、未來(lái)警報(bào)、未來(lái)操作、未來(lái)過(guò)程測(cè)量值、未來(lái)過(guò)程控制； 將所述協(xié)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中； 在產(chǎn)生和顯示關(guān)于所述未來(lái)操作的圖像時(shí)使用所述協(xié)作數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中跟蹤所述實(shí)際自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)或模擬中跟蹤實(shí)際過(guò)程的過(guò)程狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中以實(shí)質(zhì)上高于實(shí)際控制輸入和過(guò)程測(cè)量值的實(shí)時(shí)速度的速度在后臺(tái)中自動(dòng)產(chǎn)生所述預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 響應(yīng)于操作者實(shí)現(xiàn)的對(duì)至少一個(gè)預(yù)定參數(shù)的改變，在所述虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)中產(chǎn)生所述預(yù)測(cè)控制輸入和過(guò)程測(cè)量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 基于存儲(chǔ)在所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，在所述操作者顯示器上產(chǎn)生并顯示未來(lái)警報(bào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述操作者顯示器上顯示時(shí)間線控制工具； 操作者使用所述時(shí)間線控制工具以所需的分辨率和/或時(shí)間跨度，既在時(shí)間上往回移動(dòng)以分析所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的過(guò)去事件，也在時(shí)間上向前移動(dòng)以分析所述未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的未來(lái)事件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述操作者顯示器上用以下圖形化圖表或數(shù)據(jù)表征中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)顯示歷史數(shù)據(jù)和/或未來(lái)數(shù)據(jù):柱狀圖、餅圖、條形圖、線形圖、趨勢(shì)等。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 在所述操作者顯示器上在單個(gè)共同的窗口中或在分開(kāi)的窗口中顯示歷史數(shù)據(jù)和/或未來(lái)數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，包括: 用戶在顯示在所述操作者顯示器上的過(guò)程控制視圖上選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉歷史窗口和/或未來(lái)窗口。
14.一種系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法的步驟，包括: 實(shí)時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)，連接到工業(yè)過(guò)程； 虛擬自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠比實(shí)時(shí)更快地運(yùn)行； 圖形化用戶界面； 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；以及 未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)。
15.一種計(jì)算機(jī)程序，包括程序代碼，用于當(dāng)所述程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述 的方法。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103703425SQ201180072258
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】馬茨·弗里曼, 米卡·卡萊拉, 維萊·希耶塔寧 申請(qǐng)人:美卓自動(dòng)化有限公司