在过程控制系统中使用的具有缩放特征的图形过程变量趋势监控的制作方法_4

文档序号:9438791阅读:来源:国知局
应用30可以使用其它图形元素162-168来确定变化期望度图形趋势元素170。当然,图形显示应用30可以以任何适当方式确定或生成变化期望度图形趋势元素170。变化期望度图形趋势元素170可以表明多个变化期望度种类中的一个,其中每个变化期望度种类与改善的过程变量状态条件、恶化的过程变量状态条件或维持的过程变量状态条件相关联。作为例子,图6的变化期望度图形趋势元素170表明过程变量状态条件正恶化(例如,图形趋势符号160的部分处于粗体),因为过程变量幅度在增加(即,过程变量的改变方向远离期望值移动),同时过程变量位置高于期望值172。
[0071]如图7所示,图表200的第五行包括在不同的变化期望度图形趋势元素226-230所示的该变化期望度属性的值、类别等的若干例子。特别地,图形显示应用30可以在显示图形趋势符号中实现变化期望度属性的特定值,以向操作员表明过程变量的条件、状态、趋势等是否改善、恶化或是维持。例如,变化期望度图形趋势元素226的值表明过程变量的变化期望度改善,因为过程变量减少(即,过程变量的改变方向朝向期望值移动)并且过程变量的位置在期望值172之上。可选地,改变方向图形趋势元素228的值表明过程变量的变化期望度恶化,因为过程变量增加且过程变量的位置在期望值172之上。额外的例子包括变化期望度图形趋势元素230的值,其表明过程变量的变化期望度维持,因为过程变量的变化率没有增加或减少,不管过程变量的位置在期望值172之上还是之下。在生成图形趋势符号160之后,图形显示应用30可以优选地如图5所示在加热器112的图形描绘中以及如上所讨论的在摘要窗格130上显示图形趋势符号160。
[0072]作为图6和7的图形趋势符号实现的替代技术,可以利用各种图形实现图形趋势符号来表示过程变量的不同状态,如下讨论的。例如,图7A示出了示例性图标402、404、406以表明条件、特性、趋势和/或与过程控制系统(例如,图1的示例性过程控制系统10)的过程变量相关联的其它信息。具体地,在图7A的图示例子中,图标402、404、406所强调的特性和/或条件包括过程变量的当前状态、过程变量的计划状态以及过程变量的对应趋势(例如,方向),其在图示例子中由图标402、404、406上的形状、方向和记号呈现。例如,图标402是三角形的,其顶点408向上指向以视觉表示过程变量的向上趋势。通过比较,图标406在形状上也是三角形的,但是其顶点410向下指向以视觉表示过程变量的向下趋势。本文所描述的图标的形状特性用于表明对应的过程变量的方向或趋势在本文中称作图标的趋势识别形状。
[0073]另外,图标402、406中的每个包括两段:(1)当前状态段412,其与顶点408、410相对以视觉表示过程变量的当前状态,以及(2)计划状态段414,其邻近顶点408、410以视觉表示过程变量的计划状态。图7A的图标404是一般的菱形或菱花形(或任意其它适当的形状),用于与图标402、406的三角形区分开,从而视觉表示过程变量维持其当前状态(例如,没有向上趋势或向下趋势)。图标402、404的当前状态段412和计划状态段414以堆放方式定位,对应于过程变量趋势的方向(例如,顶点408、410指向的方向)。如本文所使用的,术语过程变量的“状态”对应于变量相对于其设定点和/或任何警报限制的操作状态。例如,如果过程变量在允许的限制内操作,则过程变量的“状态”将是正常的或者如所期盼或期望的。然而,如果过程变量已经超过了高警报限制,则过程变量的状态将是高警报状态。类似地,如果过程变量掉落到对应的低警报限制之下,则警报的状态可以是低警报状态。在一些情况下,过程变量可以与多个警报限制相关联,所述警报限制被设定在对应于严重性或关键性的变化级别(例如,高警报限制以及高-高警报限制)的不同值处。
[0074]在图示的例子中,通过文本记号或在对应的当前状态段和计划状态段412、414内的其它视觉标记在图标402、404、406中视觉表示过程变量的当前状态和计划状态。例如,如图7A所示,单个感叹号表示过程变量处于对应于与在正常操作条件外的过程变量值(例如,过程变量掉落到低警报限制之下或升高到高警报限制之上)的范围相关联的第一警报状态的操作状态(例如,图标402中的当前状态段412)。双感叹号表示过程变量穿过第二警报限制(例如,过程变量掉落到低-低警报限制之下或升高到高-高警报限制之上)到对应的低-低警报状态或高-高警报状态(例如,图标402中的计划状态段414)。可以提供额外的感叹号和/或其它记号来表示与过程变量相关联的其它操作状态(例如,穿过第三警报限制)。未示出感叹号(例如,图标406中的计划状态段414)表示过程变量在正常操作条件中操作。
[0075]图示例子的图标404未被划分成段,这是因为图标404表示对应的过程变量维持在具体状态(例如,未趋势向上或向下以改变状态)。换句话说,过程变量的当前状态和计划状态是相同的。因此,在图标404中仅呈现单个记号(例如,双感叹号的单个子集)以表示过程变量被维持在的对应状态(例如,稳定地维持在高-高警报状态)。
[0076]如上所述视觉呈现当前状态、计划状态以及相关联的趋势使得操作员能够快速且直观地评估与过程变量相关联的条件,包括过程变量的当前状态以及计划状态。以这种方式,操作员能够预期何时过程变量接近警报限制,以主动地甚至在出现警报之前采取措施来解决所述情形。此外,即使过程变量在值的期望范围外的警报状态操作,视觉表示与过程变量相关联的当前和计划状态特性使得操作员能够快速识别趋势的定性状态(例如,过程变量的状态是改善(朝向设定点移动)还是恶化(远离设定点移动))。以类似的方式,当过程变量被警报限制约束在单侧(例如,高限制或低限制)时,当前状态和计划状态可以用于识别过程变量的值移动的方向或趋势。然而,当过程变量在两侧(例如,具有上警报限制和下警报限制)被约束时,仅基于当前状态和计划状态,过程变量的趋势可能不会立即明晰。因此,图7A的图标402、406造型类似于三角形以指向过程变量的趋势方向,如图7B中更详细示出和描述的。
[0077]图7B-7D示出了其它示例性图标502、504、602、702,以表示与以上结合图7A描述的过程变量相关联的条件、特性、趋势和/或信息。具体地,图7B-7D的示例性图标强调了过程变量的当前状态和计划状态以及过程变量的方向。图7B的示例性图标502类似于图7A的图标402,在于图标502在形状上通常是三角形的并且向上指向以表示过程变量的向上趋势。图7B的示例性图标504也类似于图7A的图标406,在于图标504在形状上通常是三角形的并且向下指向以表示过程变量的向下趋势。此外,虽然图7A的图标402、406包括感叹号以表示对应的过程变量的当前状态和计划状态,但是通过对对应的当前状态段和计划状态段进行加阴影(例如,填色)来表示图标502、504中的当前状态和计划状态。可以替代地使用表示过程变量的操作状态的其它方法,包括不同的图案、颜色、阴影、形状、大小、轮廓、文本或符号记号、闪光、加亮等。例如,正常的操作状态可以由灰色表示,低或高警报状态(相对低关键性)可以由黄色表示,以及低-低或高-高警报状态(相对高关键性)可以由红色表示。此外,在这种例子中,可以通过淡灰色(例如,浅蓝灰)表示背景或周边颜色。更具体地,在一些例子中实现的颜色方案在工业标准感知颜色辨别空间中(例如,国际照明委员会(CIE)标准)指定。这种颜色方案的优点在于颜色可以被颜色异常(例如,色盲)以及正常(非颜色异常)的操作员所辨别。在图7B的图示例子中以及贯穿后续附图,用暗阴影表示高关键性状态(例如,低-低或高-高警报状态),用淡阴影表示低关键性状态(例如,低或高警报状态),以及用没有阴影(例如,白色)表示正常操作状态。
[0078]为了解释的目的,在对应过程变量图506上示出图标502、504,其表示过程变量随着时间的示例性值。每幅图506示出设定点或目标值(由中心线508表示),在此处过程变量在正常条件下操作;以及两个水平的高和低警报状态或范围(本文称作高-高警报状态510、高警报状态512、低警报状态514以及低-低警报状态516),其通过以下描绘:对应于警报限制并与关联于对应警报状态的严重性的不同阴影区分的虚线。在高警报状态和低警报状态512、514之间的区域内的过程变量的状态在本文被称作正常或目标操作状态。另夕卜,每幅图包括沿着线520布置的点518,其表示过程变量的当前值。线520的实线部分表示过程变量的值随时间引导至当前值。线520的虚线部分是线520的实线部分的外推,以表示随时间向前进行的过程变量的计划值。另外或可选地,可以使用其它图标(或图7B所示的图标502、504上的变化)来表示图506中未示出的对应的过程变量随时间以其它方式变化(例如,跨设定点的陡峭趋势线520)。
[0079]如图7B所示,图标502放置在行522中,其与增加过程变量(例如,向上趋势)相关联,而图标504放置在行524中,其与减小过程变量(例如,向下趋势)相关联。基于图标502、504的趋势识别形状(例如,通常是定向为指向上或向下的三角形形状),操作员能够容易地识别过程变量的方向或趋势。此外,在一些这种例子中,基于结合当前和计划状态段所表明的状态的次序的趋势方向,操作员能够推断过程变量相对于期望值(例如,设定点等)的相对位置以及所表明的趋势的定性状态(例如,恶化或改善)。例如,如果趋势识别形状表明向下趋势且计划状态段表明比当前状态段更差的警报状态,则操作员能够推断过程变量低于设定点并正在掉落(即,变得更差)。相反地,如果借助上述例子中相同的当前状态和计划状态,趋势识别形状表明向上趋势,则操作员能够推断过程变量高于目标值并正在升高从而再次恶化。以类似的方式,如果图标的当前状态段和计划状态段的相对严重性与上述例子相反,则操作员能够推断过程变量高于还是低于设定点且其正在定性改善(即,朝向设定点移动)。
[0080]在图7B所示的例子中,基于过程变量的状态是朝向期望值(例如,设定点)移动而改善(列526),远离设定点移动而恶化(列528),或者处于基本恒定或稳定状态条件而保持(列530),来将图标502、504分组到分离的列526、528、530。在增加行522的改善列526和恶化列528中,当过程变量的值被计划从低-低警报区域移动到低警报区域时、从低警报区域移动到正常操作状态时、从正常操作状态移动到高警报区域、以及从高警报区域移动到高-高警报区域时,图7B为状态之间的每个计划变换提供了每个可能的图标502。在减小行524的列526、528中,图7B示出了对应于从高-高警报范围反向转换向下通过低-低警报范围的每个图标504。如通过图7A的图标402、406,与图7B的图标502、504相关联的过程变量的当前状态和计划状态基于图标502、504的当前和计划状态段的视觉可区别的特性(例如,阴影或填色、图案、颜色、形状、大小、轮廓、文本或符号记号、边框、闪光、加壳等)。
[0081]在状态维持列530中,图标502、504与其它列526、528的图标502、504具有相同的一般三角形(以表明与过程变量相关联的趋势的方向)。然而,与列526、528中的图标502,504相反地,状态维持列530的图标502、504被对应于过程变量的单个状态的单色填充或加阴影。以这种方式,操作员可以识别在过程变量向上移动(图标502)或向下移动(图标504)时,趋势变平整从而计划状态与当前状态一样。在一些情况下,过程变量随着时间可以基本恒定,从而没有向上或向下的趋势。在这种条件下,可以呈现例如如图7C的图标602所示的一般的八角形的不同形状,其具有适当的标记(例如,阴影、图案、颜色、轮廓、文本或符号记号、边框、闪光、加亮等)来视觉表明过程变量的对应的操作状态。之所以提供一般的八角形,是因为其与停止标志相关联以直观表明过程变量未改变(即,其已经停止)。另外或可选地,当趋势震荡或趋势并不清楚地向上移动、向下移动或维持稳定状态时,可以使用不同的形状来表明过程变量的这种条件,如图7D的图标702的形状所示。当已结合图7A-7D描述了某些形状以表明各种特性(例如,当前状态、计划状态、趋势)时,可以可选地使用其它适当的形状及其对应定向。例如,可以代替图7A的图标402、406以及图7B的图标502、504,而使用表明方向的箭头或其它形状。
[0082]作为额外的可选例子,图8-10不出了其它不例性图标以表明与图1的不例性过程控制系统10的过程变量相关联的条件、特性、趋势和/或其它信息。特别地,图8-10所示的例子示出了强调过程变量的当前和计划状态、过程变量的方向以及过程变量和与过程变量相关联的设定点的关系的图标。例如,图8不出了不例性二角形图标802、804,其与图7A的三角形图标402、406类似,除了图标802、804被划分成当前状态段806和计划状态段808,其中计划状态段808沿着与三角形图标802、804的顶点810相邻的边延伸。以这种方式,段806、808的水平关系(例如,从左到右查看)表示过程变量的状态随时间的变化。也就是,(通过当前状态段806)在左边表示当前状态,而(通过计划状态段808)在右边表示计划状态(即,未来时间点处的状态)。另外,段806、808的垂直关系(例如,在顶点810所指向的方向向上或向下查看)表示过程变量的方向。图8还示出了示例性稳定状态图标812,其具有一般的矩形形状。稳定状态图标812也包括两段以提供与增加趋势图标和减小趋势图标802、802的一致性,但是段806、808中的每个具有操作状态的相同的视觉标记(例如,阴影、图案、颜色、轮廓、文本或符号记号、边框、闪光、加亮等),这是因为稳定状态暗示相关联的过程变量的计划状态与过程变量的当前状态相同。因此,图8的示例性图标802、804、812提供了关于过程变量的当前和计划状态以及过程变量的趋势的相同信息,如以上结合图7A-7D描述的。
[0083]另外,示例性图标802、804、812包括设定点指示符814 (例如,表示期望值的线),以表明过程变量的值相对于与该过程变量相关联的设定点的相对位置。例如,在图8的左手列中,在每个对应图标802、804、812中的设定点指示符814位于对应图标802、804、812的剩余部分之上(例如在段806、808之上),以表明过程变量在设定点之下。以这种方式,操作员能够识别由增加图标802呈现的过程变量正在改善(即,朝向设定点移动),而由减小图标804呈现的过程变量正在恶化(即,远离设定点移动),而不必从精神上集成当前状态段806和计划状态段808中的阴影的意思以及堆叠段806、808的次序。因此,即使当前状态和计划状态是相同的,也能够识别过程变量是远离还是接近其设定点。以类似的方式,如图8所示,设定点指示符814位于图标802、804、812的剩余部分之下,以表明过程变量的值高于设定点,并且设定点与图标802、804、812的剩余部分位于相同水平以表明过程变量的值何时接近设定点。虽然图8示出设定点指示符814在图标802、804、810的剩余部分之后,但在一些例子中,设定点指示符814位于图标802、804、810的剩余部分的前方(即,覆盖)O
[0084]作为另一例子,图9示出了图标902、904、906,其与图8的图标802、804、810功能相同,除了图标902、904、906具有不同的形状。特别地,图标902、904、906的趋势识别形状(例如,三角形形状)用于表明过程变量的趋势或方向排他地与过程变量的当前状态相关联,同时沿着三角形一侧延伸的单独段用于表明过程变量的计划状态。
[0085]图10示出了类似于以上结合图8和9所描述的其它示例性图标1002、1004、1006。在图10中,通过具有倒棱状边1008的一般矩形形状表明过程变量的当前状态。在图示例子中,边1008的斜率(从左到右移动)用于表明过程变量随时间的趋势的方向。所示例子的图标1004不具有倒棱状边1008,由此表示过程变量维持在其当前值。在一些例子中,斜率的角度表示过程变量的值的变化率。边1008的使用提供了识别形状的可选趋势,其没有像三角形或箭头一样指向趋势的方向,但是由于其表示随着时间绘制的图因而是直观的。
[0086]虽然图8-10 的示例性图标 802、804、810、902、904、906、1002、1004、1006 提供了过程变量相对于设定点的相对位置的一些指示(例如,经由图8的设定点指示符814),但在一些例子中,除了过程变量的相对位置(即,设定点之上、之下或处于设定点处)外,还期望表明过程变量从设定点相对于过程变量的可能值的整个范围的相对偏差(例如,在设定点之上或之下多远)。在图11-17的图示例子中提供了过程变量距离设定点的这样的相对偏差的表示,以及条件、特性、趋势和/或与过程变量相关联的其它信息的其它表示,将在下文更全面的描述。
[0087]特别地,图11示出了具有与以上描述的图标类似形状的示例性图标1102、1104、1106、1108。例如,图标1102、1106中的三角形表明过程变量的趋势是分别向上或向下移动。图标1104中的三角形表示过程变量的稳定状态,并且图标1108中的波浪矩形表明过程变量的震荡或不确定图案。此外,每个形状的阴影表明过程变量的如上所述的对应操作状态(例如,正常操作状态、高警报状态、低警报状态、高-高警报状态、低-低警报状态,等等)
[0088]如图11所示,每个形状位于沿着操作范围指示符1110(例如,垂直实线)的各个点处。在图示例子中,范围指示符1110表示过程变量可以操作的可能值的范围,并且过程变量指示符1112(例如,每个图标1102、1104、1106、1108的中心
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