工业自动化人机接口的制作方法

专利名称：工业自动化人机接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及可编程/可配置的计算机化控制系统的领域。更具体 地说，本发明涉及包括监视连续和/或离散的受控过程的状态，和/或 实现对连续和/或离散的受控过程的监控的图形人机接口的应用程序。 这种接口通常提供依赖于表示受控过程的状态的数据的多个屏幕。
背景技术：
工业日益依赖于高度自动化的数据采集和控制系统来保证工业 过程/操作有效、安全、可靠地进行，同时降低其生产总成本。在这种 系统中，当传感器测量代表工业过程或操作的状态/操作的过程变量的 当前值/状态时，开始数据采集。测量结果被传给编程的控制器和数据 收集/管理系统。通常包括过程数据库和数据处理例程的数据收集/管 理系统管理和保存测量数据。这种数据管理和保存包括进一步处理数 据(例如过滤)，存储数据，将数据分发给各个客户端应用。这种客 户端应用包括自动的和人工的监控过程及显示/监视用户接口 。
工业过程/操作测量结果以各种各样的形式出现，并被工业过程 控制系统用于控制连续和离散的制造过程的各个操作。例如，传感器
/记录器产生的测量结果包括温度、压力、pH、材料的质量/体积流 量、每小时装瓶的数量、在装运线上等待的包裹的清点库存、或者工 厂车间的照片。通常，复杂的自动过程管理和控制硬件/软件检查获得 的过程/操作测量数据，并通过向调整至少一部分的工业过程的操作的 起动器/控制器发送命令而作出反应。不过，传感器生成的数据还被提 供给人机接口 (HMI)应用。HMI应用支持各种视图，所述各种视 图使操作员能够进行多种监督任务，包括响应不断变化的外部条件 (包括原材料的成本)修改过程(例如，指定新的设定值)，检测低效/非最佳的工作条件和/或即将来临的设备故障(警报)，和采取诸 如关闭过程，或者酌情使设备开始服务和停止服务之类的补救措施。
目前存在非常先进的HMI/过程可视化系统，该系统与如上所述 的传感器和控制器之类数据源链接。这种系统获得并摘取(例如，过 滤)上面说明的过程数据。摘取的过程数据再驱动由人机接口表现的 图形显示。这样的数据包括响应各种检测到的过程条件/情况，由过程 控制器表现的模式变化、事件和警报消息。
HMI应用的一个方面是工厂设备内的受控过程的成百上千个不 同的支持视图的管理。在较小的受控过程中，提供并显示在HMI屏 幕上的信息的数量相对较少，由相对较少的屏幕/视图处理。不过，许 多工业过程非常复杂。这种过程可能包含成千上万个监视/控制工业设 备内的多级过程的所有方面的传感器和控制单元(例如，阀门执行机 构)。借助HMI应用向操作员呈现相关数据所需的屏幕/视图的数目 可能极大。
已知的HMI应用利用下拉菜单提供对用于特定控制应用的各个 屏幕的访问。在一种情况下，菜单包含所支持的屏幕的平面列表。另 一种已知的过程控制HMI将所支持的屏幕组织成级联下拉菜单，其 中菜单项表示视图和到可能的子视图(被识别为级联菜单内的项目) 的链接。 一旦作出选择，菜单就消失，选择的屏幕被显现。在访问视 图的其它已知方法中，子视图按钮、母视图按钮和左右同属(sibling) 视图按钮被硬编码到每个视图中。这种提供分层排列的视图的方法要 求分层结构被配置到可视化项目中的每个视图中。
此外，过程报警消息按惯例从工厂设备控制处理器发送到工作站 上的警报显示，以通知操作员工厂设备失常。通常，当测量或计算的 数值在预先配置的范围之外时，控制处理器发出报警消息。工厂设备 控制器将生成的警报传给与独立的(例如应用)网络耦接的一个或多 个操作员工作站。 一旦在工作站收到要求人为干预的警报，那么重要 的是操作员能够快速确定问题，以及采取补救措施(如果需要的话)。
当提供用于监控工业过程的可视化接口时面临的另 一个挑战是如何提供对与特定控制块相关的详细信息-最大程度的细节的访问。在 已知系统中，细节仅仅局限于特定的关键性信息。另一方面，展开的 一组细节由全屏幕显示提供。在其它情况下，独立的工程工具在完全 独立的窗口中提供关于控制块的详细信息。

发明内容
按照本发明，描述一种执行过程控制系统的可视化项目的人机接
口 (HMI)应用。本发明特别有用于可视化项目包含一组分层排列的 视图的情况。
HMI应用包括与和一组分层排列的视图相关的运行时过程信息 的来源通信的过程控制数据接口 ，和按照运动时过程信息呈现视图的 图形用户接口。更具体地说，图形用户接口包括显示一组分层排列视 图中的所选视图的过程图形区，和显示与所述一组分层排列视图中的 可选视图对应的一组图形表示的导航栏。
导航栏被安排成以 一组层次的形式提供视图的表示，包括与关于 所述一组分层排列视图的第 一层的同属视图选择对应的第 一组线性 排列的图形表示，和与由在第一组线性排列的表示中表现的视图的选 择而产生的同属视图选择对应的第二组线性排列的图形表示。
按照执行可视化项目的人机接口的第二方面，可视化项目包括一 组表示过程的过程控制信息的可显示视图。具体地说，HMI应用包括 与所述一組可显示视图的运行时过程信息的来源通信的过程控制数 据接口。 HMI应用还包括支持显示一组面板覆盖图，以提供与控制块 相关的详细信息的图形用户接口。每个全尺寸面板的尺寸被确定为只 占据图形工作站显示画面的一部分。为了保持对面板的有限空间内的 信息的访问，面板覆盖图将 一组子显示画面嵌入借助 一组控制按钮选 择的一组次级视图内。选择详细信息覆盖图控件之一在面板内调用详 细信息窗格内的对应详细信息的显示。


尽管附加权利要求详细陈述了本发明的特征，不过结合附图，并
根据下面的详细说明，可更好地理解本发明及其目的和优点
图1是表示包含适于实现本发明的实施例的控制网络和应用/监
控网络的例证控制环境的示意方框图2是在工作站节点上执行的HMI应用和相关组件的示意图，
所述工作站节点与向工作站提供过程数据，并从HMI应用接收命令
的 一个或多个过程控制数据源通信耦接；
图3是HMI应用显示画面的布局的示意图4是描述可视化项目的视图的分层排列的示意图5是例证的概述图形用户接口；
图6是描述可视化项目的一组Area视图选择的例证图形用户接
o ;
图7是描述可视化项目的一组Group视图选择的例证图形用户
接口；
图8是描述可视化项目的一组细节视图选择的例证图形用户接
口 ；
图9是描述用户对呈现的详细视图之一的最终选择的例证图形 用户接口；
图10是概述生成与在可视化项目的一组分层排列视图的各个层 次的可用视图选择对应的各行按钮的 一 组步骤的流程图11是包括一组例证的控制块面板覆盖图的例证HMI应用； 图12是包括可选择的详细显示支持的面板覆盖图的例证用户接
d;
图13是面板覆盖图的例证用户接口，所述面板覆盖图包括关于 详细显示画面的一组显示选择，还包括与选择的Control细节显示相 关的详细信息；
图14是面板覆盖图的例证用户接口 ，所述面板覆盖图包括与 Alarms详细显示相关的详细信息；
图15是概述借助包括可选择的详细显示画面的面板覆盖图，呈现控制块的 一组详细信息的 一组步骤的流程图。
具体实施例方式
下面参考举例说明本发明的例证实施例的附图，说明支持操作员
和运行时控制处理器信息之间的交互作用的HMI应用。按照例证实 施例，HMI应用提供图形用户接口驱动的功能，包括支持水平的、持 久的分层视图选择菜单等等。此外，与视图选择菜单相关的可视警报 指示符引导操作员通过每个视图选择层到达显示警报来源的视图。借 助图形指示器和按键敲击(例如，动态分配的功能键)可遍历水平视 图选择菜单。
HMI应用用户接口的另一方面包括具有详细覆盖图的面板。面 板被表现在HMI应用用户接口的一部分之中。在例证实施例中，面 板提供对来自控制块的详细信息，比如报警极限和调整参数的访问。 通过首先暴露详细信息的菜单，之后在与从中为控制块选择详细信息 类型的菜单分离的工作区内表现详细信息，访问这样的详细信息。这 种提供与控制单元相关的详细信息的模式使用户能够将面板持久存 留在HMI应用200窗口内，而不会过分遮蔽主视图区。
在描述具体体现本发明的过程控制系统HMI应用之前，简要说 明例证的过程控制网络环境/设施。本发明可包含在各种过程控制设施 中，鉴于这里所包含的公开内容，其它物理过程控制安排将为本领域 的技术人员所知。参见图1,图中描述例证的简单的过程控制系统布 置/环境，其中例证的HMI应用提供向操作员呈现过程状态的可视化 视图。包含HMI应用和支持数据访问服务的工作站102 (例如， Invensys Systems, Inc.的FOXBORO Application Workstation型号 AW70P )提供对与过程控制系统相关的各种信息的访问。这样的信息 源自过程传感器和在调节控制器上运行的控制程序。
工作站102包含各种硬件/操作系统平台中的任意之一。例如， 工作站102包含运行各种操作系统，比如Microsoft Windows XP， Unix, Linux, Solaris, Mac OS-X等中任意之一的个人计算机。在例证实施例中，HMI应用要求很新的信息。为了避免由从不 太直接的数据源取回数据所引起的延迟，工作站102直接从下面进一 步说明的控制模块组合件108接收过程数据。在例证实施例中，HMI 应用预订的数据访问服务器应用代表HMI应用，从控制模块组合件 108接收过程数据。HMI应用呈现由从控制模块组合件108取回的数 据值驱动的受控过程的一组视图。另一方面，从数据库服务器104保 持的运行时数据库取回过程控制信息。
在图解说明的示例中，工作站102经网络链路105，通过以太网 接口/布线与以太网开关106连接。另一方面，冗余网状网提供工作站、 数据库服务器和开关106之间的通信路径。以太网开关106可以是各 种可从市场上获得的开关中的任何一个。例如，以太网开关106是由 Allied Telesyn提供的开关(例如，型号AT-8088/MT )。尽管图1中 未具体示出，不过控制系统的监督部分的另外节点，包括工作站、服 务器和其它单元(例如，高级控制模块组合件)可以与开关106连接。
开关106,以及可能的其它未示出的开关还与控制模块组合件 108通信耦接。控制模块组合件108包含执行由过程传感器数据值驱 动的控制程序，并将输出值提供给控制工厂设备过程的设备(例如， 阀门，电机等)的一个或多个控制模块(也称为控制处理器)。这种 控制模块的一个例证示例是Invensys Systems, Inc.的FOXBORO CP 型号FCP270。在其它实施例中，过程控制功能在各种控制模块的任 何一个中实现一甚至由包含在工作站，智能发送器，或者基本上任意 通信耦接的、能够执行控制程序、回路、脚本等的设备中的控制程序 实现。
在控制模块组合件108是FOXBORO FCP270的实施例中，在 FCP270内，在控制数据通信和执行控制程序(块)之间划分工作负 荷。FCP270利用两个不同的硬件模块-块处理器模块和现场通信模块， 并行处理从I/O模块组合件110接收的数据。块处理器模块按照较长 的块处理循环周期(例如，100ms)，反复执行由驻留在工作站102 上的过程控制程序开发功能单元(facility)创建的控制程序。在块处理器模块内执行的控制程序的输出值由控制模块组合件108从I/O模 块组合件110接收的过程数据驱动。例如，1/0模块组合件110包括 将数字输入值传给控制才莫块组合件108的INVENSYS FBM207和/或 FBM217现场总线模块。过程数据和由控制模块组合件108上的控制 程序计算的输出值都被提供给在工作站102上运行的应用。在例证实 施例中，控制模块组合件108提供的过程数据被并入提供一组视图的 HMI应用中，所述一组视图支持操作员和运行时控制处理器信息之间 的交互作用。
就由控制模块组合件108执行的上述数据通信任务来说，在图解 说明的示例中，FCP270内的现场通信模块从I/O模块组合件110接 收数据。收到的数据按照适当的网络通信协议(例如，TCP/IP)经网 络链路105,被传给上面提及的块处理器模块(在控制模块组合件108 内)和过程数据客户(例如，数据访问服务器，比如在工作站102上 运行的那些数据访问服务器，和数据库服务器104)。用于向各个客 户提供数据的协议/机制按照本发明的特定实施例而变化。
继续参见图1， 1/0模块组合件110 (另一方面，称为现场总线 模块(FBM ))与控制模块组合件108通信耦接。用于实现I/O模块 组合件110和控制模块组合件108之间的通信的通信协议可以是各种 专有/非专有通信协议中的任意一种。在一个实施例中，经由2 MBit HDLC通信总线实现控制模块组合件108和I/O模块组合件110之间 的数字数据通信。尽管在图解说明的示例中，只描述了单个i/o模块 组合件110,不过具体体现本发明的控制系统可以包含许多1/0模块 组合件。
I/O模块组合件通常包括用于直接和/或间接与位于工厂设备中 的分布位置的各种设备类型(包括体现特定通信协议的传感器/起动 器)通信的各种专用接口中的一个或多个。在图解说明的示例中，I/O 模块组合件110包含支持控制模块组合件108和与基础现场总线网络 111耦接的现场设备之间的通信的基础现场总线I/O模块(例如， Invensys现场总线模块型号FBM228)。在例证实施例中，包含多个与应用相关的可配置参数的一组代表性智能现场设备114和116与基 础现场总线网络111连接。现场设备114和116在控制系统的最低层 工作，以测量(发送器)和控制(定位器，电机开关等)工厂设备活 动。终接组合件112通信耦接I/O模块组合件110与现场总线114和 116。终接组合件112在网络111上提供达到现场设备114和116所 需程度的功率和功率调节。
在说明了包含具体体现本发明的HMI应用200的例证网络环境 之后，下面说明图2，图2描述与HMI应用相关的一组例证组件及它 们的一般关系。视图配置器202便于创建视图、面板和包含于其中的 任何相关图形单元(包括指定显示单元和驱动显示单元的显示状态的 数据源之间的任何连接)。配置/定义的视图随后被保存在视图配置器 202的关联数据库中。在例证实施例中，借助电子表格创建视图分层 结构。之后，在HMI应用的操作期间，电子表格信息被用于指导确 定每个视图的子视图。
HMI应用200还支持视图内的可共享/可重复使用的小程序和/ 或组件(例如，Active X控件，Java小程序等)。视图配置器202还 支持修改由HMI应用200呈现的定义视图。视图配置器202支持定 义每个视图的各个方面，包括显示对象(例如，窗口，覆盖图，弹 出式菜单等)，查看报警的ActiveX控件，识别对视图来说有意义的 数据的本地和远程标记，与按钮、窗口、覆盖图和整个应用相关的脚 本和函数，以及运行时性质。HMI应用200与视图配置器202的数据 库交互作用，以处理呈现面板、窗口和覆盖图的用户请求；处理通过 点击按钮的操作员请求；和处理脚本，显示ActiveX控件等。
HMI应用200通过过程控制数据接口 204接收所连接参数的更 新。接口 204再通过网络链路105与数据源，比如控制模块组合件108 通信，以获得过程数据(例如，传感器数据，警报等)。过程控制数 据接口 204还支持操作员的设置控制参数的请求，包括确认被传送给 在控制模块组合件108上运行的控制处理器的请求的来源。
在本发明的实施例中，警报接收和初始处理是由独立且不同的警报子系统(未示出)负责的。警报提供者从控制模块组合件108 (控 制处理器)接收报警消息，为HMI应用200格式化报警信息，并将 警报信息发给HMI应用的警报子系统。之后，警报信息由按照先前 载入的可视化项目操作的HMI应用200上的警报使用者取回。
借助导航配置器206和关联数据库，用户规定定义构成可视化项 目/应用的视图的分层关系的导航树，所述可视化项目/应用监视相关 过程并执行对相关过程的监控。该树定义在配置器202的数据库202 中定义的视图间的母、子和(间接)同属(sibling)关系。在例证实 施例中，分层结构树支持三层，每一层12个按钮。不过，在本发明 的备选实施例中，所支持的分层层次的数目(至少两层)和每一层的 按钮的数目不同。
导航配置器206还支持将警报分配给过程可视化项目的视图分 层结构中的特定视图。当设置了与特定视图相关的警报(例如，传感 器读数在规定范围之外)时，该特定视图被设置成报警状态，导致水 平导航栏308 (下面说明)中的对应视图按钮，和视图的分层排列中 的通过其到达该对应视图按钮的任何更高层次的视图按钮的显示状 态变化。在一个具体实施例中，警报与位于视图导航分层结构的最低 层的视图关联。当设置了与特定视图关联的警报时，水平导航栏308 上的相关按钮闪现不同的颜色(例如，红色)。如上所述，报警状态 传播通过每个母视图(和水平导航栏308上的相关按钮)，从而允许 用户从最高层次的视图向下到达警报起源于的最低层次的视图。
在例证实施例中，除了保存上面提及的分层关系之外，导航配置 器206的数据库还保存识别被标记成"收藏夹"或最近使用的视图的运 行时数据结构。导航配置器206还包括报告生成器，所述报告生成器 使用户能够建立可视化项目的视图分层结构的报告，并列出用户建立 的、未被包括在该分层结构中的任何视图。
参见图3，图中描述例证的一般化用户接口图，该用户接口图表 示由HMI应用200呈现的各个永久且应请求显示的接口组件的各个 位置。该接口包括识别HMI应用200，以及其它信息，比如目前加栽的可视化项目，当前用户等的标题栏300。导航设置区302显示当前 选择的贯穿HMI应用200的视图的分层结构的路径。工具栏304显 示一组可选择的工具/控件。过程和系统报警栏306显示与和目前加载 的可视化项目关联的任何有效过程或系统警报有关的信息。例如，状 态栏307显示一组选项卡，所述一組选项卡用于选择下面说明的一组 请求式图形接口组件中的各个组件。
例如，HMI应用200的用户接口包括三个请求式显示区。水平 导航栏区308显示与在HMI应用200上加载的特定加载可^f见化项目 所支持的分层结构视图的各个层次的可用视图对应的一组用户可选 按钮。响应选择代表显示的一组同属视图之中的某一视图的按钮之 一，水平导航栏308上与分层结构视图中的下一层相关的按钮被分配 给特定的一组子视图。垂直导航栏以可扩展/可选择的树形结构的形式 显示视图，所述树形结构具有与分层排列的视图对应的节点。覆盖图 区312被用于显示各种用户接口组件，包括报警画面、细节显示画 面和监视画面。包括与水平导航栏308、垂直导航栏310和覆盖图区 312共享的请求式区域的过程图形区被保留，用于显示可视化项目的 所选视图的内容。
导航HMI应用视图
在说明了其中HMI应用按照提供的可视化项目及相关的分层指 定的视图工作的 一般环境之后，现在说明按照本发明的例证实施例的 导航分层指定的视图。如前所述，通过导航配置器206，过程可视化 项目的视图被排列成分层的树形结构，其中较低层的各组同属视图呈 现受控过程的一部分的特定方面的详细视图，所述受控过程表现在与 视图选择分层结构中的较高层节点相关的有关较高层(母)视图中。 图4示意描述在可视化项目内指定的区域400中的视图(由恰当标记 的方块，比如"区域1"，"单元l，，和"回路l，，等表示)之间的分层关 系。
在例证实施例中，HMI应用200的显示接口和相关的视图数据 结构支持可视化项目视图分层结构，所述可视化项目视图分层结构包括在视图分层结构的最高层的多达12个的区域视图，在中间层的多 达12个的单元视图，和在最低层的多达12个的回路视图。在例证实 施例中，水平导航栏308至少包括显示在视图分层结构的每一层的每 个可用视图的足够按钮(例如，包含3行的按钮阵列，每一行12个 按钮)。在例证实施例中，(三层)水平导航栏308支持所述三层中 每一层的多达12个条目(和相关的节点特定视图)，允许组织多达 144个中间层单元视图，和回路层的1728个视图。在备选实施例中， 每一层的按钮/所支持的子视图的数目不同。
图3中描述的例证显示布局支持两种在遍历可视化项目的分层 排列的视图的时候，选择一系列视图的方式。第一种方式利用键盘遍 历视图分层结构。具体地说，(先前选择的母视图的)多达12个的 同属子视图和键盘上的一组12个功能键之间的映射使用户能够利用 标准的全尺寸键盘的功能键遍历该分层结构。另外，上、下、左、右 方向键可被用于导航视图的分层排列。
第二种方式利用图形(例如鼠标)指示器选择水平导航栏308 和垂直导航栏310上的图形表示。例如，水平导航栏308包含3x12 二维按钮阵列，该按钮阵列代表可视化项目的视图树的三层中每一层 上的多达12个视图选择。选择导航栏内的按钮域(对应于一个视图) 将打开对应于该按钮的视图，并用在所选视图之下的一组子视图填充 水平导航栏的下一层(如果存在的话)。HMI应用200还支持一种版 本的水平导航栏308，其中只显示单层(包含当前显示的视图)。与 多行版本的水平导航栏308相比，这种单栏风格占用较少的视图显示 区。垂直导航栏310类似于已知的文件目录树控件中的一组垂直排列 的节点。在例证实施例中，用户可在任何时候采用上述所有视图分层 结构导航机制。
除了上面提及的视图选择模式之外，HMI应用200包括"Most Recently Used"列表，提供对最近访问的一组(例如12个)视图的直 接访问。HMI应用200还支持指定的"Favorites"列表，提供对分层结 构中的 一组指定视图的直接访问，而不必遍历可视化项目的视图分层
18结构。"Favorites，，列表是按照登录用户保存的。
参见图5-9， 一系列的屏幕截图证明当用户导航炼油厂过程控制 系统的多层视图分层结构时视图的发展。图5显示可视化对象的一般 概述视图。水平导航栏308还未被显示。该视图通常不是可视化项目 的视图分层结构的一部分。相反，它是访问可视化项目的一个或多个 区域视图的入口点。不过，过程和系统报警(最近的，未被确认的) 被显示在该概述显示画面中的警报域500中。响应于警报域500中的 报警通知(例如，过程警报处于报警状态)，预期如果还未被显示， 那么操作员选择导航按钮502 (或者任何其它适当的控件)以生成水 平导航栏308，从而访问与警报的来源对应的详细视图。
参见图6，响应用户选择导航按钮502，在水平导航栏608的行 600中标记一组区域按钮(例如Gasoline, Jet Fuel和Heating Fuel)， 以指示它们相对于炼油厂的可视化项目的特定区域视图的关系。行 600中的Jet Fuel按钮指示Jet Fuel区域处于报警状态。
在例证实施例中，分层结构中的每个可选择的按钮与对应的视图 关联，并且可拥有与该视图相关的警报。不过，响应用户选择导航栏 608上的对应按钮，在过程图形区314内只自动显示位于视图分层结 构的最下层的视图。于是，在例证实施例中，提供一组标记为"Area" 和"Group"的按钮610，使用户能够请求HMI应用200显示与当前记 录的在三层水平导航栏608内的前两个选择行(例如Area和Group ) 任意之一上的选择对应的视图。在备选实施例中，HMI应用200自动 开始呈现与在水平导航栏608中的所选按钮相关的视图。参见图7， 在选择行600中的Jet Fuel按钮之后，与Jet Fuel区域相关的视图被 显示。更新的水平导航栏708包括描述一组与作为所选Jet Fuel区域 视图的子视图的 一组视图对应的Group视图按钮(例如， Fractionator， HydroCracker和HydroTreater)的Group行700。更 新的水平导航栏708继续在行600中显示Area。 Group行700中的 Fractionator按钮表示Jet Fuel区域的Fractionator组处于报警状态。
参见图8,在选择了 Group行700中的Fractionator按钮之后，与Fractionator组相关的视图被显示。更新的水平导航栏808包括一 组与作为所选Fractionator组视图的子视图的一组视图对应的详细视 图按钮(例如，Bottoms, Reactor, Flare, Feed, Steam, LCO Stripper, HCO Stripper等)。更新的水平导航栏808继续在行600中显示Area, 在行700中显示(选择的Jet Fuel区域之下的)Group。行800中的 LCO Stripper按钮指示LCO Stripper处于报警状态。在例证实施例 中，行800代表视图选择分层结构的最下层。不过，备选实施例包括 另外的视图分层层次。
参见图9，在选择了行800中的LCO Stripper按钮之后，与LCO Stripper相关的视图被显示。由于行800代表该特定示例中的视图分 层结构的最下层，因此选择行800中的LCO Stripper按钮不会生成 与在图9中描述的LCO Stripper视图的子视图对应的另一组选择。 更新的水平导航栏908包括三层的视图选项，以及在每个前面选择的 按钮内的指示标志，以指示操作员为到达描述的LCO Stripper视图 而做出的一组选择。
注意除了上述水平导航栏之外，通过选择键盘上的特定按键(例 如Control+Function# )向下遍历视图分层结构到达预定的^f见图，系 统还支持特定视图的选择，而不显示水平导航栏308。
在说明了 HMI应用200的包括用于遍历可浮见化项目的一组分层 排列的视图的水平导航栏的例证用户接口之后，下面参考图10，图 10是概述通过一组水平排列的导航栏(例如，水平导航栏308)，提 供对可视化项目的一组分层排列视图的访问的一组步骤的流程图。首 先，在步骤1000， HMI应用200识别-f见图分层结构的当前层次的水 平按钮行内的一组同属视图。如果用户先前未做出选择，那么当前层 次是视图分层结构的顶层(例如，Area)。如果需要的话，按钮被修 改以指示相关的警报。
在步骤1002， HMI应用200检测用户对同属视图之一的选择。 作为响应，在步骤1004，如果选择的是位于可视化项目的视图分层结 构的底层的视图，那么控制进入步骤1004。在步骤1004, HMI应用200获得与用户的选择对应的视图，并在过程图形区314中表现选择 的视图。
否则，如果所述选择不对应于底层视图，那么控制进入步骤 1006，在步骤1006中，HMI应用200在水平导航栏308上的下一层 内，显示所选母视图的一组子视图按钮。作为选择，可在步骤1006 之前执行步骤1008， HMI应用200使对应于在步骤1002内检测到的 按钮的视图和视图记录按钮610 (例如Area和Group)中的一个恰 当按钮联系起来。视图的记录使用户能够通过选择该按钮请求显示该 视图。
上述例证步骤对应于在当前行中呈现代表同属视图的一组按钮， 随后处理操作员对同属视图之一的选择。重复图10中总结的过程， 直到用户到达感兴趣的视图，或者可视化项目的一组视图的分层树的 最下层为止。
访问/显示详细块信息的面板
提供增强用户体验的HMI应用200的另一方面是包括控制块信 息的详细显示的面板的存在。所述面板是以图形的形式生成的(可能 是复杂的数据驱动的动画显示)，所述图形随后与在运行时过程控制 环境中控制处理器执行的控制块关联。面板是控制块信息的小型视 图。由于其尺寸减小，因此能够在屏幕上同时显示许多面板覆盖图。 不过，与用于控制块信息的已知全尺寸详细显示接口相比，它们所具 有的呈现信息的面积较小。
按照多种方式中的任意一种，面板也4皮调用到HMI应用200的 显示画面中。例如通过在HMI应用的用户接口上的数据输入域中 输入控制块名称；在面板、或者过程图形内选择更新域；或者从先前 访问的控制块的下拉列表中选择一个先前选择的控制块，指定与感兴 趣的信息对应的控制块。在选择了控制块之后，通过选择HMI应用 200的工具栏上的Faceplate按钮，用户打开Faceplate Location Dialog。从Faceplate Location Dialog中，用户选择显示所选控制块 的面板的位置。在选择了面板位置之后，在所选位置显示所选控制块的面板覆盖 图。面板覆盖图的类型以选择的控制块的类型为基础。图11描述在
HMI应用200的母窗口内的一组四个面板覆盖图(和报警窗口 )。由 于它们的尺寸相对紧缩，因此在单一屏幕上能够不重叠地同时显示至 少8个面板覆盖图。
相对紧缩的尺寸通常限制了由所选控制块的面板覆盖图提供的 信息不过，按照HMI应用200的例证实施例的一个方面，从详细信 息覆盖的初始隐藏的菜单有选择地显示详细信息。参见图12，在HMI 应用200的显示画面的工作区的左上角内例证描述了初始PID面板覆 盖图的示例。相关PID控制块的主要信息被显示在面板覆盖图的第一 页上。不过，覆盖图包含显示更多信息的附加详细覆盖图(例如， MEAS， SPT， OUT， BLKSTA， Alarms)。利用有选择地显示与先 前选择的控制块相关的信息的多步选择过程，访问由每个详细覆盖图 提供的附加信息。继续参见图12，用户在显示的面板覆盖图内选择放 大镜按钮1200。
参见图13，响应用户选择按钮1200 (控件单元)，位于面板覆 盖图右侧的一组按钮被关于详细信息覆盖图的一组选择(例如 Control, Alarms, Tune)替代。与详细信息覆盖图相关的详细信息 和控件被显示在详细信息窗格1302内，详细信息窗格1302只占据面 板的总面积的一部分。替代按钮1200可以使用各种备选控件，比如 标记、图标等。在本例中，选择了 CNTRL按钮1300以访问与PID 控制块相关的详细控制信息。可选择的详细信息覆盖图能够在显示画 面上的较小区域内显示特定的控制块信息。
该例证实施例支持将顶层的详细显示画面进一步分成子显示画 面。例如，在例证实施例中，与CNTRL详细信息覆盖图相关的信息 被进一步分成通过详细信息窗格1302内的一组子显示按钮1304(即， MEAS， SPT， BIAS和OUT)访问的四个子显示画面。提供子显示 画面的排列不同于可视化项目内的视图的上述分层排列，因为不存在 与CNTRL按钮1300关联的一般化的"详细信息显示画面"。相反，四个子显示画面中的默i人子显示画面^皮表现(例如，MEAS)。
在图13中的例证示例中，选择了 MEAS子显示按钮。 一组控制 测量参数标记和当前值被显示在子显示按钮之上的详细信息窗格 1302的 一部分中-替代关于图12的 一般化PID接口显示的 一組参数和 相关当前值。选择其它的一些子显示按钮1304，即BIAS， SPT， OUT 使适当的子显示画面被表现在区域1302中。
通过选择表现在面板覆盖图右侧的详细信息覆盖图按钮 (CNTRL， ALARMS和TUNE )之一，用户隐藏选择的详细信息覆 盖图。选择活动的CNTRL按钮1300以取消选定先前的选择，使详 细信息窗格1302返回(图12中描述的)初始状态。选择详细信息窗 格1306以隐藏详细显示按钮(例如，CNTRL， ALARMS和TUNE )。
简要参见图14，图14描述当用户从一组报警子显示按钮1402 中选择ALARMS详细信息覆盖图按钮1400和HLA按钮时的例证详 细信息覆盖图。当对于PID块的面板覆盖图内的详细信息覆盖图选择 Tune按钮1404时，提供类似的布局排列。
参见图15， 一组步骤概述了在相关的面板覆盖图内呈现控制块 的详细信息的过程。在步骤1500中，对于(由唯一的复合物和块组 合识别的)所选控制块显示默认的面板覆盖图。之后，在步骤1502， 检测用户对细节按钮1200的选择，选择细节按钮1200用于显示对与 所选控制块相关的详细信息的一组选择。作为响应，HMI应用200 识别并在默认面板覆盖图的显示空间内(以一组按钮的形式)呈现对 详细信息覆盖图的一组选择。在例证实施例(例如，参见图13)中， 沿着面板覆盖图的右侧表现对详细信息覆盖图的选择。
在步骤1504，响应用户选择显示的详细信息覆盖图选项之一(例 如，CNTRL) ， HMI应用200用选择的详细信息覆盖图更换面板覆 盖图的一部分(例如，窗格1302占据的区域)。图13中描述的详细 信息覆盖图的例证实施例还提供在面板覆盖图的有限空间内提供更 多信息的一组子显示按钮。不过，首先，在步骤1504中表现默认的 子显示画面(例如，MEAS)。在步骤1506中，响应用户对非默认子显示按钮之一 (例如，图 13中的BIAS)的选择，默认子显示画面被与用户的子显示画面选择 对应的子显示画面替代。
注意上面说明的以在面板覆盖图内显示一组可选细节覆盖图的 形式提供控制块细节的一组图形用户接口和概述步骤仅仅是例证性 的。鉴于这里公开的内容，本领域的技术人员会认识到存在着在关于 控制块的面板内呈现选择的各种方式。
上面讨论的结构、技术、用户接口和相关益处仅仅是本发明的例 证实施例。这些例证接口由软件实现，以计算机可执行指令的形式保 存在计算机可读介质中。考虑到本发明的原理可以适用于的许多可能 实施例，应认识到这里关于

的实施例仅仅是例证性的，不应 被看作对本发明范围的限制。可在排列和细节方面修改图解说明的实 施例，而不脱离本发明的范围。此外，本领域的技术人员会认识到公 开的原理并不局限于任何特定的局域网协议和/或拓朴。于是，这里描 述的发明应当包含在下述权利要求及其等同物的范围内的所有这种 实施例。
权利要求
1、一种执行过程控制系统的可视化项目的人机接口(HMI)应用，其中所述可视化项目包含一组分层排列的视图，所述HMI应用包括与和所述一组分层排列的视图相关的运行时过程信息的来源通信的过程控制数据接口；和图形用户接口，所述图形用户接口包括显示所述一组分层排列的视图中的所选视图的过程图形区，和显示与所述一组分层排列的视图中的可选视图对应的一组图形表示的导航栏，其中所述导航栏包括与关于所述一组分层排列的视图的第一层的同属视图选择对应的第一组线性排列的图形表示，和与选择在所述第一组线性排列的表示中表现的视图而产生的同属视图选择对应的第二组线性排列的图形表示。
2、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中所述导航栏被水平排列。
3、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中所述HMI应用包含 一组按钮控件。
4、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中图形表示的显示状态 被修改，以指示与所述图形视图相关的报警。
5、 按照权利要求4所述的HMI应用，其中按照分层视图关系， 传播报警状态，以致所述一组分层排列的视图中的子视图中的报警状态被传到母视图。
6、 按照权利要求l所述的HMI应用，其中对应于所述一组图形 表示的视图是可借助键盘用户接口选择的。
7、 按照权利要求6所述的HMI应用，其中所述键盘用户接口包 括按键与所述一组分层排列的视图中的对应视图的映射。
8、 按照权利要求6所述的HMI应用，其中所述导航栏中的视图 的图形表示是可利用方向按键遍历的。
9、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中先前关于一组显示的 子视形表示选择的母视图的表示包括母视图表示相对于所述一 组显示的子视形表示的关系的可视指示。
10、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中在选择视图的图形 表示，和调用HMI应用显示对应视图之后，导航栏继续存在。
11、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中对应于母视图的图 形表示的选择创建对应于所述图形表示的视图和调用HMI应用以显 示选择的母节点的视图控件之间的关联。
12、 按照权利要求ll所述的HMI应用，其中在导航栏内选择没 有相关子视图的视图的图形表示以调用HMI应用显示选择的视图。
13、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中所述导航栏包括最 小化显示模式，其中只有可选择的同属视图的当前一层图形表示被显示o
14、 按照权利要求1所述的HMI应用，其中所述图形用户接口 包括所述一组分层排列的视图的垂直树表示。
15、 按照权利要求1所述的人机接口 (HMI)应用，其中所述可 视化项目包括过程控制信息的一組可显示视图，其中所述HMI应用 还包括与所述一组可显示视图的运行时过程信息的来源通信的过程控 制数据接口；其中所述图形用户接口还支持显示用于提供与控制块相关的详 细信息的一组面板覆盖图，其中每个全尺寸面板覆盖图占据图形工作 站显示画面的一部分，每个面板覆盖图包含一组详细信息覆盖图控件，其中选择所述详细信息覆盖图控件之 一以在详细信息窗格内显示对应的详细信息。
16、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中每个面板包括当,皮 选择时，在面板覆盖图内显示所述一组详细信息覆盖图控件的详细信 息访问控件。
17、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中所述一组详细信息 覆盖图控件包含一组按钮控件。
18、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中显示在所述详细信 息窗格内的所选详细信息覆盖图包括与一組可显示的信息子集对应 的一组子显示按钮，所述一组可显示的信息子集与选择的详细信息覆 盖图相关。
19、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中所述面板显示与 PID控制块相关的信息。
20、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中与详细信息覆盖图 控件之一相关的详细信息包括报警极限。
21、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中与详细信息覆盖图 控件之一相关的详细信息包括调整参数。
22、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中与详细信息覆盖图 控件之一相关的详细信息包括控制参数。
23、 按照权利要求15所述的HMI应用，其中每个全尺寸面板覆 盖图占据少部分的图形工作站显示区。
24、 一种人机接口 (HMI)应用的操作方法，所述HMI应用执 行过程控制系统的可视化项目，其中所述可视化项目包括一组分层排 列的视图，所述方法包括下述步骤通过过程控制数据接口，从与所述一组分层排列的视图相关的运 行时过程信息的来源接收数据；和表现图形用户接口，其中所述表现步骤包括提供用于显示所述一组分层排列的视图中的所选视图的过程图 形区，和显示用于显示与所述一组分层排列的视图中的可选视图对 应的一组图形表示的导航栏，其中所述显示步骤包括呈现与关于所述一組分层排列的视图的第一层的同属视图选择 对应的第一组线性排列的图形表示，和呈现与选择在所述第一组线性排列的表示中表现的视图而产生 的同属视图选择对应的第二组线性排列的图形表示。
25、 一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机 可执行指令便于人机接口 (HMI)应用的操作，所述HMI应用执行过程控制系统的可视化项目，其中所述可视化项目包括一组分层排列的视图，所述计算机可执行指令便于执行下述步骤通过过程控制数据接口 ，从与所述一组分层排列的视图相关的运 行时过程信息的来源接收数据；和表现图形用户接口，其中所述表现步骤包括提供用于显示所述一组分层排列的视图中的所选视图的过程图 形区，和显示用于显示与所迷一组分层排列的视图中的可选视图对 应的一组图形表示的导航栏，其中所述显示步骤包括呈现与关于所述一组分层排列的视图的第一层的同属视图选择 对应的第一组线性排列的图形表示，和呈现与选择在第一组线性排列的表示中表现的视图而产生的同 属视图选择对应的第二组线性排列的图形表示。
26、 一种执行过程控制系统的可视化项目的人机接口 (HMI)应 用，其中所述可视化项目包括过程控制信息的一组可显示视图，所述HMI应用包括与所述 一 組可显示视图的运行时过程信息的来源通信的过程控 制数据接口；和支持显示提供与控制块相关的详细信息的一组面板覆盖图的图 形用户接口，其中每个全尺寸面板覆盖图占据一部分的图形工作站显 示，并且每个面板覆盖图包括一组详细信息覆盖图控件，其中选择所述详细信息覆盖图控件之 一以在详细信息窗格内显示对应的详细信息。
27、 按照权利要求26所述的HMI应用，其中每个面板包括当被 选择时，在所述面板覆盖图内显示所述一組详细信息覆盖图控件的详 细信息访问控件。
28、 按照权利要求26所述的HMI应用，其中所述一组详细信息 覆盖图控件包括一组按钮控件。
29、 按照权利要求26所述的HMI应用，其中在所述详细信息窗 格内显示的所选详细信息覆盖图包括与和所述选择的详细信息覆盖 图相关的一组可显示信息子集对应的一組子显示按钮。
30、 按照权利要求26所述的HMI应用，其中所述面板显示与 PID控制块相关的信息。
31、 按照权利要求26所述的HMI应用 盖图控件之一相关的详细信息包括报警极限
32、 按照权利要求26所述的HMI应用 盖图控件之一相关的详细信息包括调整参数
33、 按照权利要求26所述的HMI应用 盖图控件之一相关的详细信息包括控制参数
34、 按照权利要求26所述的HMI应用 覆盖图占据少量的图形工作站显示区。，其中与所述详细信息覆 ,其中与所述详细信息覆 ，其中与所述详细信息覆 ，其中每个全尺寸的面板
全文摘要
描述了一种支持操作员和运行时控制处理器信息之间的交互作用的HMI应用。HMI应用提供图形用户接口驱动的功能，包括支持水平的分层视图选择菜单等等。此外，与视图选择菜单相关的可视警报指示符引导操作员通过每个视图选择层到达显示警报来源的视图。借助图形指示器和键盘敲击(例如，动态分配的功能键)可遍历水平视图选择菜单。增强面板覆盖图提供对来自控制块的详细信息，比如报警极限和调整参数的访问。通过首先显示详细信息的菜单，之后在和关于控制块从中选择详细信息类型的菜单分离的面板的工作区内表现详细信息，访问所述详细信息。
文档编号G06F3/00GK101460911SQ200780020765
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月11日 优先权日2006年4月11日
发明者A·E·林斯考特, D·J·威兰德, T·D·谢雷尔 申请人:因文西斯系统公司