系统管理人机界面的制作方法

专利名称：系统管理人机界面的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及计算机化的控制系统领域。更具体地，本发明涉 及应用程序，包括用于监控设备的状态和/或对设备实行监督
(supervisory )控制的图形人机界面，其中所述设备用于监控和/或控 制过程。这样的界面通常提供与代表控制部件(硬件和软件两者)的 状态的数据相关联的多个屏幕，所述控制部件包括控制处理器、网关、 交换机、工作站、1/0模块、数据存取服务器，等等。
背景技术：
工业越来越依赖于高度自动化的数据采集(data acquisition)和 控制系统，以确保工业过程/操作有效、安全、可靠地运行，同时降低 整体成本。在这样的系统中，数据釆集从传感器开始，该传感器测量 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。该测量 被发送给被编程的控制器和数据收集(collection ) /管理系统。数据收 集/管理系统——通常包括过程数据库和数据处理例程——管理并维 护测量数据。这样的数据管理和维护包括进一步处理数据(例如，过 滤)、存储数据以及将数据分布到多种客户端应用。这些客户端应用 既包括自动化的监督控制过程和显示/监控用户界面，也包括人工的监 督控制过程和显示/监控用户界面。
工业过程/操作测量具有广泛的形式，并且被工业过程控制系统 用于调整既针对连续制造过程也针对离散制造过程的多种操作。例 如，传感器产生的测量包括温度、压力、pH、材料质量/体积流、 每小时装瓶数量、在运输线上等待的包裹存量、或者厂房的照片。通 常，复杂的自动化过程管理和控制硬件/软件检查所采集的过程/操作 测量数据，并通过向制动器/控制器发送关于调整至少一部分工业过程 的操作的消息/信号来进行响应。由传感器产生的数据还被提供给人机 界面(HMI)应用。HMI应用支持多种视图(view)，该视图使得操 作者能够执行许多监督任务，包括响应于变动的外部条件(包括原 材料成本)而调整过程(例如，规定新的设定点)，检测效率低的/非最佳的操作条件和/或即将发生的设备故障(告警)，以及采取补救 动作，诸如关闭过程或根据需要将设备开启或停用。
系统管理应用部件在过程控制系统中执行监督任务(role),以 监控过程控制系统中负责釆集过程状态信息和将决策应用到控制该 过程的装置的那些部分的操作状态和整体健康状况。系统管理部件主 要负责监控并控制用于控制过程自身的设备/装置。在这样的任务中， 系统管理应用部件接收多种关于过程控制系统设备的健康状况和性 能的状态数据，所述过程控制系统设备包括例如控制处理器、网络 交换机、现场总线模块、连接到过程控制网络的现场装置。系统管理 应用部件还能够基于设备状态信息而采取动作，以改变系统设备的操 作。这样的动作包括禁止/启用告警、执行检查点操作、重新启动、 启用/禁用上载、启用/禁用下载、启用/禁用报告、上线/离线、运行诊 断、校准。
系统管理应用部件接收大量各种类型的信息。某些信息由被编程 的系统管理部件自动接收并执行，而无需用户干预/知道。但是，其他 信息被采集并组织以便由用户界面子系统显示在监控站(monitor station)的图形用户界面(GUI)上。通常，增加可呈现给人类用户 的信息类型会增强用户作出关于操作过程控制系统设备的决定的能 力。但是，当涉及非常大量的许多类型的信息时，这类信息的价值有 所降低，这是因为这些信息变得不那么容易访问。因此，希望通过用 户界面，以增强系统管理信息能被用户定位并理解的能力的形式来提 供系统管理信息。

发明内容
根据本发明，提供包括多窗格(multi-pane)界面的系统管理HMI 应用。导航窗格包括层次树(hierarchical tree),该层次树包括与控 制系统设备相对应的节点 特定于部件的信息窗格提供与导航窗格上 所选节点相对应的详细信息。该详细信息包括关于系统部件的操作状 态的诊断信息。多窗格系统管理HMI应用的多窗格界面包括例如附件窗格 (accessories pane )，其显示适用于位于^L监控的系统内的许多部件 的多种信息。在附件窗格中显示的信息的例子包括消息、告警、禁 止告警，等等。
多窗格界面包括例如搜索功能，其支持定义搜索查询(query )、 提供结果、以及在信息窗格中自动展示在结果中提供的所选部件的详 细的部件信息。由所支持的搜索功能对部件记录执行的搜索的例子包 括名称、部件目录、类型、位置、逻辑分组(例如，相关联的系统 监控器)，等等。
导航窗格——举例而言——支持多种状态指示符(例如，图标)， 其直观地描绘由在导航窗格中显示的层次树上的节点所代表的相关 设备的状态。根据一个示例性实施例，将唯一符号的組合与颜色和动 画相组合，以唯一并积极地提示人类对活跃的错误进行响应。直观描 绘的状态包括例如故障、未应答的告警、禁止告警、未响应、容错链 路连接性，等等。
此外，在一个示例性实施例中，在导航窗格中显示的层次树包括 位于层次树中的最高设备节点之上的层的逻辑监控器节点。根据一个 示例性实施例，较低的物理设备节点的状态从较低节点沿着层次树经 过父节点被传播到逻辑监控器节点。被传播的状态包括例如故障和告 警状态。


虽然所附的权利要求陈述了本发明的特定特征，但是可从下面结 合附图的详细描述来最好地理解本发明及其目的和优点，所述附图如 下
图l是示意性的网络图，示出适合于实现本发明的一个实施例的 示例性控制环境，包括控制网络和应用/监督网络；
图2是在可通信地耦接到 一个或多个过程控制系统状态数据源的 工作站节点上执行的系统管理HMI应用和相关部件的示意图，所述过程控制系统状态数据源向工作站提供系统状态数据并从系统管理
HMI应用接收命令；
图3是示例性系统管理HMI应用显示；
图4是系统管理HMI应用GUI中用于呈现计数器诊断信息的示例 性部分；
图5是示例性的连接信息窗格，其显示表示网络段的连接性的特 定于部件的连接信息；
图6是示例性的附件窗格，其包括搜索用户界面和结果区域，使 得可以选择特定搜索结果条目以显示系统设备特定信息；
图7是示例性的导航窗格部分，其包括一组设备图标和相关的状 态指示符；以及图8是标识一组设备图标和状态指示符的图例。
用户界面描绘了 一组用于可视化应用的区域视图选择。
具体实施例方式
这里描述了 一种用于过程控制系统的系统管理人机界面(HMI) 应用，其使用户能够观看/监控关于系统状态和性能的信息，并使用户 能够启动对系统设备(例如，控制器、现场总线模块等)操作的改变、 对控制站(control station )进行检查点操作和执行诊断。所述系统管 理应用的一个方面包括系统管理图形用户界面(GUI)，其包括大量 界面特征，这些界面特征增强系统状态信息对于用户的可访问性。这 样的增强包括在系统部件导航视图上展示可选的诊断信息(例如，在 线/离线状态)。GUI还提供对多种系统信息的访问，所述多种系统信 息包括告警、消息、被监视的系统管理参数、以及在系统管理导航 树中显示的符号的图例(legend)。
系统管理应用还包括搜索功能，其将系统搜索结果的列表链接到 相关信息。将所列出的结果链接到与所标识的系统部件相关联的信息 结构允许用户自动导航到系统部件并通过在一组系统部件搜索结果 中选择该系统部件来打开其信息。系统管理应用还包括导航树，其中以一个或多个直观特征(例如 文本、颜色、图标)来反映在导航树中代表的系统部件的状态。
增强用户整体体验的用户界面的另一个方面是结合到导航树视 图中的增强的诊断特征，其中状态信息被向上传播到导航树上一组层 次布置的祖先节点。因此，从当前隐藏节点发起的告警可以在树中被 直观描绘。然后用户打开祖先节点以到达发起告警的系统节点。
前述对系统管理HMI应用的每一项增强都在下面结合附图详细 进行了描述。
在描述实现了本发明的系统管理HMI应用之前，简要描述示例性 的过程控制网络环境/设施(facility)。本发明可能结合在多种过程控 制设施布置中，并且本领域技术人员根据这里包含的公开内容可知晓 其它物理过程控制布置。转向图l,描绘了一个示例性的简单过程控 制系统布置/环境，其中示例性系统管理HMI应用操作以向用户提供对 代表用于受控设施/过程的过程控制设备的状态的信息的访问。包括系 统管理HMI应用的工作站102提供对与过程控制系统相关的各种信息 的访问。这样的信息源自例如控制处理器、网络交换机、现场总线模 块以及现场装置。
工作站102包括任何各种硬件/操作系统平台。例如，工作站102 包括运行任何诸如Microsoft Windows XP、 Unix、 Solaris等各种操作 系统的个人计算机。
在一个示意性实施例中，系统管理HMI应用需要最新信息。为避 免由于从不那么直接的数据源检索而造成的延迟，工作站102直接从 下面进一步描述的控制模块组件108接收过程和设备/系统数据。系统 管理HMI应用呈现一組关于过程控制系统设备的信息的视图，所述过 程控制系统设备实现自动化的决策并实行对受控过程的控制。
在该示意性实施例中，工作站102通过以太网接口 /接线经由网络 链路105连接到以太网交换机106。可替换地，冗余的网状网络在工作 站、数据库服务器和交换机106之间提供通信路径。以太网交换机106 可以是任何各种商用交换机。举例而言，以太网交换机106是例如由Allied Telesyn提供的(例如，型号为AT-8088/MT )。虽然没有在图l 中特别描绘，但是另外的节点，包括工作站、服务器和控制系统的监 督部分的其它元件(例如，高层控制模块组件)也可能连接到交换机 106。
交换机106以及可能的其它未描绘的交换机，也可通信地耦接到 控制模块组件108。控制模块组件108包括一个或多个控制模块(也称 为控制处理器)，所述控制模块执行由过程传感器数据值驱动的控制 程序，并向控制设备过程的装置(例如，阀门、发动机等)提供输出 值。这样的控制才莫块的一个示意性例子是Invensys Systems, Inc.的 FOXBOROCP型号FCP270。在其它的实施例中，过程控制功能由任 何各种控制模块来实现，甚至由结合到工作站、智能发送器或实际上 任何能够执行控制程序、循环、脚本等的可通信耦接设备中的控制程 序来实现。
在控制模块组件108是FOXBORO FCP270的一个实施例中，在 FCP270中，在控制数据通信和执行控制程序(块)之间分配工作量。 FCP270使用两个不同的硬件模块——块处理器模块和现场通信模块 ——并行地处理从I/O模块组件110接收到的数据。块处理器模块根据 用户可配置的处理循环周期(例如，100ms)来周期性地执行控制程 序。在块处理器模块中执行的控制程序的输出值由控制模块组件108 从I/O模块组件110接收到的过程数据来驱动。1/O模块组件110包括例 如INVENSYS FBM207和/或FBM217现场总线模块，其将数字输入值 传送给控制模块组件108。
关于上述由控制模块组件108实现的数据通信任务，在示意性例 子中，FCP270中的现场通信模块从I/O模块组件110接收数据。接收到 的数据根据适当的网络通信协议(例如，TCP/IP)经由网络链路105 被传送给上述块处理器模块(在控制模块组件108中)和过程数据订 户。用于提供数据给各种订户的协议/机制根据本发明的特定实施例而 变化。
继续参考图l, 1/0模块组件110——或者称为现场总线模块(FBM)——被可通信地耦接到控制模块组件108。用于在I/0模块组 件110和控制模块组件108之间实现通信的通信协议可能是多种私有/ 非私有通信协议中的任何一种。在一个实施例中，在控制模块组件108 和I/O模块组件110之间的数字数据通信通过2MBit (兆比特)HDLC 通信协议来实现。虽然在示意性例子中仅仅描绘了单个1/0模块组件 110，但是实现了本发明的控制系统可能包括许多1/0模块組件。
1/0模块組件通常结合了用于直接和/或间接与各种装置类型通 信的多种专用接口中的一个或多个，所述各种装置类型包括实现了特 定通信协议的、位于设施的分散位置处的传感器/制动器。在所迷示意 性例子中，1/O模块组件110包括基金会现场总线(Foundation Fieldbus) 1/0模块(例如，Invensys现场总线模块型号FBM228 )， 其支持在控制模块组件108和耦接到基金会现场总线网络111的现场 装置之间的通信。在示意性实施例中， 一组包含多个应用相关的可配 置参数的代表性智能现场装置114和116被连接到基金会现场总线网 络lll。现场装置114和116在控制系统的最低层操作，以测量(发送 器)和控制(定位器、电机开关等)设备活动。终端组件112将I/0模 块组件110可通信地耦接到现场装置114和116。终端组件112提供网络 111上现场装置114和116所需要的程度的功率和功率调节。
描述了可能结合有实现本发明的系统管理HMI应用200的示例性 网络环境之后来关注图2，图2描绘了与系统管理HMI应用200相关联 的一组示例性部件及它们大概的关系，其有助于在HMI应用200和人 类用户201之间经由HMI呈现部件203的交互。
系统管理配置数据库202包括系统管理HMI应用200所使用的数 据源和接收方(sink)的标识和地址。系统管理配置数据库202中的信 息包括设备数据类型及其关系(即，它们的层次链接)的指示符，其 驱动由系统管理HMI呈现部件203展示的相对应的用户界面显示。
系统管理HMI应用200通过过程控制系统设备数据处理器204接 收对有关过程控制系统设备参数的更新。处理器204然后通过过程间 通信(例如，请求/响应对和未经请求的告警消息)与作为来自HMI应用200的数据/命令的源/接受者的内部部件206通信。内部部件206然 后与控制系统设备通信，以接收状态信息并执行由用户201通过HMI 应用200启动的命令。
在数据库202内定义的过程控制系统管理树的元件之间规定的父 子关系有助于将告警从最具体的层向上传播到节点树的顶点，该节点 树的顶点代表其状态由用户通过HMI应用200来监控和/或控制的设 备。当与特定的被管理的过程控制设备/装置相关联的告警被设定(例
如，现场总线模块或现场装置处于"故障状态，，)时，管理树中与该过 程控制设备相关联的特定节点被设定为告警状态，作为由下面将进一 步描述的HMI应用200实现的告警传播功能的结果，导致树上至少一 个被显示的节点的显示状态改变。因此，如果与告警中的特定设备相 关联的节点当前未被显示，则其被显示的祖先节点之一变成告警显示 状态。然后，用户201下降(drill down)—个或多个层次树层，直到告 警源暴露出来供用户201选择为止。
系统管理HMI应用200 GUI支持与在I/A SERIES SYSTEM MANAGEMENT DISPLAY HANDLER (1/A系列系统管理显示器处 理器)中所呈现的那些相同的普通设备信息呈现和设备管理动作能 力。系统管理HMI应用200 GUI支持观看设备的健康状况和性能，所 述设备包括例如网络交换机、FBM、现场装置、集成装置、以及站 中的性能计数器。HMI应用200 GUI支持应答与设备相关联的告警。 系统管理HMI应用200 GUI支持提交改变动作/命令给设备，包括例如 发布以下用途的命令禁止/启用告警、执行检查点操作、重新启动、 更新EEPROM、启用/禁用上载/下载、以及启用/禁用报告。在设备控 制块(ECB)和现场总线通信;漠块(FCM)的情况中，系统管理HMI 应用200 GUI支持提交例如以下用途的命令更新EEPROM、上线/ 离线、启用/禁用交换总线、启用/禁止装置告警、交换功能。HMI应 用200 GUI还支持对站(基于站的类型)和ECB的离线诊断。此外， HMI应用200 GUI支持校准智能现场装置。
转向图3，其描述了示例性的用户界面，该用户界面示出图形用户界面所支持的各种用户界面元素/功能，其提供用于系统管理HMI 应用200的增强的数据访问和导航能力。示例性GUI包括导航窗格300, 其呈现层次树视图，以浏览过程控制系统设备信息并通过组合使用图 标、文本、颜色和视觉效果(例如，闪动)来指示状态。图7中提供 了相似的树的放大视图，以更清楚地描绘状态图标，该状态图标被呈 现在部件节点旁边以标识当前状态。
GUI还包括特定于部件的信息区域302，其用来显示与在导航窗 格300中显示的所选择的节点对应的多种通用和特定信息。在一个示 意性实施例中，特定于部件的信息被组织成"General information (通 用信息)"、"Connections (连接)"和"Counters (计数器)"集合， 通过选择三个被相应地标记的控件303 (例如，按钮、标签等)之一 来访问这三个集合。这组集合随不同的实施例而不同。例如，另一个 可能的集合包括一组关于诊断的信息，其提供对一组关于离线诊断的 部件参数的访问。除了呈现当前状态/配置信息以外，信息区域302还
信息。确认之后，HMI应用200通过数据处理器204将改变的数据发送 给适当的设备。
在图3所示的示意性例子中，在信息区域302中显示的特定于部件 的信息对应于响应于用户在控件组303中选择"General information
(通用信息)"控件而展示的信息。通用信息显示模式包括当前选择 的在导航窗格300中描绘的设备节点的详细状态和配置信息。在示意 性实施例中，被选择的部件的通用信息被分成子集合，其被显示在设 备状态窗格304、设备配置窗格306和交换机连接窗格308内。应当注 意，信息的类型和将参数分组到信息区域302中的特定窗格，是根据 正被访问的部件的类型而限定的。因此，为被选择的控制处理器
(ZCP703 )在区域302中显示的内容和信息分組是示例性的。 "Counters (计数器)，，和"Connections (连接)"显示模式在下述图4 和图5中通过另外的例子来描绘。
图3所示的示例性HMI应用200 GUI还包括附件窗格区域310 ，其与为单个组件提供信息的信息窗格302相对，为可能很多的部件选择 性地呈现多个歹'J表，包括消息(messages )、告警(alarms)、被 禁止的(inhibited)部件、搜索(search)列表、监视(watch)列表、 以及系统监控日志(SmoiiLog)。附件窗格区域310帮助呈现过程控 制系统的多个部件的特定类型的信息。在下面描述附件窗格区域310 中呈现的多个部件信息的类型。
菜单栏312提供对多种标准WINDOWS支持的动作的访问。 下面描述的工具栏314提供对系统管理HMI 200的GUI所支持的 特定功能的直接访问。而且，状态栏316向用户提供关于工作站连接 性的即时状态4言息(例如"AWSMOl connected (AWSM01已连接)") 和最新的系统管理消息——包括从其它子系统接收到的瞬时消息。下 面进一步描述图3所示的系统管理HMI应用200的示例性GUI的各个 区域。
导航窗格300显示一个可折叠树(以减少显示节点的数量)，其 包括一组代表过程控制系统的各个物理部件之间的层次物理/逻辑关 系的节点。示例性过程控制系统/网络包括站、控制处理器、现场1/0 模块和现场装置。通过逻辑域和/或通过连接到网络交换机而物理地配 置，过程控制系统/网络在导航窗格300内以树的形式被图形化地呈现 给用户。在导航窗格上呈现的系统层次树视图的形式和内容都由在系 统^L置期间安装在数据库202中的系统配置定义来管理。
在导航窗格300中显示的层次树以多种可选的排序准则中适合当 前监控维护任务的任何一种来呈现。然后，由用户选择的排序准则被 应用在所述层次的每一层。特定的排序准则包括
按字母顺序排序的系统监控域
逻辑(由系统监控器分配)
物理(由交换机附接)
按名称排序的部件(默认排序准则)
按类型排序的部件
按名称顺序将导航窗格排序应当是默认的在一个示例性实施例中，当用户选择SMON按钮320时，展示逻 辑视图。在逻辑视图中，系统监控域的名称被显示在所显示的树的最 高层。所包含的设备节点按照其逻辑/功能关系被显示在导航树层级的 较低层。例如，系统监控域(例如，SYSMN1)位于层次的顶层。展 开系统监控域节点，将露出包含在其域内的一组设备。因而，树的第 二层包括连接的工作站(例如，AWSM03)和控制处理器(例如， FCP805、 ZCP703等)的組合。对于控制处理器(例如，ZCP703 ), 在每个控制站节点下方有一个小块图标，其露出相同的名称，代表站 的主FBM，该主FBM是管理与附接的FBM的通信的设备控制块(主 ECB)。 一组现场I/0装置(例如，FBM和FCM)在下一层净皮连接到 主FBM节点。
可替换地，当交换机(Switch)按钮322被选择时，网络交换机 被显示在最高层，并且导航窗格300的交换机视图描绘位于最高层并 连接下面的站和装置的网络交换机部件。交换机视图示出物理地连接 到相同网状网络交换机装置的设备。
继续参考导航窗格300,系统管理HMI应用200的GUI包括多个特 征，用以通过在显示的树视图中一个或多个节点处用直观指示符突出 显示异常(例如，告警)，来增强用户识别可能的问题的能力。这样 的指示符的例子包括多种格式，诸如改变标签(tag)颜色或系统部件 的其它图形表示，以确保在所代表的设备的正常和不正常操作状态之 间的区别。区别的例子包括颜色、形状(更改或替换先前显示的部件 图标/表示)和文本。
除了通过修改与改变的部件相对应的节点来用图形表示告警或 其它状态变化，导航树的功能还支持通过将改变状态传播到层次树中 隐藏节点的至少一个祖先，来指示该隐藏节点中重要的条件改变(例 如，故障部件或告警)。在一个示例性实施例中，这样的状态改变被 传播到所显示导航树的最高层。将在下面参考图7和图8进一步描述该 传播特征。打开在较高层节点下的一组分支，将露出在下一层的状态 改变的源。当在处于异常状态的每个节点处打开更深的层时，用户由在下一层处于告警状态的另一个节点来引导。异常状态的例子包括 故障、未应答的告警、禁止、以及未响应。在可替换实施例中也有其 它异常状态类型。
进一步地，导航窗格300支持通过上下文菜单访问特定于节点的 动作。因而， 一旦用户标识了需要对其采取动作(例如，应答告警) 的节点，在许多情况下，用户就通过调用节点的上下文菜单并随后选 择由上下文菜单呈现的功能之一来访问用以采取期望的动作的实用 程序(utility) /操作。
工具栏314包括一組控件(例如，按钮、查询字段、图标等)， 所述控件提供对经常使用的、HMI应用200所支持的功能的访问。举 例而言，工具栏314区域包括时钟和日历图形界面，以及标识主计时 器站(例如，AWSM01)的字段。遍历(traversed)节点窗口317描 绘了一组图标，其对应于在导航窗格300中显示的树上的当前所选节 点处结束的节点选择路径，其中所述当前所选节点与在信息区域302 中的当前显示信息相对应。遍历节点窗口图形化地描绘了沿导航窗格 300中所显示的树向下的用户导航路径。用户可选择任何所显示的图 标以在区域302中展示相应的信息，并且可用作导航窗格300的替换 物，来选择感兴趣的部件/节点。
工具栏314还包括支持"Go to:(转到)"类型搜索功能的查询 框和控件，所述"Go to:"类型搜索功能有助于在导航窗格300的树视图 中通过名称(例如，Letterbug)定位并选择部件。与提供结果列表不 同，"Go to:"搜索功能遍历系统部件信息记录组以查找与所提供的名 称相对应的记录。 一旦定位了所期望的部件，该部件的相关信息自动 显示在信息窗格302中。可"隐藏，，工具栏314，以〗更为附件窗格、导航 窗格和/或特定于部件的信息窗格提供额外的空间。
信息窗格302显示关于在导航窗格300的层次树上表示的单个部 件的详细信息。实际上，访问系统部件的内容以在信息窗格302中显 示的最容易的途径之一是通过在导航窗格300中的层次树上选择(例 如，双击)该节点。其信息可显示在信息窗格302中的可选择的系统
19设备的例子包括站、现场总线模块、现场装置、集成外围装置或网 络交换机。
进一步地，如同前面提到的那样，与在信息区域302中显示的特 定所选部件相关的可能大量的信息被分成三个通用集合，其对应于 General (通用)、Connections (连接)和Counters (计数器)控件 303，以有助于其在区域302的有限空间内的显示。上面描述了 "General (通用)，，信息集合。转向图4，示出当处于"Counters (计数 器)"信息集合显示模式时，信息区域302的示例性显示。在示意性实 施例中， 一组计数器类别400被呈现在信息区域302中。每一个可选类 别(可以同时选择可能的多个类别)对应于一组特定的与网络通信协 议层相关的计数器。计数器值以表格格式显示，该表格格式包含例如 才示i口、以下内容的列计数器名称(counter name )、当前值(current value)、 前一值(previous value )、 最低值(lowest value )和最高 值(highest value)。这些计数器信息类型是示例性的，在可替换实 施例中将呈现其它类型的计数器参数信息。在一个示意性实施例中， HMI应用200支持指定计数器的刷新行为，包括按要求刷新、仅刷 新某些参数、周期性地刷新全部或部分所显示参数。复位控件还将复 位所有或各个单独的计数器。
转向图5，示出当处于"Connections (连接)"信息集合显示模式 时，信息区域302的示例性显示。在一个示意性实施例中，通过在 "Name (名称)，，列中命名被连接的实体来标识在所选的部件和其它 系统部件之间的一组连接。其它列为每个连接显示以下内容连接类 型(connection type )、当前状态(current status )、操作模式(operating mode)(例如，在线(online )/离线(offline))以及故P章状态(failed state)。该连接相关信息的列表是示例性的。在可替换实施例中提供 其它连接参数。
描述了特定于部件的信息区域302之后，重新关注附件窗格310， 描述在附件窗格区域310中为多个系统部件呈现的一组示例性信息类 型。参考图3，由过程控制系统管理内部部件206生成关于任何各个系统部件的消息(例如，情报和告警)。该消息被转发给系统管理HMI 应用200并被显示在状态栏316中。但是，随后的消息重写先前的消息。 在一个示例性实施例中，消息列表被存档，直至被有条件地移除为止 (例如，基于每次会话，直到由用户清除，当循环緩存被填满时)。 当用户在附件窗格310的顶部选择"Messages (消息)"控件时，呈现 消息列表(可能经过滤)。除了消息本身，每个消息列表条目将包括 时间戳。
在附件窗格区域310中的"Alarms (告警)"控件^L用来调用^f吏用 户能够检查(review)系统告警列表的实用程序。再次参考图3，当在 监视模式下操作时，附件窗格区域310显示来自多个系统部件的告警 消息列表。在示意性实施例中，告警图形用户界面包括一组用于规定 以下内容的列应答状态、索引号、数据/时间戳、告警消息的源站、 发生告警的部件的路径(用于将告警传播到导航窗格300中的树上的 祖先)、以及告警消息。该用户界面支持选择并应答单个告警、所有 未决的告警、以及特定类型的告警(例如，缆线连接告警)。
在附件窗格区域310中的"Inhibited (禁止)"控件被用来调用用 于列出所有其告警被禁止的部件的实用程序。而且，当呈现与禁止模 式相对应的用户界面时，附件窗格区域310将支持用户选择并启动特 定的列出的告警。
HMI应用200的附件窗格区域310所支持的"Search (搜索)"控件 提供对一个实用程序的访问，该实用程序使用户能够基于一条配置信 息搜索部件，然后导航到该部件的信息。参考图6，提供了当用户选 择"Search (搜索)"控件时在附件窗格区域310中生成的示例性图形 用户界面。该搜索实用程序界面在搜索定义窗格600中呈现一组可搜 索的类别，其使用户能够规定一个或多个搜索字符串，所述搜索字符 串将控制随后对在系统管理配置数据库202中维护的系统部件记录的 搜索。虽然示意性实施例将搜索限制在配置数据库中的信息，但是可 替换实施例包括搜索动态的运行时数据库。
如图6所示的示例性搜索实用程序支持针对部件的多种搜索参数，包括类别(category)(例如，控制处理器、FBM等)、类型 (type)(例如，ZCP、 FCP等)、名称( name)、相关联的系统监 控器(associated system monitor)、 相关联的交换机(associated switch )、引导主机(boot host)、以及FT (容错)状态(FT state )。 而且，在提供文本字符串的字段中，搜索功能还支持通配标志符 (designator)。当用户完成了搜索定义，"Search (搜索)，，按钮被 选择以提交供处理的查询。用户定义的搜索准则由系统部件信息数据 库来处理。用户可以通过选择"Stop (停止)，，按钮来停止查询。
一组结果。结果字段610返回匹配部件记录列表。在示意性实施例中， 返回的结果包括部件名称、直观的(例如，基于图标的)当前状态指 示符、部件类型(type)、以及部件路径(path)。路径被传递给与 导航窗格300相关联的记录访问功能(类似于用户在导航窗格300中选 择节点)，以根据用户对结果字段610中条目的选择而自动访问所选 择的部件的相应信息。所选部件的内容然后被显示在信息窗格302中。 在附件窗格区域310中的"Watch (监视)"控件被用来调用用于 使用户能够观察多个计数器数据源所支持的计数器的实用程序，所述 区域310包括在多个不同的站上运行的部件。再次参考图4，当在监视 模式操作时，附件窗格区域310为一组不同部件显示一组用户指定的 被监视的计数器。首先通过选择一个在信息窗格302中列出的计数器 而指定附件窗格区域310中被监视的计数器。然后，响应于用户选择 在附件窗格310中的监视按钮400，所选的计数器被添加到在附件窗格 310中显示的被监视的计数器列表。即使在从导航窗格300中选择另一 个装置以显示新的部件计数器之后，HMI应用仍将继续跟踪所选的计 数器。信息区域302和附件窗格区域310中显示的计数器信息类型取决 于部件类型，并且根据系统管理HMI应用200的可替换实施例而变化。 关于刷新在附件窗格310中显示的计数器值，示例性实施例支持多种 刷新模式/命令，其包括按要求读取模式和周期更新模式。当在"Watch (监视)"模式操作时，窗格区域310为每个指定的计数器显示下列信息计数器名称(counter name )、 当前值(current value )、 最大 值(maximum value)、最小值(minimum value )，以及源名称(source name)。而且，在一个可替换实施例中，附件窗格区域310的监视 (Watch)模式支持在计数器上设定阈值限制，以及在用户界面上的 监视(watch)控件上包括直观指示(例如，按钮/标签闪动、改变颜 色等)。
在附件窗格区域310中的"SmonLog (Smon日志)"控件被用来 调用使用户能够观察并清除系统监视器的日志文件内容的实用程序。
转向图7，以放大的形式提供在导航窗格300中显示的增强的层次 部件树的另一个示意性例子，以有助于描述HMI应用200的部件树节 点的补充，其包括多种状态指示符，以及进一步说明在导航树上传播 异常给父节点的能力。图8提供了图例窗口800，其提供对导航窗格300 中的部件树视图上所支持的不同类型的状态指示符中每一个的简短 解释。图例窗口800根据用户请求而展示(通过菜单栏312上的帮助 (help)菜单项)，以帮助解释结合在导航窗格中的部件显示中的各 种状态指示符。
将在描述图7中所示的示意性导航树部分之前，描述图8中每个符 号的含义，作为在示意性实施例中所支持的各种状态指示符的指南。 在该示意性实施例中，图例(Legend) 800定义了图标符号，其基于 符号图形、文本和/或颜色来表示唯一的状态/告警条件。
首先，在图例窗口800的左栏描绘了一组设备图标。设备图标在 导航树上逐个节点地进行分配。
SMON图标代表系统监控域，其对应于被监控的系统设备的逻辑关联。
AW图标代表工作站。工作站位于层次导航窗格树的第二层。 WP图标代表工作站。工作站位于层次导航窗格树的第二层。示 意性例子包括两种类型的控制处理器/站图标。 CP图标对应于非冗余的控制处理器布置。 包括小的上标2的FT CP图标指示容错控制处理器。Switch (交换机)图标代表在导航树层次的"交换机(switch)" 视图中的以太网交换机。
Switch Port (交换机端口 )图标没有用在树视图中。但是，当用 户选择了交换机时，它用于在信息窗格中代表交换机。
位于树中的每个控制站下方的Primary FBM (主FBM )图标代 表站的主FBM，其是管理与附接的FBM的通信的设备控制块。图标右 侧的auto、 SwA和SwB修饰符(modifier)指示容错通信总线布置中 的部件配置。
FCM图标代表将控制处理器连接到在容错总线配置中的现场总 线模块的现场总线通信模块。FCM图标的外观被修改以指示正在使用 哪个总线。
FBM图标代表连接到主FBM或FCM的现场总线模块。FBM图标 右边的标记(label)指示在FBM和其主才几之间的通信状态。 Device (装置)图标用于代表附接的智能现场装置。 Peripheral (外围设备)图标代表计算机外围设备，诸如打印机 和报警器面板。
描述了代表过程控制系统中部件的图标之后，描绘位于图例窗口 800的右栏上的一组状态指示符，其用于指示所呈现的部件的状态。 通常，系统管理HMI应用200 GUI通过将符号附加到设备图标的左上 角，并且如果在特定设备的配置对话框中检查到Enable(启用)闪烁， 则将设备名称用颜色标记(color-code)，从而指示设备的健康状况。 类似地，通过将符号附加到设备图标的左下角来指示与特定设备相关 联的告警状态。这里描述的状态指示方案用于导航窗格300、遍历节 点窗口317、 Connection (连接)显示模式信息窗格302、以及在附件 窗格310的Search (搜索)模式显示中的结果表。下面对状态指示符 的描述示出了符号、文本、闪烁和颜色标记如何用来与代表特定系统 设备的图标结合，以直观地表示告警状态和指示设备健康状况。如上 面提到的那样，异常和告警状态沿着导航窗格300中的树的层次向上 传播。因此，异常状态可指示异常位于显示异常状态指示符的节点中
24或者其可能隐藏的子节点之一中。不具有下面描述的异常状态指示符 的设备图标代表正常情形。
关于告警状态
Unacknowledged (未应答)图标指示，在所代表的设备处或者 在附着在导航窗格300的树的较低层的连接设备处有未应答的告警。 如果启用了闪烁，则设备的名称标签将闪动。未应答的告警状态从其 源设备传播到所有的祖先节点。
Inhibited (禁止)图标指示，告警在特定装置上被禁止。禁止告 警状态不传播到导航树上的其它节点。
关于设备健康状况
Warning (警告)图标指示，有附接到当前图标所代表的设备的 至少一个子装置处于异常状态。
Failed (故障)图标指示，特定节点所代表的设备发生了故障。 设备的故障状态被传播到父设备(例如，控制处理器)并以Warning (警告)图标的形式显示在该父设备的图标附近。在任何层的设备故 障都被传播并且在相应的SMON (系统监视器)图标的附近显示为 Failed (故障)图标。
Unknown (未知)图标指示，与节点相关联的特定设备的当前 状态目前未知。
OffLine(离线)图标指示，特定节点所代表的设备目前离线。
有大量的连接性状态指示符被支持，以表示在冗余、容错网络链 路布置中的通信状态。其包括
Bus A ( or B ) Enabled (总线A (或B )被启用)图标指示操作 者指定的总线选择。
Bus Auto Select (总线自动选择)图标指示自动总线选择状态/模式。
Cable A ( or B or AB ) Inhibited (线缆A (或B或AB )被禁止) 图标指示，是否通过禁止在第二总线上的通信，来迫使通信仅通往两 条可能的通信路径中的一条。Cable Fault (线缆错误)图标指示线缆错误。
Cable A ( or B or AB ) Failed (线缆A (或B或AB )故障)图标 表明，在容错线缆配置中特定的一条线缆失败或两条线缆都失败。
Receiver A ( or B ) Failed (接收器A (或B)故障)图标表明， 在一个设备网络接口上的接收器之一 出现了故障。
系统管理HMI应用200 GUI利用多种符号和文本来指示系统设 备的健康状况变化。除了标记有问题的设备之外，设备健康状况变化 被传播到与有问题的设备相关联的父设备和系统监控器节点。转向图 7，图7提供了导航窗格300的一个示例性部分，作为系统设备监控器 如何显示所传播的状态以使得即使在导航窗格300中没有暴露出错误 源，也将直观显示处于层次的较低层的故障的例子。
在该特定的例子中，树图示出故障从系统的最低设备层到系统的 最高层(逻辑系统监控域AQ2SMN)的传播。如何传播故障指示符的 规则取决于设备，并且不是这里公开的HMI应用200的逻辑的一部分。 HMI应用200收集故障指示符信息，并显示适当的指示以帮助用户导 航到可能要在该处采取动作的有问题的设备部件。因而，HMI应用200 对现有的基础结构进行调节(leverage),以在系统中传播告警和其 他故障指示，并以显示在导航窗格300中的系统状态树的适当节点附 近的明确的状态图标的形式来报告信息。
继续参考图7，从系统监控域层(AQ2SMN)向下， 一个具有"X" 指示符的圓圏表示所包含的设备有错误。星号(*)表明错误尚未被 应答。系统监控器自身不可能出错，这是因为他们是设备的逻辑集合。 但是，系统监控器节点(导航树的最高层)指示符反映出所包含的装 置的最严重的状态。
在站层示出两处故障，在控制处理器站上的第一个故障显示一个 未应答的警告(FCP200)，以表明附接的外围设备或子设备发生了 故障。控制处理器上没有显示红色的故障符号，因为这将表明站本身 发生了故障。在站(FCP200 )下面， 一组附接的现场总线模块之一 发生了故障(FCP204)。如果现场总线模块所包含的装置发生故障，则在装置上显示红色故障指示符，并在现场总线模块上显示黄色的警
告指示符。在工作站(AQUA03)上指示有附接设备的未应答的错误。 它显示黄色警告指示符和星号。如示例性实例所示，系统监控HMI应 用200的导航树方面通过利用图形状态表示(例如，图标)，并通过 在导航窗格的最高(系统监控域)层显示所传播的状态，来提供增强 的通知能力。
上面讨论的结构、技术、用户界面和相关的益处都仅仅是由在计 算机上执行并在计算机可读介质上以计算机可执行指令的形式存储 的软件来实现的本发明的示例性实施例。由于本发明的原理可应用到 许多可能的实施例，应当认识到，这里根据附图所描述的实施例仅仅 是示意性的，并且不应当被认为是对本发明范围的限制。所说明的实 施例可以在配置和细节上加以修改而不背离本发明的精神。而且，本 领域技术人员将认识到，所公开的原理不限于任何特定的局域网络协 议和/或拓朴。因此，这里描述的本发明可以有所有可在所附的权利要 求及其等价形式的范围内的实施例。
权利要求
1. 一种系统管理图形人机界面(HMI)应用，包括多窗格界面，用于呈现与控制系统部件的操作状态有关的信息，所述多窗格界面包括包括层次树的导航窗格，所述层次树包括与控制系统设备相对应的节点；以及特定于部件的信息窗格，用于提供与所述导航窗格上的所选节点相对应的详细信息，其中所述详细信息包括诊断信息。
2. 如权利要求1所述的系统管理图形HMI应用，其中所述多窗格 界面还包括附件窗格，用于提供与所述导航窗格上表示的一组部件相对应的 集中信息。
3. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格显示由过程控制系统管理内部部件先前发布的消息的列表。
4. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格显示与在所述导航窗格中表示的该组部件相关联的告警的列表。
5. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格显示来自所述导航窗格中表示的该组部件的、具有禁止告警状态的 部件的列表。
6. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格提供对搜索实用程序的访问，所述搜索实用程序用于基于搜索准则 定位部件，然后导航到一组满足所述搜索准则的部件中的一个部件的 信息。
7. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格显示针对与在所述导航窗格中表示的该组部件相关联的一组不同 部件的、 一组用户指定的被监视的计数器。
8. 如权利要求2所述的系统管理图形HMI应用，其中所述附件窗 格提供对系统监控器日志实用程序的访问，所述系统监控器日志实用 程序使用户能够观察并清除系统监控器的日志文件的内容。
9. 如权利要求1所述的系统管理图形HMI应用，还包括 搜索功能，用于支持定义搜索查询、提供结果以及在信息窗格中为所选部件自动展示在结果中提供的详细部件信息。
10. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 功能遍历与在所述导航窗格中显示的所述层次树上表示的系统部件 相对应的一组记录，并且当定位了与所述搜索查询相匹配的记录时在 所述信息窗格中显示详细部件信息。
11. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 查询规定系统部件的名称。
12. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 查询规定系统部件的类别。
13. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 查询规定系统部件的类型。
14. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 查询规定网络位置。
15. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 查询规定相关联的系统监控器。
16. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 功能将所述搜索查询应用到包括与在所述层次树中表示的所述系统 部件相对应的记录的配置数据库。
17. 如权利要求9所述的系统管理图形HMI应用，其中所述搜索 功能结果包括与满足所述搜索查询的部件记录相对应的列表，并且其 中所述列表上的每个条目包括到对应的部件信息的链接，所述链接有 助于自动检索并显示所选条目的信息。
18. 如权利要求1所述的系统管理图形HMI应用，其中所述层次 树包括图形状态指示符，所述图形状态指示符显示在与所述图形状态 指示符相关联的设备节点附近。
19. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中所述图形 状态指示符通过状态图标来指示状态。
20. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中所述图形 状态指示符通过显示的文本来指示状态。
21. 如权利要求18所迷的系统管理图形HMI应用，其中所述图形 状态指示符通过颜色来指示状态。
22. 如权利要求18所迷的系统管理图形HMI应用，其中所述图形 状态指示符通过动画直观效果来指示状态。
23. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中由图形状 态指示符来指示故障状态。
24. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中由图形状 态指示符来指示未应答的告警状态。
25. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中由图形状 态指示符来指示禁止告警状态。
26. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中由图形状 态指示符来指示未响应状态。
27. 如权利要求18所述的系统管理图形HMI应用，其中由图形状 态指示符来指示容错网络链路布置的网络连接性状态。
28. 如权利要求1所述的系统管理图形HMI应用，其中所述层次 树包括处于所述层次树的最高层的逻辑监控器节点，并且其中在所述 层次树的较低节点处所表示的设备的当前状态从所述较低节点沿着 所述层次树的分支向上传播到所述逻辑监控器节点。
29. 如权利要求28所述的系统管理图形HMI应用，其中在所述较 低节点处的故障异常状态传播到在所述层次树上的父设备节点，并且 所迷故障异常状态在所述父设备节点处被显示为告警状态。
30. 如权利要求28所迷的系统管理图形HMI应用，其中故障异常 状态传播到在所述层次树上的所述逻辑监控器节点，并且所述故障异 常状态在所述逻辑监控器节点处被显示为故障状态。
31. 如权利要求28所迷的系统管理图形HMI应用，其中所述逻辑监控器节点指示符表示子设备节点的最严重异常状态。
32. 如权利要求28所述的系统管理图形HMI应用，其中未应答告 警状态被传播到所述较低节点的所有祖先节点并由所述所有祖先节 点显示。
33. 如权利要求28所述的系统管理图形HMI应用，其中与所述层 次树的较低节点相关联的设备的异常状态被传播到在所述层次树上 的至少一个当前显示的节点，并由所述至少一个当前显示的节点直观 地描绘。
34. 如权利要求28所述的系统管理图形HMI应用，其中所述HMI应用基于下列内容显示状态图标所提供的与所述层次树的节点相关联的过程控制系统设备状态 信息；以及一组在设备的当前状态和在所述层次树上的对应节点的显示特 征之间的定义关系。
全文摘要
本申请描述了一种用于过程控制系统的系统管理人机界面应用，该应用使用户能够观看/监控关于系统状态和性能的信息，并使用户能够启动对系统设备的操作的改变、对控制站进行检查点操作和执行诊断。系统管理图形用户界面(GUI)包括大量界面特征，该特征增强了系统状态信息对于用户的可访问性。这种增强包括在系统部件导航视图上展示可选的诊断信息(例如，在线/离线状态)。GUI还提供对多种系统信息的访问，所述多种系统信息包括告警、消息、被监视的系统管理参数以及在系统管理导航树中显示的符号的图例。其它增强包括用于在系统中快速定位设备以展示详细信息的搜索功能、用图标显示设备状态的导航树、以及将错误状态向上传播至导航树的最高层。
文档编号G06F3/00GK101460909SQ200780020698
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B·J·拜瑞, K·L·盖瑞森, M·D·恩顾彦, N·M·K·默蒂, T·D·谢雷尔, 小多纳德·J·威兰德 申请人:因文西斯系统公司