专利名称：具有改进的用户界面的手持现场维护设备的制作方法
具有改进的用户界面的手持现场维护设备
背景技术：
手持现场维护工具是已知的。这种工具在过程控制和测量工业上非常有用，允许操作者在给定的过程安装中方便地与现场设备进行通信和/或协商。这种过程安装的示例包括:石油、制药、化学、制浆、以及其它流体处理安装。在这种安装中，过程控制和测量网络可以包括几十甚至几百个各种现场设备，这些设备需要定期维护，以确保正常工作和/或被正确校准。此外，当在过程控制和测量安装中检测到一个或多个错误时，手持现场维护工具的使用允许技术人员在现场迅速诊断这些错误。手持现场维护工具通常用于配置、校准并诊断与使用数字过程通信协议的智能现场设备相关的问题。由于至少一些过程安装会涉及高度挥发性、或甚至爆炸性环境，通常对于现场设备和与这种现场设备一起使用的手持现场维护工具来说，符合本质安全要求是有益的、或甚至是必需的。这些要求有助于确保符合其的电子设备甚至在故障条件下也将不产生点燃源。本质安全要求的一个示例在由Factory Mutual Research在1998年 10 月发布的以下文献中提出:APPR0VAL STANDARD INTRINSICALLY SAFEAPPARATUSAND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II and III，DIVI SION NUMBER IHAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610。符合本质安全要求的手持现场维护工具的不例包括可从Emerson Process Management of Austin, Texas出售的具有商业名称Model 475 Field Communicator的手持现场维护工具。
发明内容
本发明提供了一种手持现场维护工具。该手持现场维护工具包括被配置为与现场设备进行通信的过程通信模块。该手持现场维护工具还包括显示器和用户输入设备。控制器与该过程通信模块、用户输入设备和显示器耦合，并被配置为在显示器上生成基于任务的现场维护操作的列表，并接收选择基于任务的现场维护操作的用户输入。该控制器被配置为使用与所选任务相关的快速按键序列来自动遍历现场设备的菜单。本发明提供了用于创建基于任务的现场维护操作的方法。本发明还提供了与现场设备菜单进行交互的方法。
图1A和IB是本发明的实施例特别有用的手持现场维护工具的图示；图2是本发明的实施例特别有用的手持现场维护工具的图示；图3是根据本发明实施例的手持现场维护工具的示意性系统框图；图4是根据本发明实施例的说明性地示出了具有在设备描述中使用的类型的代表性菜单层次的图示；图5是根据本发明实施例的使用手持现场维护工具来提供基于任务的现场维护的方法的流程图；图6是根据本发明实施例的创建用户生成的任务的方法的流程图；以及图7是根据本发明实施例的在手持现场维护工具上提供菜单地图的方法的流程图。
具体实施例方式图1A和IB是与现场设备20、23耦合的手持现场维护工具22的图示。如图1A所示，手持现场维护工具22包括与测试导线30、32分别耦合的一对端子25、27，测试导线30、32然后与现场设备20的端子24耦合。端子24可以是允许这种手持现场维护工具与设备20耦合并与设备20交互的专用端子。使用端子25、27与现场设备耦合示出了手持现场维护工具22与现场设备20之间有线连接的示例。图1B示出了手持现场维护工具22与同现场设备23耦合的过程控制环路34直接耦合的可选设置。在任一情况下，手持现场维护工具与现场设备之间的有线连接允许手持现场维护工具与期望的现场设备20、23相交互。图2是与无线现场设备104相交互的手持现场维护工具102的图示。系统100包括与现场设备104通信的手持现场维护工具102。手持现场维护工具102经由通信链路114与现场设备104通信耦合。通信链路114可以采用任何适合的形式，包括如图1A和IB所示的有线连接、以及当前正在使用或正在开发的无线通信技术。手持现场维护工具102允许技术人员与现场设备104相交互，以配置、校准和/或诊断与使用诸如FOUNDATION Fieldbus,Profibus和/或HART 协议之类的数字过程通信协议的现场设备104相关的问题。诸如工具102之类的手持现场维护工具可以用于保存来自诸如现场设备104之类的现场设备的配置数据。现场设备104可以是检测过程中的变量并通过过程通信环路传送与该变量相关的信息(如，压力或温度)的任何设备。现场设备104还可以是从过程通信环路接收信息并基于该信息设置物理参数(如，阀关闭)的设备。现场设备104被描述为具有与之耦合的压力集流管(manifold) 106、以及电子封装108的工业过程流体压力变送器。现场设备104仅提供用于示例的目的。现实中，现场设备104可以是任何工业设备，如过程流体温度变送器、过程流体液面变送器、过程流体流量变送器、阀控制器、或在工业过程的测量和/或控制中有用的任何其它设备。手持现场维护工具102通常包括用户界面，该用户界面包括显示器120和多个用户输入按钮122。显示器120可以是诸如有源矩阵液晶显示器之类的任何适合的显示器，或能够提供有用信息的任何其它适合的显示器。按钮122可以包括与任意数目的功能相关的任何合适的按钮布置，可以将手持现场维护工具用于该任意数目的功能。按钮122可以包括数字键区、字母数字键区、任何适合数目的定制功能和/或导航按钮、或其任意组合。图3是根据本发明实施例的手持现场维护工具的示意性系统框图。优选地，工具52符合至少一个本质安全规范，如上述本质安全规范，以有助于在可能的爆炸环境中确保安全。手持现场维护工具52包括至少一个无线过程通信模块121。无线过程通信模块121的适合示例包括根据已知的无线通信协议(如，已知的WirelessHART协议(IEC 62591))生成和/或接收正确的信号的模块。在ISA100.1la中提出了另一无线过程通信协议。尽管图3示出了单个无线过程通信模块121，但是显然可以预想，可以使用任何适合数量的无线过程通信模块，根据现有的或之后开发的各种无线过程通信协议进行通信。手持现场维护工具52还包括至少一个辅助无线通信协议模块123。无线通信协议模块123可以根据图3中的虚线框示出的选项中的一个或多个进行通信。具体地，无线通信协议模块123可以根据Bluetooth (蓝牙)规范124 (如，以类别2功率额定的Bluetooth规范 2.1) ,W1-Fi 规范 126 (如，IEEE 802.11.a/b/g/n)、蜂窝通信技术 130 (如，GSM/CDMA)、和/或卫星通信132进行通信。这些通信技术和方法允许手持现场维护工具52经由直接的无线通信或使用因特网，与无线网关或其它适合的设备直接通信。尽管图3中示出了一个无线通信协议模块123，但是可以使用任何适合数量的无线通信协议模块。无线过程通信协议模块121和无线通信协议模块123中的每一个均与控制器130耦合，控制器130还与有线过程通信模块138耦合。控制器130优选为执行在其中或在与控制器130耦合的存储器中存储的指令序列以执行手持现场维护任务的微处理器。有线过程通信模块138允许手持现场维护工具52经由端子142、144处的有线连接与现场设备物理耦合。适合的有线过程通信的示例包括高速可寻址远程传感器(HART )协议、FOUNDATION Fieldbus协议、Profibus 等。手持现场维护工具52包括用户界面模块156，用于使用显示器120和按键122生成用户界面。模块156可以包括与显示器120相交互的适合的显示驱动电路158和/或存储器。模块156还包括被配置为与按钮122相交互以接收用户输入的输入电路160。此外，在显示器120包括触摸屏的实施例中，模块160可以包括基于触摸屏接收到的用户触摸和/或手势生成控制器130的用户输入数据的电路。手持现场维护工具52可以包括促进附加功能的多个附加项。具体地，工具52可以包括位置检测模块，如GPS模块150。GPS模块150可以被配置为附加地使用广域增强系统(WAAS)以改进精度，和/或可以被配置为适当地使用差分GPS技术进行操作。模块150与控制器130耦合，以向控制器130提供工具52的地理位置的指示。尽管位置检测模块150优选为工具52的内部组件，但是也可以是使用适合的无线或有线通信协议(如，Bluetooth124、RFID 128等)的、外部的且与之通信耦合的组件。此外，尽管位置检测模块150通常被描述为GPS模块150，也可以采用基于与具有已知的固定位置的无线收发机进行无线通信的相对强度以三角测量手持现场维护工具的位置的其它技术。这种无线三角测量技术的示例包括:基于与三个或多个固定位置的WiFi通信点或接入点的通信，对手持现场维护工具52的位置进行三角测量。此外，如上所述，本发明的实施例可以包括采用一个或多个无线过程通信协议模块(如，模块121)的能力。如果可以实现与固定位置的无线现场设备的适合数量的无线交互，也可以采用这种三角测量技术。最后，尽管以上描述了为获得手持现场维护工具52的位置而提供的各种方法，但是这些方法也可以彼此结合地使用，以提供附加的精度和/或冗余。此外，工具52优选还包括与控制器130耦合的罗盘模块152，使得工具52可以指示正在指向的罗盘方向。最后，工具52还可以包括与控制器130耦合的倾斜模块154，用于向控制器130提供与工具52相对于重力的倾角相关的指示。然而，也可以预想其它轴的检测。如图3所示，手持现场维护工具52优选包括相机157。相机157优选位于手持现场维护工具52内，并被配置为获取静止和/或视频图像。此外，相机157还可以具有音频输入，以便提供具有声音的实时视频记录。事实上，基于对现场设备的电子设备描述(EDD)的理解或分析来执行手持现场维护工具52与任何现场设备之间的所有通信和交互。电子设备描述是可以结合单个现场设备使用的功能、参数、方法和菜单的详尽列表。因而，通常由现场设备的制造商来创建EDD。以人类可读的电子设备描述语言(DDL)来编写EDD，该EDD提出了用于描述现场设备可获得的数据的结构和方式、与现场设备相关联的数据的含义、可由现场设备执行的方法、与现场设备通信的格式、以及关于现场设备的用户界面信息的详尽列表，从而可以生成或以其他方式向用户呈现各种显示和菜单。通常将人类可读形式的电子设备描述语言源文件编译为二进制文件，以产生简单地被称为电子设备描述的机器可读文件。然后，通过手持现场维护工具采用该电子设备描述，以根据该电子设备描述与现场设备相交互。这种交互的一种方式包括:基于与特定现场设备相关的电子设备描述菜单信息，在显示器120上生成和呈现菜单。对于简单的现场设备，菜单可以非常简单，如指示诊断测试，或提供替换传感器的功能。然而，现代现场设备通常结合诊断、过程变量的数学分析、以及配置来执行大量操作。因而，现代现场设备的菜单已经非常复杂，并且随着新特征和功能的提供，变得更加复杂。例如，设置利用以人类为中心的设计原理编写的电子设备描述，发现利用数字按键序列(称为快速按键)的任务列表较易于用户理解。例如，如果用户想要修改由Emerson Process Management出售的压力变送器(如，3051版本7，设备描述版本9)中的标签，则由制造商描述的快速按键序列告诉用户按下按键2、2、5、1。快速按键号对应于电子设备描述中的菜单行，以及按下手持现场维护设备的键区上的号码以选择菜单项。然而，用户必须仍能访问快速安装向导，或从一些其它适合的位置找到快速按键序列。此外，用户必须仍按下正确的按键号以执行期望的任务。作为参考，以下的表I提供了针对在可从Emerson ProcessManagement ofChanhassen，Minnesota获得的Model 3051SMV压力变送器中可用的“完全补偿质量和能量流”的快速按键。
权利要求
1.一种手持现场维护工具，包括: 过程通信模块，被配置为与现场设备进行通信； 显示器； 用户输入设备； 控制器，与所述过程通信模块、所述用户输入设备和所述显示器耦合，所述控制器被配置为:在所述显示器上生成基于任务的现场维护操作的列表，并接收对基于任务的现场维护操作进行选择的用户输入；以及 其中，所述控制器被配置为:使用与所选任务相关的快速按键序列来自动遍历所述现场设备的菜单。
2.根据权利要求1所述的手持现场维护工具，其中，所述控制器存储基于任务的现场维护操作的列表和针对所述现场设备的关联快速按键序列。
3.根据权利要求2所述的手持现场维护工具，其中，所述控制器存储基于任务的现场维护操作的列表和针对至少一个附加现场设备的关联快速按键序列。
4.根据权利要求1所述的手持现场维护工具，其中，所述控制器被配置为:在所述显示器上生成图标，所述图标指示了启用基于任务的现场维护。
5.根据权利要求1所述的手持现场维护工具，其中，所述控制器被配置为:促进基于任务的现场维护操作的选择。
6.一种使用手持现场维护工具来创建基于任务的现场维护操作的由计算机实现的方法，所述方法包括: 接收用户输入，以在手持现场维护工具上创建基于任务的现场维护操作； 接收与所述基于任务的现场维护操作相关的标签； 接收所述手持现场维护工具上的多个键击；以及 存储指示所述标签和所述多个键击的信息。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括:将所述手持现场维护工具与现场设备耦合，获得所述现场设备的设备类型，以及将所述基于任务的现场维护操作与所述设备类型相关联。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括:将指示所述标签和所述多个键击的已存储的信息上载至另一设备。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括: 将所述手持现场维护工具与现场设备耦合； 接收对所述基于任务的现场维护操作进行选择的用户输入；以及 向所述现场设备生成与所存储的多个键击相对应的信号序列。
10.一种在手持现场维护工具上提供菜单地图的方法，所述方法包括: 将所述手持现场维护工具与现场设备通信耦合； 确定是否针对所述现场设备启用菜单地图视图，以及在所述手持现场维护工具的显示器上指示这种启用； 接收对菜单地图视图进行选择的用户输入；以及 显示与所述现场设备相关的菜单结构的基本图示指示。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述手持现场维护工具是本质安全的。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括:接收与所述菜单结构的基本图示指示相关的用户输入。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括:作出响应地修改所述基本图示指示。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述修改包括:缩放所述基本图示指示。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述修改包括:在至少一个方向上平移所述基本图示指示。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括:在所述手持现场维护工具上的与所述菜单结构的基本图示指示相关的用户输入 相对应的位置处，显示菜单视图。
全文摘要
本发明提供了一种手持现场维护工具(52，102)。该手持现场维护工具(52，102)包括与现场设备(22，23，104)进行通信的过程通信模块(121，138)。该手持现场维护工具(52，102)还包括显示器(120)和用户输入设备(122)。控制器(130)与该过程通信模块(121，138)、用户输入设备(122)和显示器(120)耦合，并被配置为在显示器(120)上生成基于任务的现场维护操作的列表，并接收对基于任务的现场维护操作(254)进行选择的用户输入。该控制器(130)被配置为使用与所选任务相关的快速按键序列来自动遍历(258)现场设备(22，23，104)的菜单。本发明提供了用于创建基于任务的现场维护操作(260)的方法。本发明还提供了与现场设备进行交互(300)的方法。
文档编号G06F1/16GK103119524SQ201180001612
公开日2013年5月22日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者克里斯托弗·保罗·卡恩哲思, 布拉德·诺伯特·马希奥维兹, 托德·米切尔·托彼克, 凯文·杨, 亚当·埃弗雷特·兰德 申请人:费希尔-罗斯蒙德系统公司