本申請要求2014年6月18日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/013,987的根據(jù)35 U.S.C.§119（e）的優(yōu)先權(quán)。上述臨時(shí)專利申請被整體地通過引用結(jié)合到本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般地涉及工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及一種用于最佳操作包線（envelope）的可視化的裝置和方法。

背景技術(shù)：

通常經(jīng)由基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)來控制和監(jiān)視工業(yè)過程。這些控制系統(tǒng)通常向控制工業(yè)過程的人類操作員提供信息。人類操作員可以吸收變化的過程條件并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行響應(yīng)的舒適對于工業(yè)過程的高效且安全的運(yùn)行而言常常是重要或關(guān)鍵的。

人類操作員常?？梢岳茫╤as access to）關(guān)鍵過程變量的當(dāng)前值以及有時(shí)的關(guān)鍵過程變量的歷史趨勢連同通常獨(dú)立地輸送的過程變量的期望未來目標(biāo)值的某些定義。操作員通常嘗試以使過程的效率最大化且使對過程設(shè)備的磨損最小化兩者的方式將被監(jiān)視過程引導(dǎo)至新的過程狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開提供了一種用于最佳操作包線的可視化的裝置和方法。

在第一實(shí)施例中，一種方法包括在工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)中識別與過程變量相關(guān)聯(lián)的包線。該包線由關(guān)于過程變量的上限和下限定義。本方法還包括生成圖形顯示以便呈現(xiàn)給操作員。所述圖形顯示識別過程變量的值隨時(shí)間推移的趨勢和隨時(shí)間推移的包線的上限和下限。

在第二實(shí)施例中，一種裝置包括至少一個(gè)存儲器，其被配置成存儲與工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)中的過程變量相關(guān)聯(lián)的信息。該裝置還包括至少一個(gè)處理設(shè)備，其被配置成使用所述信息來識別與過程變量相關(guān)聯(lián)的包線并生成圖形顯示以便呈現(xiàn)給操作員。該包線由關(guān)于過程變量的上限和下限定義。所述圖形顯示識別過程變量的值隨時(shí)間推移的趨勢和隨時(shí)間推移的包線的上限和下限。

在第三實(shí)施例中，一種非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包括用于在工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)中識別與過程變量相關(guān)聯(lián)的包線的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。該包線由關(guān)于過程變量的上限和下限定義。所述計(jì)算機(jī)程序還包括用于生成圖形顯示以便呈現(xiàn)給操作員的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。所述圖形顯示識別過程變量的值隨時(shí)間推移的趨勢和隨時(shí)間推移的包線的上限和下限。

根據(jù)以下各圖、描述以及權(quán)利要求，其它技術(shù)特征對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可以是顯而易見的。

附圖說明

為了更完整地理解本公開，現(xiàn)在對結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述進(jìn)行參考，在所述附圖中：

圖1圖示出根據(jù)本公開的示例性工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)；

圖2圖示出根據(jù)本公開的生成或呈現(xiàn)包含趨勢圖的圖形顯示的示例性設(shè)備；

圖3至5圖示出根據(jù)本公開的示例性趨勢圖；以及

圖6圖示出根據(jù)本公開的用于最佳操作包線的可視化的示例性方法。

具體實(shí)施方式

下面討論的圖1至6以及用來在本專利文獻(xiàn)中描述本發(fā)明的原理的各種實(shí)施例僅僅作為示例且不應(yīng)以任何方式被解釋成限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是可在任何類型的適當(dāng)布置的設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理。

圖1圖示出根據(jù)本公開的示例性工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)100。如圖1中所示，系統(tǒng)100包括促進(jìn)至少一個(gè)產(chǎn)品或其它材料的生產(chǎn)或處理的各種部件。例如，系統(tǒng)100在這里被用來促進(jìn)對一個(gè)或多個(gè)工廠（plant）101a-101n中的部件的控制。每個(gè)工廠101a—101n表示一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)施（或其一個(gè)或多個(gè)部分），諸如用于生產(chǎn)至少一個(gè)產(chǎn)品或其它材料的一個(gè)或多個(gè)制造設(shè)施。一般地，每個(gè)工廠101a—101n可實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)過程，并且可單獨(dú)地或共同地稱為過程系統(tǒng)。過程系統(tǒng)一般地表示被配置成以某種方式處理一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品或其它材料的任何系統(tǒng)或其一部分。

在圖1中，使用過程控制的Purdue模型來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)100。在Purdue模型中，“層級0”可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器102a和一個(gè)或多個(gè)致動器102b。傳感器102a和致動器102b表示可執(zhí)行各種各樣的功能中的任何功能的過程系統(tǒng)中的部件。例如，傳感器102a可以測量過程系統(tǒng)中的各種各樣的特性，諸如溫度、壓力或流速率。并且，致動器102b可以改變過程系統(tǒng)中的多種特性。傳感器102a和致動器102b可以表示任何適當(dāng)過程系統(tǒng)中的任何其它或附加部件。傳感器102a中的每個(gè)包括用于測量過程系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)特性的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。致動器102b中的每個(gè)包括用于對過程系統(tǒng)進(jìn)行操作或影響過程系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)條件的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。

冗余網(wǎng)絡(luò)104被耦合到傳感器102a和致動器102b。網(wǎng)絡(luò)104促進(jìn)與傳感器102a和致動器102b的交互。例如，網(wǎng)絡(luò)104可以傳輸來自傳感器102a的測量數(shù)據(jù)，并向致動器102b提供控制信號。網(wǎng)絡(luò)104可以表示任何適當(dāng)?shù)娜哂嗑W(wǎng)絡(luò)。作為特定示例，網(wǎng)絡(luò)104可以表示冗余IEC-61850、1EC-62439、以太網(wǎng)/IP（EIP）或MODBUS/TCP網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)104可以具有任何適當(dāng)?shù)呐渲茫T如并聯(lián)或環(huán)形拓?fù)洹?/p>

在Purdue模型中，“層級1”包括一個(gè)或多個(gè)控制器組106，其被耦合到網(wǎng)絡(luò)104。除其它事物之外，每個(gè)控制器組106可使用來自一個(gè)或多個(gè)傳感器102a的測量結(jié)果來控制一個(gè)或多個(gè)致動器102b的操作?？刂破鹘M106中的每個(gè)控制器包括用于控制過程系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。作為特定示例，控制器組106中的每個(gè)控制器可以表示運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備。

冗余網(wǎng)絡(luò)108被耦合到控制器組106。網(wǎng)絡(luò)108諸如通過向和從控制器組106傳送數(shù)據(jù)來促進(jìn)與控制器組106的交互。網(wǎng)絡(luò)108可以表示任何適當(dāng)?shù)娜哂嗑W(wǎng)絡(luò)。作為特定示例，網(wǎng)絡(luò)108可以表示一對以太網(wǎng)或冗余的一對以太網(wǎng)，諸如來自霍尼韋爾國際公司的容錯(cuò)以太網(wǎng)（FTE）網(wǎng)絡(luò)。

至少一個(gè)交換機(jī)/防火墻110將網(wǎng)絡(luò)108耦合到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)112。交換機(jī)/防火墻110可從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)向另一個(gè)傳送業(yè)務(wù)。交換機(jī)/防火墻110還可阻止一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)到達(dá)另一網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)/防火墻110包括用于提供網(wǎng)絡(luò)之間的通信的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)，諸如霍尼韋爾控制防火墻（CF9）設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)112可以表示任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，諸如一對以太網(wǎng)或FTE網(wǎng)絡(luò)。

在Purdue模型中，“層級2”可包括耦合到網(wǎng)絡(luò)112的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器級控制器114。機(jī)器級控制器114執(zhí)行各種功能以支持控制器組106、傳感器102a以及致動器102b（其可以與特定的一臺工業(yè)設(shè)備（諸如鍋爐或其它機(jī)器）相關(guān)聯(lián)）的操作和控制。例如，機(jī)器級控制器114可以控制由控制器組106收集或生成的日志信息，諸如來自傳感器102a的測量數(shù)據(jù)或用于致動器102b的控制信號。機(jī)器級控制器114還可以執(zhí)行控制控制器組106的操作的應(yīng)用程序，從而控制致動器102b的操作。另外，機(jī)器級控制器114可以提供對控制器組106的安全訪問。機(jī)器級控制器114中的每個(gè)包括用于提供對機(jī)器或其它單獨(dú)的一臺設(shè)備的訪問、對其的控制或與其有關(guān)的操作的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。機(jī)器級控制器114中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備。雖然未示出，但可以使用不同的機(jī)器級控制器114來控制過程系統(tǒng)中的不同的各臺設(shè)備（其中，每臺設(shè)備與一個(gè)或多個(gè)控制器組106、傳感器102a以及致動器102b相關(guān)聯(lián)）。

一個(gè)或多個(gè)操作員站116被耦合到網(wǎng)絡(luò)112。操作員站116表示提供對機(jī)器級控制器114的用戶訪問的計(jì)算或通信設(shè)備，其然后可以提供對控制器組106（和可能地傳感器102a和致動器102b）的用戶訪問。作為特定示例，操作員站116可以允許用戶使用由控制器組106和/或機(jī)器級控制器114收集的信息來回顧傳感器102a和致動器102b的操作歷史。操作員站116還可以允許用戶調(diào)整傳感器102a、致動器102b、控制器組106或機(jī)器級控制器114的操作。另外，操作員站116可以接收并顯示由控制器組106或機(jī)器級控制器114生成的警告、警報(bào)或其它消息或顯示。操作員站116中的每個(gè)包括用于支持系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)部件的用戶訪問和控制的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。操作員站116中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備。

至少一個(gè)路由器/防火墻118將網(wǎng)絡(luò)112耦合到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)120。路由器/防火墻118包括用于提供網(wǎng)絡(luò)之間的通信的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)，諸如安全路由器或組合路由器/防火墻。網(wǎng)絡(luò)120可以表示任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，諸如一對以太網(wǎng)或FTE網(wǎng)絡(luò)。

在Purdue模型中，“層級3”可包括被耦合到網(wǎng)絡(luò)120的一個(gè)或多個(gè)單元級控制器122。每個(gè)單元級控制器122通常與過程系統(tǒng)中的單元相關(guān)聯(lián)，該單元表示一起操作以實(shí)現(xiàn)過程的至少一部分的不同機(jī)器的集合。單元級控制器122執(zhí)行各種功能以支持較低層級中的部件的操作和控制。例如，單元級控制器122可以記錄（log）由較低層級中的部件收集或生成的信息，執(zhí)行控制較低層級中的部件的應(yīng)用程序，并提供對較低層級中的部件的安全訪問。單元級控制器122中的每個(gè)包括用于提供對過程單元中的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器或其它各臺設(shè)備的訪問、其控制或與其有關(guān)的操作的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。單元級控制器122中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備。雖然未示出，但可以使用不同的單元級控制器122來控制過程系統(tǒng)中的不同單元（其中每個(gè)單元與一個(gè)或多個(gè)機(jī)器級控制器114、控制器組106、傳感器102a以及致動器102b相關(guān)聯(lián)）。

對單元級控制器122的訪問可由一個(gè)或多個(gè)操作員站124提供。操作員站124中的每個(gè)包括用于支持系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)部件的用戶訪問和控制的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。操作員站124中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備。

至少一個(gè)路由器/防火墻126將網(wǎng)絡(luò)120耦合到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)128。路由器/防火墻126包括用于提供網(wǎng)絡(luò)之間的通信的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)，諸如安全路由器或組合路由器/防火墻。網(wǎng)絡(luò)128可以表示任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，諸如一對以太網(wǎng)或FTE網(wǎng)絡(luò)。

在Purdue模型中，“層級4”可包括一個(gè)或多個(gè)工廠級控制器130，其被耦合到網(wǎng)絡(luò)128。每個(gè)工廠級控制器130通常與工廠101a-101n中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，其可包括實(shí)現(xiàn)相同、類似或不同過程的一個(gè)或多個(gè)過程單元。工廠級控制器130執(zhí)行各種功能以支持較低層級中的部件的操作和控制。作為特定示例，工廠級控制器130可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MS）應(yīng)用程序、調(diào)度應(yīng)用程序或者其它或另外的工廠或過程控制應(yīng)用程序。工廠級控制器130中的每個(gè)包括用于提供對過程工廠中的一個(gè)或多個(gè)過程單元的訪問、其控制或與其有關(guān)的操作的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。工廠級控制器130中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備。

對工廠級控制器130的訪問可由一個(gè)或多個(gè)操作員站132提供。操作員站132中的每個(gè)包括用于支持系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)部件的用戶訪問和控制的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。操作員站132中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備。

至少一個(gè)路由器/防火墻134將網(wǎng)絡(luò)128耦合到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)136。路由器/防火墻134包括用于提供網(wǎng)絡(luò)之間的通信的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)，諸如安全路由器或組合路由器/防火墻。網(wǎng)絡(luò)136可以表示任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，諸如企業(yè)范圍的以太網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)或者較大網(wǎng)絡(luò)（諸如因特網(wǎng)）的全部或一部分。

在Purdue模型中，“層級5”可包括一個(gè)或多個(gè)企業(yè)級控制器138，其被耦合到網(wǎng)絡(luò)136。每個(gè)企業(yè)級控制器138通常能夠執(zhí)行用于多個(gè)工廠101a-101n的規(guī)劃操作并控制工廠101a-101n的各種方面。企業(yè)級控制器138還可以執(zhí)行用以支持工廠101a—101n中的部件的操作和控制的各種功能。作為特定示例，企業(yè)級控制器138可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)訂單（order）處理應(yīng)用程序、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）應(yīng)用程序、高級規(guī)劃和調(diào)度（APS）應(yīng)用程序或任何其它或另外的企業(yè)控制應(yīng)用程序。企業(yè)級控制器138中的每個(gè)包括用于提供對一個(gè)或多個(gè)工廠的訪問、其控制或與其控制有關(guān)的操作的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。企業(yè)級控制器138中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備。在本文中，術(shù)語“企業(yè)”指代具有要管理的一個(gè)或多個(gè)工廠或其它處理設(shè)施的組織。請注意，如果要管理單個(gè)工廠101a，則可以將企業(yè)級控制器138的功能結(jié)合到工廠級控制器130中。

對企業(yè)級控制器138的訪問可以由一個(gè)或多個(gè)操作員站140提供。操作員站140中的每個(gè)包括用于支持系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)部件的用戶訪問和控制的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。操作員站140中的每個(gè)可以例如表示運(yùn)行MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備。

在本示例中，歷史學(xué)家141也被耦合到網(wǎng)絡(luò)136。歷史學(xué)家141可以表示存儲關(guān)于系統(tǒng)100的各種信息的部件。歷史學(xué)家141可以例如存儲在生產(chǎn)調(diào)度和優(yōu)化期間使用的信息。歷史學(xué)家141表示用于存儲和促進(jìn)信息取回的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。雖然被示為耦合到網(wǎng)絡(luò)136的單個(gè)集中式部件，但是歷史學(xué)家141可以位于系統(tǒng)100中的別處，或者可以將多個(gè)歷史學(xué)家分布在系統(tǒng)100中的不同位置上。

如上所述，一般地經(jīng)由基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)來控制和監(jiān)視工業(yè)過程，并且這些控制系統(tǒng)通常向控制工業(yè)過程的人類操作員提供信息。根據(jù)本公開，諸如經(jīng)由操作員站116、124、132、140來生成圖形顯示以便呈現(xiàn)給操作員。該圖形顯示包括趨勢圖，其為操作員提供關(guān)鍵過程變量的當(dāng)前和歷史值的整合圖形視圖（定義趨勢）?？蛇x地可以在趨勢圖中包括過程變量的未來預(yù)測值。

該趨勢圖還包括用于過程變量的最佳操作包線的當(dāng)前、歷史以及可能未來值。操作包線由用于過程變量的上限和下限定義?？梢砸匀魏芜m當(dāng)?shù)姆绞剑ㄖT如根據(jù)定義的一組極限）來計(jì)算最佳操作包線。結(jié)果得到的包線在被過程變量本身的當(dāng)前、歷史以及可能未來值覆蓋的情況下被呈現(xiàn)給操作員。可以使用指示符來識別過程變量的值何時(shí)已下降、正在下降或者預(yù)測將下降到操作包線外部。

趨勢圖還可以包括過程變量的目標(biāo)或期望值，諸如用于過程變量的設(shè)定點(diǎn)。過程變量的目標(biāo)或期望值通常隨時(shí)間而改變，并且可以在該圖形顯示中示出過程變量的歷史和當(dāng)前目標(biāo)或期望值以及可能地過程變量的估計(jì)未來目標(biāo)或期望值。

圖形顯示可以包括用于單個(gè)變量的單個(gè)趨勢圖或用于多個(gè)變量的多個(gè)趨勢圖。當(dāng)生成多個(gè)趨勢圖時(shí)，可以在單個(gè)圖形視圖中向操作員呈現(xiàn)與關(guān)鍵過程變量整合的多個(gè)圖。在圖形顯示中示出的多個(gè)變量可以彼此相關(guān)，諸如當(dāng)變量涉及工業(yè)設(shè)施的同一單元或其它部件時(shí)。另外，可以針對多組的多個(gè)變量（諸如針對工業(yè)設(shè)施的不同單元或其它部件）生成多個(gè)圖形顯示。

此方法允許操作員更容易地識別過程變量是否正朝向違反變量的操作包線的值傾向。這然后允許操作員采取修正動作，從而干預(yù)并調(diào)整工業(yè)過程，使得過程變量保持在其包線之內(nèi)。除其它益處之外，這幫助改善生產(chǎn)效率并增加過程設(shè)備的壽命。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)（諸如經(jīng)由操作員站116、124、132、140）在視覺上且可選地可聽地通告過程變量值是否違反或被預(yù)測將違反其上限或下限。這可以以多種方式而有價(jià)值，諸如在類似于設(shè)備啟動或級別改變之類的過程變化期間。

可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)用于生成并呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)趨勢圖的功能。例如，可以將此功能實(shí)現(xiàn)為由操作員站116、124、132、140執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)軟件例程。還可以使用其它方法，諸如當(dāng)此功能被實(shí)現(xiàn)為由服務(wù)器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)軟件例程時(shí)，其可以生成圖形顯示并將該圖形顯示提供給操作員站116、124、132、140以用于呈現(xiàn)。

雖然圖1圖示出工業(yè)過程控制和自動化系統(tǒng)100的一個(gè)示例，但是可對圖1進(jìn)行各種改變。例如，工業(yè)控制和自動化系統(tǒng)出現(xiàn)各種各樣的配置。圖1中所示的系統(tǒng)100意圖舉例說明其中可以使用趨勢圖的一個(gè)示例性操作環(huán)境。然而，圖1并不使本公開局限于任何特定配置或操作環(huán)境。并且，在本專利文獻(xiàn)中描述的趨勢圖可以被用于各種目的，并且不一定需要被用來允許人類操作員手動地調(diào)整工業(yè)過程。

圖2圖示出根據(jù)本公開的生成或呈現(xiàn)包含趨勢圖的圖形顯示的示例性設(shè)備200。設(shè)備200可以例如表示被用來生成至少一個(gè)趨勢圖的圖1的系統(tǒng)100中的任何適當(dāng)計(jì)算設(shè)備。

如圖2中所示，計(jì)算設(shè)備200包括總線系統(tǒng)202，其支持至少一個(gè)處理設(shè)備204、至少一個(gè)存儲設(shè)備206、至少一個(gè)通信單元208以及至少一個(gè)輸入/輸出（I/O）單元210之間的通信。處理設(shè)備204執(zhí)行可加載到存儲器212中的指令。處理設(shè)備204可包括任何適當(dāng)（多個(gè)）數(shù)目和（多個(gè)）類型的處理器或采取任何適當(dāng)布置的其它設(shè)備。處理設(shè)備204的示例性類型包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程門陣列、專用集成電路以及分立電路。

存儲器212和持久性儲存器214是存儲設(shè)備206的示例，其表示能夠存儲和促進(jìn)信息（諸如數(shù)據(jù)、程序代碼和/或以臨時(shí)或永久性為基礎(chǔ)的其它適當(dāng)信息）的取回的任何（多個(gè)）結(jié)構(gòu)。存儲器212可表示隨機(jī)存取儲器或任何其它適當(dāng)?shù)模ǘ鄠€(gè)）易失性或非易失性存儲設(shè)備。持久性儲存器214可以包含支持?jǐn)?shù)據(jù)的長期存儲的一個(gè)或多個(gè)部件或設(shè)備，諸如只讀存儲器、硬驅(qū)、閃存或光盤。

通信單元208支持與其它系統(tǒng)或設(shè)備的通信。例如，通信單元208可以包括促進(jìn)通過至少一個(gè)以太網(wǎng)的通信的網(wǎng)絡(luò)接口卡。通信單元208還可以包括促進(jìn)通過至少一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的通信的無線收發(fā)機(jī)。通信單元208可支持通過任何適當(dāng)?shù)模ǘ鄠€(gè)）物理或無線通信鏈路的通信。

I/O單元210允許數(shù)據(jù)的輸入和輸出。例如，I/O單元210可通過鍵盤、鼠標(biāo)、鍵區(qū)、觸摸屏或其它適當(dāng)輸入設(shè)備為用戶輸入提供連接。I/O單元210還可將輸出發(fā)送到顯示器、打印機(jī)或其它適當(dāng)輸出設(shè)備。

在某些實(shí)施例中，為了生成趨勢圖，設(shè)備200可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件例程。例如，可以使用一個(gè)軟件例程來取回隨時(shí)間推移的用于過程變量的一組定義極限和目標(biāo)，并且使用該信息來計(jì)算隨時(shí)間推移的用于過程變量的最佳操作包線。作為特定示例，可以在任何給定時(shí)間點(diǎn)將最佳操作包線確定為在用于過程變量的目標(biāo)或期望值以上和以下延伸的值的范圍。請注意，可以使用用于識別過程變量的操作包線的各種技術(shù)?？梢允褂昧硪卉浖虂砩墒境鲭S時(shí)間推移的用于過程變量的歷史、當(dāng)前以及可能地未來上限、下限、當(dāng)前和目標(biāo)或期望值的趨勢的圖?？梢赃M(jìn)一步使用至少一個(gè)軟件例程來檢測過程變量的當(dāng)前值是否和何時(shí)超過其上限或下限并作為響應(yīng)而進(jìn)行通告、顯示警告或采取其它適當(dāng)動作。

雖然圖2圖示出生成或呈現(xiàn)包含趨勢圖的圖形顯示的設(shè)備200的一個(gè)示例，但可對圖2進(jìn)行各種改變。例如，根據(jù)特定需要，可以將圖2中的各種部件組合、進(jìn)一步細(xì)分或省略，并且可以添加另外的部件。并且，計(jì)算設(shè)備可以出現(xiàn)各種各樣的配置，并且圖2不使本公開局限于計(jì)算設(shè)備的任何特定配置。

圖3至5圖示出根據(jù)本公開的示例性趨勢圖。這里描述的趨勢圖可以由在圖1的系統(tǒng)100中操作的圖2的設(shè)備200生成。然而，可以由在任何適當(dāng)系統(tǒng)中操作的任何適當(dāng)設(shè)備來生成任何適當(dāng)?shù)内厔輬D。

圖3圖示出具有用于單個(gè)過程變量的操作包線的示例性趨勢圖300。如圖3中所示，趨勢圖300包括識別隨時(shí)間推移的特定過程變量的操作包線的陰影區(qū)域302。操作包線被定義為上限304與下限306之間的區(qū)域，其可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹肀恢付ɑ蜃R別。使用點(diǎn)點(diǎn)虛線308來表示隨時(shí)間推移的過程變量的目標(biāo)或期望值，并且使用實(shí)線310來表示隨時(shí)間推移的過程變量的實(shí)際值。使用緊挨著圖表的文本312來識別過程變量的當(dāng)前值。在圖3中所示的示例中，線310上的點(diǎn)314表示在沿著時(shí)間軸的某些刻度線（tick marks）處的落在操作包線外部的過程變量的值。圍繞文本312的方框或其它指示符316還可以被用來表示過程變量的當(dāng)前值在操作包線外部。

在圖3中所示的示例中，過程變量的操作包線在給定時(shí)間段內(nèi)是恒定的，但是情況不需要如此。并且，在圖3中所示的示例中，過程變量的目標(biāo)或期望值在給定時(shí)間段內(nèi)是恒定的，但是情況不需要如此。另外，過程變量的實(shí)際值在給定時(shí)間段內(nèi)是恒定的，但是情況不需要如此。最后，請注意，可以將趨勢圖300擴(kuò)展成包含未來時(shí)間段，并且可以在該未來時(shí)間段中預(yù)測并顯示過程變量的某些或所有操作包線、目標(biāo)或期望值以及實(shí)際值?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)指示符來區(qū)別趨勢圖300中的歷史/當(dāng)前值和預(yù)測值，諸如不同的陰影或色彩或者識別當(dāng)前時(shí)間的垂直線（因此其將歷史值與預(yù)測未來值分開）。

圖4圖示出示例性圖400，其顯示具有用于三個(gè)過程變量（在本示例中為加熱器出口溫度、多余O₂、以及總體粗（crude）流量）的操作包線的目標(biāo)趨勢。圖400包括三個(gè)分部402—406，每個(gè)過程變量一個(gè)。每個(gè)分部402—406可以具有與關(guān)于圖3所述的那些相同的特性，包括：

? 陰影區(qū)域408，由上限410和下限412定義，示出了隨時(shí)間推移的過程變量的操作包線；

? 使用點(diǎn)點(diǎn)虛線414表示的隨時(shí)間推移的過程變量的目標(biāo)或期望值；

? 使用實(shí)線416表示的隨時(shí)間推移的過程變量的實(shí)際值；

? 使用文本418表示的過程變量的當(dāng)前值；以及

? 實(shí)線416上的點(diǎn)420和圍繞文本418的用以表示落在操作包線外部的過程變量的（多個(gè)）值的方框或其它指示符422。

在圖4中，當(dāng)前時(shí)間是12:45:40，其是使用指示符424來識別的。圖400示出三個(gè)變量中的兩個(gè)當(dāng)前在其操作包線外部，并且已經(jīng)達(dá)不同的時(shí)間長度。在圖表中的當(dāng)前時(shí)間（12:45:40）右側(cè)的描繪信息示出了三個(gè)過程變量的估計(jì)未來極限和目標(biāo)或期望值的分布圖（profile）。

如果過程變量的當(dāng)前值落在其包線外部，則還可以提供文本或其它警報(bào)指示符426。指示符426的形式可以取決于情況而改變。例如，指示符426可以具有針對警告的一個(gè)形式和針對警報(bào)的另一形式（警告識別較不嚴(yán)重的條件，而警報(bào)識別更加嚴(yán)重的條件）。作為另一示例，指示符426可以具有用于未確認(rèn)警告/警報(bào)的一個(gè)圖案和用于已確認(rèn)警告/警報(bào)的倒置圖案（諸如倒置色彩）。然而，請注意，可以使用任何其它適當(dāng)指示符426。

圖5圖示出與用于多個(gè)變量的操作包線一起顯示目標(biāo)趨勢的另一示例性圖500。圖500包括用于不同變量的多個(gè)分部502a—502m。每個(gè)分部502a—502m包括陰影區(qū)域504，其示出了隨時(shí)間推移的關(guān)聯(lián)過程變量的操作包線（包括過去包線和估計(jì)未來包線）。該包線由過程變量的上限506和下限508定義。每個(gè)分部502a—502m還包括識別隨時(shí)間推移的過程變量的實(shí)際值的實(shí)線510。指示符512表示當(dāng)前時(shí)間，并且文本514識別每個(gè)過程變量的當(dāng)前值、當(dāng)前上限值以及當(dāng)前下限值。

如果當(dāng)前值落在過程變量的極限的外部，則標(biāo)記過程變量的當(dāng)前值。請注意，作為如果當(dāng)前值落在極限外部則在當(dāng)前值周圍放置方框的替代，圖500突出顯示在其中顯示當(dāng)前值的整個(gè)單元（cell）516?？梢砸匀魏芜m當(dāng)方式來突出顯示單元516，諸如通過使用與周圍區(qū)域不同的陰影或色彩。并且，可以以不同的方式突出顯示單元516，諸如取決于過程變量與警告還是警報(bào)相關(guān)聯(lián)。

與每個(gè)實(shí)線510一起使用的色彩或其它指示符還可以取決于情況而改變。例如，每個(gè)實(shí)線510可以當(dāng)在關(guān)聯(lián)包線內(nèi)部時(shí)具有一個(gè)色彩，并且當(dāng)在關(guān)聯(lián)包線外部時(shí)具有另一色彩。在關(guān)聯(lián)包線外部時(shí)的實(shí)線510的色彩還可以取決于例如過程變量在該時(shí)間期間與警告還是警報(bào)相關(guān)聯(lián)而改變。雖然在圖5中未示出隨時(shí)間推移的每個(gè)過程變量的目標(biāo)或期望值，但是圖500可以包括用于每個(gè)過程變量的此類信息。

可以提供允許用戶選擇將在圖500中顯示的過程變量的不同組的各種制表518。請注意，可以使用不同色彩的線、陰影或其它指示符520來識別與制表518相關(guān)聯(lián)的過程變量的狀態(tài)。例如，可以使用紅色輪廓來識別具有在其包線外部具有至少一個(gè)過程變量的制表518，并且可以使用藍(lán)色輪廓來識別當(dāng)前選擇的制表518。

雖然圖3至5圖示出趨勢圖的示例，但是可對圖3至5進(jìn)行各種改變。例如，每個(gè)圖的內(nèi)容和布局僅僅用于舉例說明。并且，雖然上文描述了特定圖形元素（諸如陰影、實(shí)線和點(diǎn)點(diǎn)虛線、點(diǎn)、方框以及色彩）的使用，但是圖形顯示可以使用各種各樣的特性來向用戶傳達(dá)信息。圖3至5中所示的趨勢圖的示例并不使本公開的范圍局限于特定圖形元素。另外，請注意，可以使用圖3至5中所示的特征的任何組合，諸如當(dāng)將一個(gè)圖中的一個(gè)或多個(gè)特征與另一圖中的一個(gè)或多個(gè)特征相組合時(shí)。

圖6圖示出根據(jù)本公開的用于最佳操作包線的可視化的示例性方法600。為了便于說明，方法600被描述為在圖1的系統(tǒng)100中被圖2的設(shè)備200使用。然而，方法600可以在任何適當(dāng)系統(tǒng)中被任何適當(dāng)設(shè)備使用。

如圖6中所示，在步驟602處選擇與控制和自動化系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第一過程變量。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204選擇與工業(yè)設(shè)施的單元或其它選擇部分相關(guān)聯(lián)的過程變量。

在步驟604處收集與選擇過程變量相關(guān)聯(lián)的歷史和當(dāng)前信息。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204取回選擇過程變量的歷史實(shí)際值、設(shè)定點(diǎn)值以及上限/下限。這還可以包括操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204識別過程變量的當(dāng)前實(shí)際值和設(shè)定點(diǎn)值?？梢詮娜魏危ǘ鄠€(gè)）適當(dāng)位置取回并在任何（多個(gè)）適當(dāng)位置上存儲此數(shù)據(jù)，諸如從歷史學(xué)家141或至少一個(gè)過程控制器取回并在存儲器212中存儲。

在步驟606處識別用于選擇過程變量的當(dāng)前操作包線。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204基于各種因素來計(jì)算用于過程變量的當(dāng)前包線，所述各種因素諸如處理設(shè)備約束、生產(chǎn)要求、警報(bào)極限或可以用來定義用于過程變量的可接受值的范圍的任何其它因素。還可以將當(dāng)前包線定義為在當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)值以上和以下的一個(gè)或多個(gè)固定百分比或量。

在步驟608處預(yù)測與選擇過程變量相關(guān)聯(lián)的未來信息。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204預(yù)測過程變量的未來值、其設(shè)定點(diǎn)和/或其操作包線的上限和下限。在本領(lǐng)域中已知用于預(yù)測關(guān)于過程變量的信息的各種各樣的技術(shù)，諸如經(jīng)由使用一個(gè)或多個(gè)模型來預(yù)測工業(yè)過程的未來行為。

在步驟610處生成圖形顯示并將其呈現(xiàn)給操作員。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204生成識別隨時(shí)間推移的選擇過程變量的行為的趨勢圖。該圖可以包括所述時(shí)間段內(nèi)的過程變量的歷史、當(dāng)前以及可能地預(yù)測的未來值。該圖還可以包括所述時(shí)間段內(nèi)的過程變量的操作包線的歷史、當(dāng)前以及可能地預(yù)測的未來上限和下限。該圖還可以包括所述時(shí)間段內(nèi)的過程變量的歷史、當(dāng)前以及可能地預(yù)測的未來設(shè)定點(diǎn)值。

在步驟612處進(jìn)行是否要在圖形顯示中呈現(xiàn)更多變量的確定。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204確定針對與工業(yè)設(shè)施的單元或其它選擇部分相關(guān)聯(lián)的每個(gè)過程變量是否已生成趨勢圖。如果是這樣，則在步驟614處選擇下一過程變量，并且過程返回至步驟604以生成用于下一過程變量的趨勢圖。

否則，已生成用于所有變量的趨勢圖，并且在步驟616處進(jìn)行是否要更新顯示的確定。這可以包括例如操作員站、服務(wù)器或其它設(shè)備的處理設(shè)備204確定操作員是否已選擇用以連續(xù)地或非連續(xù)地更新用于（多個(gè)）選擇過程變量的（多個(gè)）趨勢圖的選項(xiàng)。如果是這樣，則過程返回至步驟602，其中，每個(gè)過程變量被重新選擇，并且其趨勢圖被更新。

雖然圖6圖示出用于最佳操作包線的可視化的方法600的一個(gè)示例，但是可對圖6進(jìn)行各種改變。例如，雖然被示為一系列步驟，但是圖6中的各種步驟可以重疊、并行地發(fā)生、按照不同順序發(fā)生或者發(fā)生多次。作為特定示例，可以并行地處理多個(gè)變量而不需要每次選擇并處理一個(gè)變量。

在某些實(shí)施例中，上文所述的各種功能由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)或被其支持，該計(jì)算機(jī)程序由計(jì)算機(jī)可讀程序代碼形成且其被包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。短語“計(jì)算機(jī)可讀程序代碼”包括任何類型的計(jì)算機(jī)代碼，包括源代碼、目標(biāo)代碼以及可執(zhí)行代碼。短語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括能夠被計(jì)算機(jī)訪問的任何類型的介質(zhì)，諸如只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、硬盤驅(qū)動器、壓縮磁盤（CD）、數(shù)字視頻磁盤（DVD）或任何其它類型的存儲器?！胺桥R時(shí)”計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)不包括傳送臨時(shí)電或其它信號的有線、無線、光學(xué)或其它通信鏈路。非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括其中可以永久地存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)和其中可以存儲數(shù)據(jù)并在稍后被覆寫的介質(zhì)，諸如可重寫光盤或可擦除存儲器設(shè)備。

闡述遍及本專利文獻(xiàn)所使用的某些單詞和短語的定義可能是有利的。術(shù)語“應(yīng)用程序”和“程序”指代適于用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)代碼（包括源代碼、目標(biāo)代碼或可執(zhí)行代碼）來實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序、軟件部件、指令集、程序、函數(shù)、對象、類、實(shí)例、相關(guān)數(shù)據(jù)或其一部分。術(shù)語“通信”以及其派生詞包含直接和間接通信兩者。術(shù)語“包括”和“包含”以及其派生詞意指沒有限制的情況下的包括。術(shù)語“或”是包括性的，意指和/或。短語“與……相關(guān)聯(lián)”以及其派生詞可意指包括、被包括在……內(nèi)、與……互連、包含、被包含在……內(nèi)、連接到……或與……連接、耦合到……或與……耦合、與……可通信、與……合作、交錯(cuò)、并置、接近于……、束縛于或被用……束縛、具有、具有……的性質(zhì)、具有和或與……的關(guān)系等等。短語“……中的至少一個(gè)”在被與一列項(xiàng)目一起使用時(shí)意指可使用所列項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的不同組合，并且可能僅需要列表中的一個(gè)項(xiàng)目。例如，“A、B和C中的至少一個(gè)”包括以下組合中的任何組合：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。

雖然本公開已描述了某些實(shí)施例和通常相關(guān)的方法，但是這些實(shí)施例和方法的變更和置換對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，示例性實(shí)施例的以上描述并未定義或約束本公開。在不脫離由以下權(quán)利要求定義的本公開的精神和范圍的情況下，其它改變、替換以及變更也是可能的。