DE112005001032T5 - System für die Konfiguration von grafischen Anzeigeelementen und Prozessmodulen in Prozessanlagen - Google Patents
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Abstract
Verfahren
für eine
Benutzerschnittstelle zur Erleichterung der Konfiguration einer
Prozessanlage, wobei dieses Verfahren folgendes umfasst:
die Aufteilung einer Anzeige mindestens in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teil;
Anzeigen eines Arbeitsbereichs im ersten Teil zur Erzeugung eines Simulationsalgorithmus für zumindest einen Teil der Prozessanlage, wobei dieser Simulationsalgorithmus zumindest teilweise durch die Darstellung von Verbindungen zwischen den Prozessobjekten innerhalb des Arbeitsbereiches abgebildet wird;
Anzeigen einer Bibliothek von Prozessobjekten, die dem Arbeitsbereich hinzugefügt werden können im zweiten Teil, wobei zumindest eines der Prozessobjekte in dieser Bibliothek mit zumindest einer grafischen Darstellung einer physischen Einheit innerhalb der Prozessanlage verbunden ist, die dem Prozessobjekt entspricht; und
wenn ein Prozessobjekt innerhalb des Arbeitsbereiches von einem Benutzer ausgewählt wird, Anzeigen von Parameterangaben zu dem ausgewählten Prozessobjekt im dritten Teil der Anzeige.
die Aufteilung einer Anzeige mindestens in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teil;
Anzeigen eines Arbeitsbereichs im ersten Teil zur Erzeugung eines Simulationsalgorithmus für zumindest einen Teil der Prozessanlage, wobei dieser Simulationsalgorithmus zumindest teilweise durch die Darstellung von Verbindungen zwischen den Prozessobjekten innerhalb des Arbeitsbereiches abgebildet wird;
Anzeigen einer Bibliothek von Prozessobjekten, die dem Arbeitsbereich hinzugefügt werden können im zweiten Teil, wobei zumindest eines der Prozessobjekte in dieser Bibliothek mit zumindest einer grafischen Darstellung einer physischen Einheit innerhalb der Prozessanlage verbunden ist, die dem Prozessobjekt entspricht; und
wenn ein Prozessobjekt innerhalb des Arbeitsbereiches von einem Benutzer ausgewählt wird, Anzeigen von Parameterangaben zu dem ausgewählten Prozessobjekt im dritten Teil der Anzeige.
Description
- Bei der vorliegenden Patentanmeldung handelt es sich um eine ordnungsgemäß eingereichte Patentanmeldung, die sich im Sinne einer Priorität auf die vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/567,980 mit dem Titel „Grafische Benutzerschnittstelle zur Darstellung und Uberwachung von und zur Interaktion mit Prozesssteuerungssystemen", welche am 4. Mai 2004 eingereicht wurde und welche hiermit in ihrer Gänze Kraft Bezugnahme ausdrücklich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wird. Die vorliegende Patentanmeldung ist verwandt mit der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/625,481 mit dem Titel „Einbindung von grafischen Anzeigeelementen, Prozessmodulen und Steuerungsmodulen in Prozessanlagen", welche am 21. Juli 2003 eingereicht und am 5. August 2004 als US-Patentveröffentlichung Nr. 3004/0153804 veröffentlicht wurde und ihrerseits eine teilweise Fortführung der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/278,469 mit dem Titel „Intelligente Prozessmodule und Objekte in Prozessanlagen" darstellt, welche am 22. Oktober 2002 eingereicht und am 22. April 2004 als US-Patentveröffentlichung Nr. 2004/0075689 veröffentlicht wurde und deren Offenlegungen hiermit in ihrer Gänze Kraft Bezugnahme ausdrücklich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen werden. Die vorliegende Patentanmeldung ist auch verwandt mit der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/368,151 mit dem Titel „Modulare Objekte in einem System zur Konfiguration von Prozessanlagen", welche am 18. Februar 2003 eingereicht und am 7. Oktober 2004 als US-Patentveröffentlichung Nr. 2004/0199925 veröffentlicht wurde und deren Offenlegungen hiermit in ihrer Gänze Kraft Bezugnahme ausdrücklich in die vorliegende Patent anmeldung aufgenommen werden. Ferner ist die vorliegende Patentanmeldung verwandt mit den nachstehend wiedergegebenen Patentanmeldungen, die als internationale Patentanmeldungen (PCT) zum gleichen Datum wie die vorliegende Patentanmeldung eingereicht wurden und deren Offenlegungen hiermit in ihrer Gänze Kraft Bezugnahme ausdrücklich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen werden: „Verbundene grafische Anzeigeelemente in einer Prozessumgebung" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41111); „Benutzerkonfigurierbare Alarme und Alarmsteuerung in Prozesssteuerungssystemen" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41112); „Einbindung von Prozessmodulen und Expertensystemen in Prozessanlagen" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41113); „Benutzerschnittstellensystem mit mehreren Ebenen von benutzerdefinierten Prozessgrafiken in einer integrierten Umgebung" (06005/41114); „Skriptbasierte Grafiken in „Prozessumgebung" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41115); „Integration von Grafikelementen in eine Prozesskonfiguration und in eine Steuerungsumgebung" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41116); „Grafische Elemente und multiple Darstellungen in einer Prozessumgebung" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41117); „Grafischer Rahmen für die Konfiguration von Anzeigeelementen für die Schnittstelle eines einheitlichen Prozesssteuerungssystems" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41124); „Auf Markup-Programmiersprachen basierende, dynamische Prozessgrafiken in einer Benutzerschnittstelle für Prozessanlagen" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41127); „Verfahren und Vorrichtungen für die Änderung von Prozesssteuerungsdaten" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/591622 und 20040/59-11622); „Verfahren und Vorrichtungen für den Zugriff auf Prozesssteuerungsdaten" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/591623 und 20040/59-11623); „Integrierte grafische Runtime-Schnittstelle für Prozesssteuerungssysteme" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/591628 und 20040/59-11628); „Dienstorientierte Architektur für Prozesssteuerungssysteme" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/591629 und 20040/59-11629).
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Prozessanlagen und im Besonderen auf intelligente Steuerungs- und Simulationsumgebungen, welche die Integration der Einsichtnahme, Simulation und Steuerung durch den Benutzer auf der Systemebene der Steuerungsarchitektur für die Prozessanlage ermöglichen.
- Dezentrale Prozesssteuerungssysteme – wie etwa für Prozesse in der chemischen und petrochemischen Industrie oder in anderen Prozessen – umfassen in der Regel ein oder mehrere Prozesssteuerungseinheiten, die kommunikativ über analoge, digitale oder analog-digitale Hybridbusse mit ein oder mehreren Feldgeräten verbunden sind. Die Feldgeräte – bei denen es sich zum Beispiel um Ventile, Ventilsteller, Schalter und Messwertgeber (wie etwa Sensoren für Temperatur, Druck, Niveau und Strömungsgeschwindigkeit) handeln kann – befinden sich innerhalb der Prozessumgebung und übernehmen Prozessfunktionen wie etwa das Öffnen oder Schließen von Ventilen, die Messung von Prozessparametern usw. Intelligente Feldgeräte – wie etwa die mit dem hinreichend bekannten Feldbus-Protokoll konformen Feldgeräte – können auch Steuerungsrechnungen, Alarmfunktionen und andere für gewöhnlich in der Steuerungseinheit implementierten Steuerungsfunktionen übernehmen. Die Prozesssteuerungseinheiten, die sich typischerweise innerhalb der Anlagenumgebung befinden, empfangen Signale, die auf von den Feldgeräten durchgeführte Prozessmessungen und/oder auf andere Informationen bezüglich der Feldgeräte hinweisen, und führen eine Steuerungsanwendung aus, die zum Beispiel verschiedene Steuerungsmodule betreibt, die für die Prozesssteuerung relevante Entscheidungen fällen, aufgrund der empfangenen Informationen Steuerungssignale erzeugen und sich mit den in den Feldgeräten (wie etwa HART und Feldbus-kompatiblen Feldgeräten) ausgeführten Steuerungsmodulen abstimmen. Die Steuerungsmodule in der Steuerungseinheit übermitteln die Steuerungssignale über die Kommunikationsleitungen an die Feldgeräte und steuern auf diese Weise die Ausführung des Prozesses.
- Die von den Feldgeräten und von der Steuerungseinheit eingehenden Informationen werden in der Regel über eine Datenleitung ein oder mehreren anderen Hardwaregeräten zur Verfügung gestellt, wie etwa Bedienerarbeitsstationen, Personal Computern, Datenprotokollierungsvorrichtungen (Data Historians), Berichtsgeneratoren, zentralen Datenbanken usw., die sich in der Regel in Steuerungsräumen oder an anderen, weit von der härteren Anlagenumgebung entfernten Örtlichkeiten befinden. Auf diesen Hardwaregeräten laufen Anwendungen, die es einem Bediener zum Beispiel ermöglichen können, in Bezug auf den Prozess bestimmte Funktionen auszuüben, wie etwa die Einstellungen für die Prozesssteuerungsroutine zu verändern, den aktuellen Status des Prozesses in Augenschein zu nehmen, die von den Feldgeräten und den Steuerungseinheiten erzeugten Alarmmeldungen einzusehen, den Prozessablauf zwecks Personalschulung oder Test der Prozesssteuerungssoftware zu testen, eine Konfigurationsdatenbank zu führen und zu aktualisieren usw.
- Als ein Beispiel dafür kann das von Emerson Process Management vertriebene Steuerungssystem DeltaVTM dienen, das aus mehreren Anwendungen besteht, die in verschiedenen Geräten an verschiedenen Stellen innerhalb einer Prozessanlage gespeichert sind und dort ausgeführt werden. Eine in einer oder mehreren Bediener-Arbeitsstationen residente Konfigurationsanwendung ermöglicht es dem Benutzer, Prozesssteuerungsmodule zu erzeugen oder zu bearbeiten und diese Prozesssteuerungsmodule über eine Datenleitung auf dedizierte dezentrale Steuerungseinheiten herunterzuladen. Diese Steuerungsmodule bestehen in der Regel aus kommunikativ miteinander verbundenen Funktionsblöcken, die Objekte im Rahmen eines objektorientierten Programmierprotokolls darstellen, innerhalb der Steuerungsanordnung entsprechend den bei ihnen eingehenden Daten Funktionen ausführen und Daten an andere Funktionsblöcke innerhalb der Steuerungsanordnung übermitteln. Mit Hilfe der Konfigurationsanwendung kann der Bediener auch Bedienerschnittstellen erzeugen oder ändern, die von einer die Daten lesenden Anwendung verwendet werden, um die Daten einem Bediener anzuzeigen und ihm die Möglichkeit zu geben, Einstellungen (wie etwa Einstellpunkte) innerhalb der Prozesssteuerungsroutine zu ändern. In allen Steuerungseinheiten und in gewissen Fällen auch in Feldgeräten ist eine Steuerungsanwendung gespeichert und wird dort ausgeführt, die im Rahmen der Prozesssteuerung die zugewiesenen und darin heruntergeladenen Module zur Implementierung der eigentlichen Funktionalität ausführt. Die lesenden Anwendungen, die auf einer oder mehreren Bediener-Arbeitsstationen laufen können, empfangen Daten über die Datenleitung und zeigen diese Daten den Entwicklern der Prozesssteuerungssysteme, den Bedienern oder den Benutzern an, die die Benutzerschnittstellen nutzen, und können eine Anzahl verschiedener Ansichten bereitstellen, wie etwa eine Bedieneransicht, eine Ansicht für Ingenieure, eine Ansicht für Techniker usw. In der Regel ist in einer Datenprotokollierungsvorrichtung (Data Historian) eine Datenprotokollierungsanwendung zum Sammeln und Speichern einiger oder aller über die Datenleitung eingehenden Daten gespeichert und wird dort ausgeführt, während in noch einem weiteren an die Datenleitung angeschlossenen Computer eine Datenbankanwendung zur Speicherung der aktuellen Konfiguration der Prozesssteuerungsroutine und der damit verbundenen Daten läuft. Alternativ kann die Konfigurationsdatenbank auf der gleichen Arbeitsstation gespeichert sein wie die Konfigurationsanwendung.
- Wie oben angemerkt sind die Anwendungen für die Bedieneranzeige in der Regel systemweit auf einer oder mehreren Arbeitsstationen implementiert und stellen dem Bedien- und Wartungspersonal vorkonfigurierte Anzeigeelemente über den Betriebszustand des Steuerungssystems oder der Geräte innerhalb der Anlage bereit. In der Regel haben diese Anzeigeelemente die Form von Alarmanzeigen, die von den Steuerungen oder Geräten innerhalb der Prozessanlage erzeugte Alarmmeldungen empfangen, Steuerungsanzeigen zur Anzeige des Betriebszustandes der Steuerungen und anderer Geräte innerhalb der Prozessanlage, Wartungsanzeigen zur Anzeige des Betriebszustandes der Geräte innerhalb der Prozessanlage usw. Diese Anzeigen sind in der Regel so vorkonfiguriert, dass sie die von den Prozesssteuerungsmodulen oder Geräten innerhalb der Prozessanlage eingehenden Informationen oder Daten auf bekannte Art und Weise anzeigen. In einigen bekannten Systemen werden Anzeigeelemente mit Hilfe von Objekten erzeugt, bei denen ein grafisches Element mit einem physischen oder logischen Element verknüpft und kommunikativ mit diesem physischen oder logischen Element verbunden ist, um Daten über dieses physische oder logische Element zu empfangen. Das Objekt kann das grafische Element auf dem Anzeigebildschirm entsprechend den empfangenen Daten verändern, um zum Beispiel darzustellen, dass ein Tank halbvoll ist, um den von einem Durchflussgeber gemessenen Durchfluss darzustellen usw. Während die für die Anzeigen benötigten Informationen von den Geräten oder von der Konfigurationsdatenbank innerhalb der Prozessanlage ausgesendet werden, dienen diese Informationen nur dazu, um für den Benutzer eine Anzeige dieser Informationen bereitzustellen. Das bedeutet, dass alle Informationen und Programmierungen, die für die Erzeugung von Alarmen, zur Entdeckung von Problemen innerhalb der Anlage usw. während der Konfiguration des Prozesssteuerungssystems von und in den verschiedenen zu der Anlage gehörenden Geräten (wie etwa Steuerungseinheiten und Feldgeräten) erzeugt und konfiguriert werden müssen. Nur dann werden diese Informationen während des Prozessbetriebs an die Bedieneranzeige gesendet und dort auch angezeigt.
- Während die Fehlererfassung und andere Programmroutinen nützlich sind, um Betriebszustände, Fehler, Alarme usw. im Zusammenhang mit den auf den verschiedenen Steuerungseinheiten laufenden Regelschleifen und Probleme innerhalb der einzelnen Geräte zu erfassen, ist es schwierig, das Prozesssteuerungssystem so zu programmieren, dass es auf Systemebene vorliegende Zustände oder Fehler erkennt, die durch die Analyse von Daten aus verschiedenen, möglicherweise an verschiedenen Orten befindlichen Geräten innerhalb der Prozessanlage erfasst werden müssen. Darüber hinaus wurden Bedieneranzeigen in der Regel nicht dazu verwendet, um solche Informationen über auf Systemebene vorliegende Zustände für das Bedien- und Wartungspersonal anzuzeigen, und auf jeden Fall ist es schwierig, Objekte innerhalb von Bedieneranzeigen entsprechend dieser verschiedenen Informationsquellen oder der Daten für die verschiedenen Elemente innerhalb der Anzeige zu animieren. Das gilt insbesondere für die Animation und die Darstellung von Materialströmen – wie von durch Rohren strömender Flüssigkeit, der Bewegung von Rohstoffen auf Beförderungsbändern usw. – die in der Regel durch eine einfache Linie zwischen zwei Geräten in der Anzeige dargestellt werden. Darüber hinaus existiert gegenwärtig kein strukturiertes Verfahren für die Erfassung von bestimmten Betriebszuständen innerhalb einer Anlage – wie etwa Flusszuständen oder Massenbilanzen, während sich Materialien durch eine Anlage bewegen – ganz zu schweigen von einem leicht implementierbaren System zur systemweiten Bereitstellung dieser Funktionen.
- Ebenso kann es schwierig sein, eine Simulation der Prozessanlage oder eines Teils davon einzurichten oder zu erzeugen, da die Systemaktivitäten im Zusammenhang mit der Simulation in der Regel getrennt von den in der Online-Umgebung der Prozessanlage stattfindenden Steuerungs- und Anzeigeaktivitäten ausgeführt werden müssen. Weiterhin ist es bei der Erzeugung einer Simulation der Anlage schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, diese Simulation in die Bedieneranzeigen oder in die innerhalb der Anlage implementierten Steuerungsmodule zu integrieren.
- In der vorliegenden Patentschrift wird ein System zur Erleichterung der Konfiguration einer Prozessanlage offen gelegt. Das System kann einen Prozessgrafikeditor und einen Prozessmoduleditor beinhalten. Der Prozessgrafikeditor kann die Erzeugung und/oder Bearbeitung einer grafischen Darstellung von physischen Einheiten bzw. Entitäten innerhalb der Prozessanlage erleichtern. Die mit dem Prozessgrafikeditor erzeugte und/oder geänderte grafische Darstellung kann auf einem Anzeigegerät wie etwa einem Monitor oder einer Arbeitsstation angezeigt werden. Der Prozessmoduleditor kann die Erzeugung und/oder Bearbeitung eines Prozessmoduls erleichtern. Ein Prozessmodul kann ein oder mehrere miteinander verbundene Prozessobjekte umfassen, die ein oder mehrere physische Einheiten innerhalb der Prozessanlage repräsentieren. Null, ein oder mehrere der Prozessobjekte innerhalb des Prozesses können Simulations- und/oder Modellierungsfähigkeiten zur Simulation/Modellierung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage beinhalten.
- Das System kann auch ein Überwachungsmodul (z.B. eine Überwachungsanwendung) umfassen, die kommunikativ mit dem Prozessgrafikeditor und dem Prozessmoduleditor verbunden ist. Das Überwachungsmodul kann in der Lage sein, mit Hilfe des Prozessgrafikeditors vorgenommene Änderungen an der grafischen Darstellung der physischen Einheiten in der Prozessanlage zu erfassen. Auf die erfassten Änderungen kann das Überwachungsmodul so reagieren, dass es dem Prozessmoduleditor die Anweisung gibt, falls anwendbar die Änderung an dem Prozessmodul vorzunehmen, das der grafischen Darstellung der physischen Einheiten entspricht.
- Wahlweise kann das Uberwachungsmodul dazu in der Lage sein, mit dem Prozessmoduleditor vorgenommene Änderungen am Prozessmodul zu erkennen. Auf die erfassten Änderungen kann das Überwachungsmodul so reagieren, dass es dem Prozessgrafikeditor die Anweisung gibt, falls anwendbar die entsprechende Änderung an einer grafischen Darstellung der dem Prozessmodul entsprechenden physischen Einheiten vorzunehmen.
-
1 zeigt ein Blockdiagramm eines dezentralen Prozesssteuerungsnetzwerkes innerhalb einer Prozessanlage, welches eine Bediener-Arbeitsstation umfasst, auf der eine Anzeigeroutine implementiert wird, die mit Hilfe intelligenter Prozessobjekte Prozessmodule und grafische Anzeigeelemente erzeugt, um damit den Betrieb der Prozessanlage zu simulieren; -
2 zeigt ein logisches Blockdiagramm eines Satzes von Anwendungen und anderen Einheiten, einschließlich von intelligenten Prozessobjekten und Prozessmodulen, die in der Bediener-Arbeitsstation aus1 gespeichert sind und zur Implementierung der erweiterten Funktionalitäten in einer Prozessanlage verwendet werden können; -
3 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Konfigurationsbildschirmes, über den ein Verfahrensingenieur mit Hilfe von in einer Objektbibliothek gespeicherten intelligenten Prozessobjekten eine Prozessgrafik oder ein Prozessmodul erzeugen kann; -
4 zeigt eine detaillierte Darstellung eines Beispiels für eine Prozessgrafikanzeige, die auch die Darstellung von Strömen und Verbindungselementen innerhalb der Prozessanlage umfasst und durch Miteinanderverbinden der grafischen Anzeigeelemente einer Anzahl von intelligenten Prozessobjekten erzeugt wird; -
5 zeigt eine Darstellung eines Satzes von minimierten Anzeigeelementen von Prozessgrafiken einschließlich des Prozessgrafik-Anzeigeelements aus4 , die innerhalb eines größeren grafischen Anzeigeelements für die Prozessanlage miteinander verbunden sind; -
6 zeigt eine Darstellung eines Prozessmoduls, das mit dem Anzeigeelement für die Prozessgrafik aus4 verbunden ist und die gleichzeitig auch die wechselseitigen Verbindungen mit einer Simulationsumgebung zur Erzeugung einer wirklichkeitsgetreuen (High Fidelity) Simulation verdeutlicht; - Die
7A und7B zeigen logische Blockdiagramme, die die Kommunikationsverbindungen zwischen einem grafischen Anzeigeelement, einem Prozessmodul und einem Steuerungsmodul verdeutlichen, die in eine Prozessanlage eingebunden sind; -
8 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Beispiel-Prozessmoduls, dessen Blocks zur Bereitstellung fortschrittlicher Steuerungs- und Simulationsfähigkeiten mit Funktionsblocks innerhalb eines Steuerungsmoduls verbunden sind; -
9 zeigt ein logisches Blockdiagramm für ein Verfahren, mit dem Prozessmodule unter Verwendung intelligenter Prozessobjekte erzeugt und innerhalb eines bestehenden Prozesssteuerungsnetzwerkes implementiert werden können; -
10 zeigt einen Teil einer Beispielanzeige, über die auf Prozesselemente in einer Bibliothek zugegriffen werden kann; -
11 zeigt die Beispielanzeige aus10 , in der im linken Teil des Anzeigebildschirms ein Element ausgewählt wurde; -
12 zeigt einen Teil einer Beispielanzeige, die zum Durchsuchen nach bereits erzeugten Prozessmodulen verwendet werden kann; -
13 zeigt einen Teil einer Beispielanzeige, die verwendet werden kann, um Prozessmodule zur Ausführung durch einen bestimmten Knoten innerhalb der Prozessanlage zuzuweisen; -
14 zeigt eine Beispielanzeige in Verbindung mit einem Editor zur Erzeugung und Bearbeitung von Prozessmodulen; -
15 zeigt eine Darstellung eines Prozessmoduls, welches einem einfachen Tank entspricht; -
16A zeigt eine Beispielanzeige für einen Vorgang, bei dem ein Parameter eines Prozessmoduls in einem Prozessobjekt geändert wird; -
16B zeigt eine Beispielanzeige für einen Vorgang, bei dem eine Verbindung zwischen einem Parameter eines Prozessblocks in einem Prozessmodul und einem Funktionsblock in einem anderen Modul hergestellt wird; -
17 veranschaulicht, wie die Daten für die Eigenschaften, Parameter und/oder Messwerte automatisch aus den Steuerungsmodulen in ein Prozessmodul gezogen werden; -
18 zeigt eine Beispielanzeige für die Darstellung von für ein Prozessobjekt in einem Prozessobjekt definierten Modellen; -
19 zeigt eine Beispielanzeige für die Darstellung von Sprungantworten im Zusammenhang mit verschiedenen Eigenschaften/Parametern für ein ausgewähltes Modell; -
20 zeigt eine Beispielanzeige zum Ansehen und zur Bearbeitung einer Sprungantwort; -
21 ist eine Beispielanzeige für die Änderung von Parametern in einem Modell wie etwa Verstärkungsfaktor, Totzeit, Zeitbeschränkung erster Ordnung, Zeitbeschränkung zweiter Ordnung und Vorlaufzeitbeschränkung; -
22 zeigt ein Beispiel für einen Anzeigebildschirm, über den die Anfangsbedingungen eines Modells sowie die Zeit bis zu seinem Gleichgewichtszustand definiert werden können; -
23 zeigt eine Beispielanzeige für die Auswahl eines in einem Prozessobjekt zu verwendenden Modelltyps; -
24 zeigt eine Beispielanzeige zum Ansehen und/oder Bearbeiten von modellbezogenen Parametern in einem Prozessobjekt; -
25 zeigt eine Darstellung der Beispielanzeige aus24 , in der im linken Bildschirmteil ein Ordner mit Strömen und Parametern ausgewählt wurde; -
26 zeigt eine Darstellung der Beispielanzeige aus24 , in der ein Benutzer beschlossen hat, einen Parameter für die Verwendung innerhalb eines Sprungantwortmodells hinzuzufügen; -
27 zeigt eine Darstellung der Beispielanzeige aus24 , in der ein Benutzer die Möglichkeit hat, Informationen zu einem neuen Modell – wie etwa eine Beschreibung des neuen Modells in Textform – hinzuzufügen; -
28 zeigt eine Beispielanzeige zur Definition des in einem Prozessobjekt zu verwendenden Erstprinzipienmodells; -
29 zeigt eine Beispielanzeige, innerhalb derer Eigenschaften eines Stromelements hinzugefügt oder verändert werden können; -
30 zeigt eine Beispielanzeige, innerhalb derer Eigenschaften eines Parameters hinzugefügt oder verändert werden können; -
31 zeigt ein Blockdiagramm aus einem Beispielsystem, das zur automatischen Erzeugung eines Prozessmoduls aus einer entsprechenden Prozessgrafik und/oder umgekehrt verwendet werden kann; -
32 zeigt eine Beispielanzeige, die als Hilfestellung bei der Konfiguration eines Prozessmodells verwendet werden kann. -
1 nun zeigt eine detaillierte Darstellung eines Beispiels für eine Prozessanlage10 , in der aus intelligenten Prozessobjekten Prozessgrafikanzeigen und Prozessmodule gebildet und jeweils mit Steuerungsmodulen integriert werden und so für verbesserte Steuerungs- und Simulationsfunktionalitäten innerhalb der Anlagenumgebung sorgen. Genauer gesagt arbeitet die Prozessanlage10 mit einem dezentralen Prozesssteuerungssystem mit einer oder mehreren Steuerungseinheiten12 , die jeweils mit einem oder mehreren Feldgeräten14 und16 über Eingangs-/Ausgangsgeräte oder Platinen18 verbunden sind, bei denen es sich zum Beispiel um Feldbus-Schnittstellen, Profibus-Schnittstellen, HART-Schnittstellen, Standard 4–20 ma-Schnittstellen usw. handeln kann. Die Steuerungseinheiten12 sind ferner auch über eine Datenleitung24 , bei der es sich beispielsweise um eine Ethernet-Verbindung handeln kann, mit einer oder mehreren Host- oder Bedienerarbeitsstationen20 und22 verbunden. Eine mit der Datenleitung24 verbundene Datenbank28 kann als Datenprotokollierungseinheit fungieren und Parameterdaten, Statusdaten und andere Daten im Zusammenhang mit den Steuerungseinheiten und Feldgeräten innerhalb der Anlage10 sammeln und/oder als Konfigurationsdatenbank zur Speicherung der beispielsweise in den Steuerungseinheiten12 und den Feldgeräten14 und16 gespeicherten aktuellen Konfiguration des Prozesssteuerungssystems innerhalb der Anlage10 fungieren. Während die Steuerungseinheiten12 , die Ein-/Ausgabeplatinen18 und die Feldgeräte14 und16 in der Regel nachgeschaltet innerhalb der manchmal harten Umgebung der Anlage und über diese verteilt installiert sind, befinden sich die Bediener-Arbeitsstationen20 und22 und die Datenbank28 für gewöhnlich in Steue rungsräumen oder anderen weniger harten Umgebungen, die dem Steuerungs- oder Wartungspersonal leicht zugänglich sind. - Wie bekannt ist, kommt in jeder der Steuerungseinheiten
12 , bei der es sich zum Beispiel um die von der Firma Emerson Process Management vertriebene Software-Controlleranwendung DeltaVTM handeln kann, eine Controller-Anwendung zum Einsatz, in der eine Steuerungsstrategie implementiert ist, welche jede beliebige Anzahl von unterschiedlichen, unabhängig voneinander ausgeführten Steuerungsmodulen oder Blocks29 verwendet. Jedes der Steuerungsmodule29 kann sich aus für gewöhnlich als Funktionsblocks bezeichneten Untereinheiten zusammensetzen, wobei jeder Funktionsblock einen Teil oder eine Unterroutine einer übergeordneten Gesamtsteuerungsroutine darstellt und (über als „Links" bezeichnete Verbindungen) mit anderen Funktionsblocks zusammenarbeitet und dabei innerhalb der Anlage10 Prozessregelschleifen ausführt. Wie hinreichend bekannt werden durch Funktionsblocks, bei denen es sich um Objekte innerhalb einer objektorientierten Programmierungsumgebung handeln kann, typischerweise eine Ausgabefunktion wie etwa die in Verbindung mit einem Transmitter, einem Sensor oder einem anderen Gerät zur Messung von Prozessparametern, eine Steuerungsfunktion wie etwa die in Verbindung mit einer Steuerungsroutine, die mit einer Steuerung auf Basis von PID, Fuzzy Logic usw. arbeitet, oder eine Ausgabefunktion ausgeführt, mit der der Betrieb eines Gerätes wie etwa eines Ventils zur Ausführung von physischen Funktionen innerhalb der Prozessanlage10 gesteuert wird. Selbstverständlich sind auch gemischte und andere Typen von komplexen Funktionsblocks wie etwa modellprediktive Steuerungsvorrichtungen (MPCs), Optimierer usw. denkbar. Während beim Feldbus-Protokoll und bei dem Systemprotokoll von DeltaV in einem objektorientierten Programmierungsprotokoll entworfene und implementierte Steuerungsmodule und Funktionsblöcke zum Einsatz kommen, können die Steuerungsmodule mittels jeden beliebigen Verfahrens der Controller-Programmierung wie etwa sequentiellen Funktionsblocks, Leiterlogik usw. entworfen werden und sind nicht auf die Erstellung und Implementierung mit der Funktionsblocktechnik oder irgendeiner anderen besonderen Programmiertechnik beschränkt. - In der in
1 veranschaulichten Anlage10 kann es sich bei den mit den Steuerungseinheiten12 verbundenen Feldgeräten14 und16 um Standard 4–20 ma-Geräte, intelligente Feldgeräte wie etwa mit HART, Profibus oder FOUNDATIONTM Feldbus kompatible Feldgeräte, die einen Prozessor und einen Speicher umfassen, oder um jede beliebige andere Art von Geräten handeln. In einigen dieser Geräte wie etwa in den (in1 mit der Kennzahl16 versehenen) Feldbus-Feldgeräten können Module oder Untermodule – wie etwa die mit der in den Steuerungseinheiten12 implementierten Steuerungsstrategie assoziierten Funktionsblocks – gespeichert und ausgeführt werden. Wie wohl bekannt ist, können die Funktionsblocks30 , die in der Veranschaulichung in1 als in zwei verschiedenen Feldgeräten16 vorgesehen dargestellt sind, im Zusammenhang mit der Ausführung der Steuerungsmodule29 in den Steuerungseinheiten12 zur Implementierung von Prozesssteuerungsaufgaben ausgeführt werden. Selbstverständlich kann es sich bei den Feldgeräten14 und16 um Geräte beliebiger Art, wie etwa Sensoren, Ventile, Transmitter, Stellungsgeber usw. handeln und bei den E/A-Geräten kann es sich um alle Arten von E/A-Geräten handeln, die mit einem gewählten Kommunikations- oder Steuerungsprotokoll (wie HART, Feldbus, Profibus usw.) kompatibel sind. - In der Prozessanlage
10 in1 beinhaltet die Bediener-Arbeitsstation20 eine Suite von Bedienerschnittstellen-Anwendungen und anderen Datenstrukturen32 , auf die jeder autorisierte Benutzer (im vorliegenden Zusammenhang manchmal als Verfahrensingenieur und manchmal als Bediener bezeichnet, obwohl auch andere Arten von Benutzern existieren können) zugreifen kann, um an die Prozessanlage10 angeschlossene Geräte, Einheiten usw. anzusehen und diesbezüglich bestimmte Funktionalitäten zur Verfügung zu stellen. Die Suite von Bedienerschnittstellen-Anwendungen32 ist in einem Speicher34 der Bediener-Arbeitsstation20 gespeichert und jede der Anwendungen oder Einheiten innerhalb der Suite von Anwendungen32 ist so beschaffen, dass sie in einem Prozessor36 in Verbindung mit der Bediener-Arbeitsstation20 ausgeführt werden kann. Während die gesamte Anwendungssuite32 in dem hier zur Veranschaulichung herangezogenen Beispiel in der Arbeitsstation20 gespeichert ist, können einige dieser Anwendungen oder anderen Einheiten in anderen Arbeitsstationen oder Computergeräten innerhalb der Prozessanlage10 oder in Verbindung damit gespeichert sein und dort ausgeführt werden. Darüber hinaus kann die Anwendungssuite Anzeigen zur Ausgabe auf einem Anzeigebildschirm37 in Verbindung mit der Arbeitsstation20 oder jedem anderen gewünschten Anzeigebildschirm oder Anzeigegerät einschließlich von Handterminals, Laptops, anderen Arbeitsstationen usw. bereitstellen. Ebenso können die Anwendungen der Anwendungs suite aufgeteilt und auf zwei oder mehreren Computern oder Maschinen ausgeführt werden und so konfiguriert werden, dass sie in Verbindung miteinander arbeiten. - Allgemein gesprochen sorgt die Anwendungssuite
32 für und ermöglicht die Erzeugung und Verwendung von drei verschiedenen Arten von Einheiten, deren Bedienung miteinander integriert werden kann, um verbesserte Steuerungs-, Simulations- und Anzeigefunktionen innerhalb der Prozessanlage10 bereitzustellen. Genauer gesagt kann die Anwendungssuite zur Erzeugung und Implementierung von Prozessgrafikanzeigen35 (die allgemein eine Bedieneranzeige bezüglich eines Teils der Prozessanlage bereitstellen), Prozessmodulen39 (die allgemein eine Simulation für einen Teil der Prozessanlage bereitstellen) und Prozesssteuerungsmodulen wie den Steuerungsmodulen29 verwendet werden, die im Allgemeinen für die Online-Steuerung des Prozesses sorgen und diese ausführen. Die Prozesssteuerungsmodule29 sind dem Stand der Technik nach allgemein hinreichend bekannt und können alle Arten von Steuerungsmodulen wie etwa Funktionsblock-Steuerungsmodule usw. umfassen. Bei den in Folge noch näher zu beschreibenden Prozessgrafik-Anzeigeelementen35 handelt es sich in der Regel um Elemente, die von einem Bediener, einem Techniker oder anderen Anzeigeelementen verwendet werden, um einem Benutzer wie etwa einem Bediener Informationen über den Betrieb, die Konfiguration oder die Anordnung der Prozessanlage und der sich darin befindlichen Elemente zu liefern. Die Prozessmodule39 sind in der Regel eng mit den Prozessgrafik-Anzeigeelementen35 verbunden und können verwendet werden, um Simulationen des Betriebs der Prozessanlage und einiger der sich darin befindlicher Elemente durchzuführen, die auf die in den Prozessgrafik-Anzeigeelementen35 dargestellte Weise miteinander verbunden sind. In dem hier zur Veranschaulichung verwendeten Beispiel sind die Prozessgrafik-Anzeigeelemente35 und die Prozessmodule39 in den Arbeitsstationen20 und22 gespeichert und werden dort ausgeführt, aber die Prozessgrafik-Anzeigeelemente35 und die Prozessmodule39 können auch in jeden anderen mit der Prozesssteuerungsanlage10 verbundenen Computer (wie etwa Laptops, Handterminals usw.) heruntergeladen und dort ausgeführt werden. -
2 veranschaulicht einige der Anwendungen und Datenstrukturen oder anderen Einheiten innerhalb der auf der Arbeitsstation20 gespeicherten Anwendungssuite32 . Insbesondere umfasst die Anwendungssuite Steuerungsmodule, Prozessmodule und Konfigurationsanwendungen38 für die grafischen Anzeigen, mit denen ein Verfahrensin genieur Steuerungsmodule, Prozessmodule (auch bekannt als Prozessflussmodule) und die damit zusammenhängenden grafischen Anzeigen erzeugt. Während es sich bei der Konfigurationsanwendung38 der Steuerungsmodule und jede allgemein gebräuchliche oder bekannte Anwendung zur Konfiguration von Steuerungsmodulen handeln kann, können die Anwendungen für die Konfiguration der Prozessmodule und der grafischen Anzeigen die Prozessmodule und grafischen Anzeigen mit Hilfe eines oder mehrerer intelligenter Prozessobjekte erzeugen, deren Beschaffenheit weiter unten detaillierter beschrieben werden soll. Darüber hinaus werden die Konfigurationsanwendungen38 für die Prozessmodule und Prozessgrafiken zwar als getrennt dargestellt; beide Arten von Elementen können aber auch von einer einzigen Anwendung erzeugt werden. - Eine Bibliothek
40 von intelligenten Prozessobjekten42 beinhaltet Beispielversionen von oder Vorlagen für intelligente Prozessobjekte42 , auf die die Konfigurationsanwendung zugreifen und die sie kopieren und verwenden kann, um damit Prozessmodule39 und grafische Anzeigen35 zu erzeugen. Wie es sich versteht, kann die Konfigurationsanwendung zur Erzeugung von einem oder mehreren Prozessmodulen39 verwendet werden, von denen jedes aus einem oder mehreren intelligenten Prozessobjekten42 besteht oder erzeugt wurde und einen oder mehrere Prozessfluss- oder Simulationsalgorithmen45 umfassen kann, die in einem Prozessmodulspeicher46 gespeichert sind. Zusätzlich können mit der Konfigurationsanwendung ein oder mehrere grafische Anzeigen35 erzeugt werden, die aus einem oder mehreren intelligenten Prozessobjekten42 bestehen oder erzeugt werden und eine beliebige Anzahl miteinander verbundener Anzeigeelemente enthalten können. Eine der grafischen Anzeigen35b ist in2 in erweiterter Form veranschaulicht und enthält eine Darstellung eines Satzes von Prozesselementen wie etwa Ventilen, Tanks, Sensoren und Durchflussgebern, die durch Verbindungselemente wie etwa Rohre, Leitungen, Stromkabel, Beförderungsbänder usw. miteinander verbunden sind. - Eine Ausführungsmaschine
48 betreibt oder implementiert während des Betriebs der Anwendung jede der grafischen Anzeigen35 und der Prozessmodule39 , um für einen Bediener eine oder mehrere Prozessanzeigen wie von den grafischen Anzeigen35 definiert bereitzustellen und die mit den Prozessmodulen39 verbundene Simulationsfunktionalität zu implementieren. Die Ausführungsmaschine48 kann eine Regeldatenbank50 verwenden, in der die die in Bezug auf die Prozessmodule39 allgemein und in Bezug auf die intelligenten Prozessobjekte innerhalb dieser Module insbesondere zu implementierende Logik definiert ist. Die Ausführungsmaschine48 kann auch eine Verbindungsmatrix52 verwenden, die die Funktionalitäten für die Prozessmodule39 über die Verbindungen zwischen den Prozesselementen innerhalb der Anlage10 sowie innerhalb der Prozessmodule39 implementiert. - In
2 ist eines der intelligenten Prozessobjekte42e stärker im Detail wiedergegeben. Während es sich bei dem dargestellten intelligenten Prozessobjekt42e um eine der Vorlagen für ein intelligentes Prozessobjekt handelt, können andere intelligente Prozessobjekte in der Regel die gleichen oder ähnliche Elemente, Merkmale, Parameter usw. enthalten wie sie in der Beschreibung für das intelligente Prozessobjekt42e verwendet werden, während sich die spezifischen Einzelheiten oder Merkmale bezüglich dieser Elemente, Merkmale und Parameter von einem intelligenten Prozessobjekt zum anderen je nach Beschaffenheit und Verwendung des jeweiligen intelligenten Prozessobjekts unterscheiden können. Außerdem handelt es sich bei dem intelligenten Prozessobjekt42e zwar um ein Objekt innerhalb einer objektorientierten Programmierumgebung, dass die dafür typischen Datenspeicher, Ein- und Ausgänge und Methoden beinhaltet; dieses intelligente Prozessobjekt kann jedoch mit Hilfe aller beliebigen anderen Programmierparadigmen oder Protokollen erzeugt oder durch diese implementiert werden. - Es versteht sich, dass es sich bei dem intelligenten Prozessobjekt
42e vor seiner Instantiierung um ein mit einer bestimmten Art von Einheit wie etwa einer logischen oder physischen Einheit innerhalb der in1 dargestellten Prozessanlage10 in assoziiertes Objekt handelt. Nachdem dieses intelligente Prozessobjekt jedoch kopiert und instantiiert wurde, kann es mit einer konkreten Einheit innerhalb der Prozessanlage verbunden sein. Auf jeden Fall beinhaltet das intelligente Prozessobjekt42e einen Datenspeicher53 zur Speicherung der Daten, die es von der mit dem intelligenten Prozesselement42e verbundenen logischen Einheit empfängt oder die sich auf dieses beziehen. Der Datenspeicher53 beinhaltet in der Regel einen Datenspeicher53a , in dem allgemeine oder unveränderliche Informationen zu der dem intelligenten Prozessobjekt42e zugeordneten Einheit – wie Hersteller, Version, Bezeichnung, Typ usw. – gespeichert werden. In einem Datenspeicher53b werden variable oder veränderliche Daten wie etwa Parameterdaten, Statusdaten, Eingangs- und Ausgangsdaten, Kostendaten oder andere Daten über die dem intelligenten Prozessobjekt42e zugeordneten Einheit gespeichert, einschließlich von Daten über die Form, in der die Einheit in der Vergangenheit existiert hat, und über die Form, in der sie jetzt innerhalb der Prozessanlage10 existiert. Selbstverständlich kann das intelligente Prozessobjekt so konfiguriert oder programmiert werden, dass es diese Daten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen über jede gewünschte Kommunikationsverbindung von dieser Einheit selbst, von der Datenprotokollierungseinheit28 über die Ethernet-Schnittstelle24 oder auf jede andere gewünschte Art empfängt. In einem Datenspeicher53c kann eine grafische Darstellung der Einheit gespeichert sein, der das intelligente Prozessobjekt42e zugeordnet ist und die für die eigentliche Anzeige für den Bediener über eine Bedienerschnittstelle wie den Bildschirm37 der Arbeitsstation20 aus1 verwendet werden kann. Selbstverständlich kann die grafische Darstellung (innerhalb des Datenspeichers53c durch Unterstreichungen gekennzeichnete) Platzhalter umfassen, die Informationen über die Einheit liefern, wie etwa durch den Parameter festgelegte Informationen oder andere, im Datenspeicher53b abgelegte Informationen über die Einheit. Diese Parameterdaten können in den grafischen Platzhaltern angezeigt werden, wenn die grafische Darstellung dem Bediener als Teil einer der grafischen Anzeigen35 auf einem Anzeigegerät37 angezeigt wird. Die grafische Darstellung (und das intelligente Prozessobjekt42e ) können auch (im Datenspeicher53c durch ein „X") vordefinierte Anschlusspunkte aufweisen, die den Bediener oder den Verfahrensingenieur in die Lage versetzen, vorgeschaltete oder nachgeschaltete Komponenten wie in der grafischen Darstellung wiedergegeben an das Prozesselement anzuschließen. Selbstverständlich kann das intelligente Prozessobjekt über diese Anschlusspunkte auch feststellen, welche Elemente gemäß der Konfiguration in einem Prozessmodul mit diesem intelligenten Objekt verbunden sind, und die Art des zu verwendenden Verbindungselements wie etwa ein Rohr, eine Leitung usw., einen mit diesem Element verbundenen Strom usw. zu definieren. - Wahlweise können in dem Datenspeicher
53c eine Vielzahl von grafischen Darstellungen gespeichert werden. Zum Beispiel können verschiedene grafische Darstellungen verschiedenen Ansichten wie etwa einer Ansicht für Ingenieure, einer Wartungsansicht, einer Bedieneransicht, einer Ansicht für die Unternehmensleitung, einer Ansicht für Ausbilder, einer Ansicht für Auszubildende usw. entsprechen. Eine bestimmte grafische Darstellung kann zum Beispiel verwendet werden, um eine grafische Anzeige für eine bestimmte Ansicht zu erzeugen. Beispielsysteme und Verfahren zur Erzeugung der grafischen Darstellung sind in einer sich im gemeinsamen Eigentum befindlichen Patentanmeldung mit dem Titel „INTEGRATION VON GRAFIKELEMENTEN IN EINE PROZESSKONFIGURATION UND IN EINE STEUERUNGSUMGEBUNG" (Rechtsanwalts-Aktenregister Nr. 06005/41116) beschrieben. Selbstverständlich können für die Erzeugung der grafischen Darstellung auch andere geeignete Systeme und Verfahren verwendet werden. - Das intelligente Prozessobjekt
42e kann auch ein oder mehrere Eingänge54 und Ausgänge56 beinhalten, um die Kommunikation mit anderen intelligenten Prozessobjekten innerhalb oder außerhalb eines Prozessmoduls zu ermöglichen, innerhalb dessen das intelligente Prozessobjekt42 verwendet wird. Die Verbindungen der Eingänge54 und Ausgänge56 mit anderen intelligenten Prozessobjekten können von einem Verfahrensingenieur konfiguriert werden, indem er einfach andere intelligente Prozessmodule an diese Eingänge oder Ausgänge anschließt oder spezifiziert, welche Datenübermittlungen genau zwischen den intelligenten Prozessobjekten erfolgen sollen. Einige dieser Eingänge und Ausgänge können so definiert werden, dass sie wie oben beschrieben mit den intelligenten Prozessobjekten an den vordefinierten Anschlusspunkten für das intelligente Prozessobjekt verbunden sind. Diese Eingänge54 und Ausgänge56 können auch durch einen Satz von Regeln aus der Regeldatenbank50 und aus der Verbindungsmatrix52 bestimmt oder festgelegt werden, die die Verbindungen zwischen den verschiedenen Geräten und Einheiten innerhalb der Anlage10 definiert. Die Eingänge54 und die Ausgänge56 , zu denen die damit verbundenen Datenspeicher oder Puffer gehören, sollen im Allgemeinen dafür sorgen, dass die Daten und Informationen von anderen intelligenten Prozessobjekten zum intelligenten Prozessobjekt42e oder die im intelligenten Prozessobjekt42e gespeicherten oder von diesem erzeugten Daten an andere intelligente Prozessobjekte übermittelt werden. Diese Eingänge54 und Ausgänge56 können auch zur Gewährleistung der Übermittlung von Daten zwischen dem intelligenten Prozessobjekt42e und anderen Objekten innerhalb des Prozesssteuerungssystems wie etwa den Steuerungsmodulen innerhalb der Steuerungseinheiten12 , den Feldgeräten14 ,16 usw. dienen. - Wie
2 zeigt, beinhaltet das intelligente Prozessobjekt auch einen Methodenspeicher58 , in dem keine, eine oder mehrere (in2 als die Methoden60a ,60b und60c veranschaulichte) Methoden60 gespeichert sind, bei denen es sich um Algorithmen handeln kann, die vom intelligente Prozessmodul42e während der Ausführung eines Prozessmoduls implementiert werden, welches das intelligente Prozessobjekt verwendet. Im Allgemeinen verwenden die in dem Methodenspeicher58 gespeicherten Methoden60 die in den Teilen53a und53b des Datenspeichers gespeicherten Daten und die von anderen intelligenten Prozessobjekten empfangenen Daten oder sogar Daten aus anderen Quellen wie der Konfigurationsdatenbank oder Protokollierungseinheit28 über die Eingänge54 und die Ausgänge56 , um Informationen über die Prozessanlage10 oder eine Einheit innerhalb der Prozessanlage10 zu erhalten. Beispielsweise können die Methoden60 unzureichende oder schlechte Betriebszustände im Zusammenhang mit der durch das intelligente Prozessobjekt42e definierten Einheit, Fehler im Zusammenhang mit dieser Einheit oder anderen Einheiten innerhalb der Prozessanlage10 usw. erfassen. Die Methoden60 können vorkonfiguriert oder entsprechend dem Typ oder der Klasse des intelligenten Prozessobjektes bereitgestellt und in der Regel jedes Mal dann ausgeführt werden, wenn das intelligente Prozessobjekt42e während des Programmablaufs innerhalb der Ausführungsmaschine48 ausgeführt wird. Beispiele für Methoden60 , die in einem intelligenten Prozessobjekt wie dem intelligenten Prozessobjekt42e bereitgestellt werden können, sind etwa die Erfassung von Lecks, Totbereiche, Totzeiten, Bewegungen, Variabilitäten, die Zustandsüberwachung, der Berechnungskosten oder anderer Zustände im Zusammenhang mit der Einheit. - Die Methoden
60 können auch bereitgestellt werden, um das Betriebsverhalten der mit dem intelligenten Prozessobjekt verbundenen Prozesseinheit in Bezug auf das durch die Prozesseinheit strömende Material zu simulieren. Die Methoden60 können also bereitgestellt werden, um Werte wie Massenbilanzen, Energiebilanzen, Durchflussmengen, Temperaturen, Zusammensetzungen, Dampfzustände, und andere auf Systemebene oder auf Stromebene gegebene Parameter im Zusammenhang mit dem durch die Prozessanlage10 strömenden Material zu berechnen, um den Betrieb des Elements so zu simulieren, dass man die erwarteten Ausgangswerte auf der Basis der angegebenen Eingangswerte erhält usw. Dies sind selbstverständlich nur einige der Methoden, die in einem intelligenten Prozessobjekt42e gespeichert und durch dieses ausgeführt werden können, und es können viele andere Methoden verwendet werden, wobei diese Methoden in der Regel von der Art der verwendeten Einheit, der Art und Weise, wie diese Einheit in einer Prozesseinlage eingebunden ist und innerhalb dieser verwendet wird, sowie von anderen Faktoren abhängen. Es ist wichtig zu erwähnen, dass das intelligente Prozessobjekt zwar Methoden zur Erfassung von systemweiten Zuständen, Fehlern usw. speichern und ausführen kann, dass diese Methoden aber auch zur Ermittlung anderer Informationen über Geräte, logische Elemente (wie etwa Prozesssteuerungsmodule und Regelkreise) sowie andere nicht auf Systemebene vorhandene Einheiten verwendet werden können. Nach Wahl können die Methoden60 in jeder gewünschten Programmiersprache wie C, C++, C# usw. programmiert oder bereitgestellt werden oder können auf während des Programmablaufs für das intelligente Prozessobjekt42e anwendbare Regeln aus der Regeldatenbank50 verweisen oder diese festlegen. - Wahlweise kann jedes intelligente Prozessobjekt eine Bibliothek von anwendbaren Algorithmen oder Methoden beinhalten, die das Simulationsverhalten des intelligenten Prozessobjektes bestimmen, wenn es innerhalb eines Prozessmoduls verbunden ist. Eine solche Bibliothek ist in Form eines Pull-Down-Menüs
61 für das intelligente Prozessobjekt42e dargestellt, und ein ähnliches Menü kann in Verbindung mit jedem anderen intelligenten Prozessobjekt bereitgestellt werden. Wenn der Verfahrensingenieur ein intelligenten Prozessobjekt in ein Prozessmodul39 übernimmt, kann er dessen Simulationsverhalten bestimmen, indem er einen Eintrag aus der Bibliothek von Simulationsalgorithmen (bezeichnet als Methode1, Methode2 usw.) zum Beispiel über das Pull-Down-Menü61 auswählt. So kann der Verfahrensingenieur für ein intelligentes Prozessobjekt verschiedene, von der Art und Beschaffenheit des durch das intelligente Prozessobjekt modellierten Prozesses abhängige Verhaltensweisen definieren. - Wahlweise kann der Verfahrensingenieur stattdessen einen eigenen oder einen anderen benutzerdefinierten Algorithmus bereitstellen, um das durch den intelligenten Prozessblock definierte Verhalten des Prozesselements zu definieren. Ein solcher benutzerdefinierter Algorithmus (der in dem Pull-Down-Menü
61 als Eintrag „benutzerdefiniert" wiedergegeben ist) kann für ein intelligentes Prozessobjekt bereitgestellt oder in diesem gespeichert werden, wenn es in ein Prozessmodul übernommen oder in diesem ausgeführt wird. Diese Funktionalität ermöglicht es dem Benutzer, das Simulationsverhalten des Modells an seine eigenen Bedürfnisse anzupassen und so eine verbesserte und genauere Simulation zu ermöglichen. Wahlweise, und wie später noch näher ausgeführt werden soll, kann das intelligente Prozessobjekt42 oder jedes Prozessmodul einen durch den Benutzer bedienbaren Schalter (wie etwa einen elektronischen Schalter oder eine Marke) aufweisen, durch die die Verwendung der Simulationsalgorithmen innerhalb der intelligenten Prozessobjekte außer Kraft gesetzt wird und der stattdessen dafür sorgt, dass das Verhalten des Prozessmoduls durch ein Simulationspaket oder Programm zur Erzeugung einer wirklichkeitsgetreuen Simulation etwa in der durch die Firma HYSYS bereitgestellten Form bestimmt wird. In diesem Fall empfängt das intelligente Prozessobjekt oder das Prozessmodul simulierte Parameter aus der wirklichkeitsgetreuen Simulation und verwendet nicht die innerhalb der Prozessobjekte selbst bereitgestellten Simulationsalgorithmen. - Während der Ausführung einer grafischen Anzeige
35 oder eines Prozessmoduls39 durch die Ausführungsmaschine48 implementiert die Ausführungsmaschine48 die durch die Eingänge54 und die Ausgänge56 definierten Datenübermittlungen an jedes der intelligenten Prozessobjekte in der grafischen Anzeige oder im Prozessmodul39 und kann die Methoden60 zur Umsetzung der durch die Methoden60 bereitgestellten Funktionalitäten für jedes dieser Objekte implementieren. Wie oben ausgeführt kann die Funktionalität der Methoden60 durch eine Programmierung innerhalb des intelligenten Prozessobjekts oder durch einen Satz von Regeln innerhalb der Regeldatenbank50 definiert sein, die die Ausführungsmaschine48 zur Umsetzung der in diesen Regeln festgelegten Funktionalität basierend auf Typ, Klasse, Kennung, Markenname usw. eines intelligenten Prozessobjekts ausführt. - Es wird auffallen, dass eine Instanz des intelligenten Prozessobjekts
42e innerhalb des Prozessmoduls über eine Marke oder einen einzigartigen Namen verfügt, mit dem dieses intelligente Prozessobjekt verknüpft ist, und diese Marke oder diese einzigartige Name kann zur Steuerung der Übermittlung von an das intelligente Prozessobjekt42e gesendeten und von diesem ausgesendeten Daten dienen, und die Ausführungsmaschine48 kann während des Programmablaufs auf diese Marke verweisen. Marken von Prozessmodulen sollten innerhalb der Konfiguration des Steuerungssystems nur einmal vergeben werden. Diese Konvention für die Vergabe der Marken ermöglicht es, dass sich Elemente in anderen Prozessgrafikanzeigen35 , Prozessmodule39 und sogar die Steuerungsmodule29 auf Elemente innerhalb der Prozessmodule39 beziehen können. Darüber hinaus kann es sich bei den Parametern des intelligenten Prozessobjekts42a weiterhin entweder um einfache Parameter wie etwa einfache Werte, strukturierte Parameter oder intelligente Parameter handeln, die die mit ihnen verbundenen erwarteten Einheiten oder Parameter kennen. Intelligente Parameter können durch die Prozessregelmaschine oder die Ausfüh rungsmaschine interpretiert und verwendet werden, um sicherzustellen, dass alle Signale an die gleichen Einheiten gesendet oder korrekt umgewandelt werden. Ferner können mit Hilfe intelligenter Regeln Gruppen von Alarmen für die intelligenten Prozessobjekte (oder für die Prozessmodule) aktiviert und deaktiviert werden, um eine intelligente Alarmstrategie und/oder Bedienerschnittstelle bereitzustellen. Weiterhin können Klassen von intelligenten Prozessobjekten mit Klassen von Geräten und Modulen innerhalb der Prozesssteuerungsstrategie für die Anlage10 verbunden werden, um eine bekannte Verbindung zwischen einem intelligenten Prozessobjekt und den Prozessvariablen zu schaffen, die dieses Objekt interpretieren oder auf die es zugreifen muss. - In Prozessgrafikanzeigen oder Prozessmodulen verwendete intelligente Prozessobjekte können auch Daten zu Betriebsverhalten, Status und zum Alarmverhalten beinhalten, sodass diese intelligenten Prozessobjekte während des Programmablaufs in verschiedene Modi – wie etwa abgeschaltet, Start und normal – versetzt werden, in Verbindung mit dem Objekt einen Status basierend auf dem aktuellen Betriebsstatus melden und basierend auf einem erfassten Zustand – wie etwa der Bereichsüberschreitung bei einem Parameter, beschränkter, hoher Variabilität usw. – Alarme ausgeben können. Intelligente Prozessobjekte können auch über eine Hierarchie von Klassen/Unterklassen verfügen, die es ermöglichen, diese Objekte in nach Klassen unterteile Bibliotheken einzuordnen, in einer zusammengesetzten Struktur zusammen zu fassen usw. Weiterhin können intelligente Prozessobjekte Informationen von anderen Elementen wie etwa Steuerungsmodulen und anderen Objekten verwenden, damit das intelligente Prozessobjekt beispielsweise erkennen kann, wenn die mit ihm verbundene Einheit gerade belegt ist oder zum Beispiel über einen Stapelsteuerungsprozess innerhalb der Prozessanlage
10 angesprochen wird. - Intelligente Prozessobjekte können mit allen gewünschten Prozesseinheiten, zum Beispiel physischen Geräten – wie Pumpen, Tanks, Ventilen usw. – oder logischen Einheiten wie Prozessbereichen, Messwerten oder Schaltern, Steuerungsstrategien usw. verbunden werden. In einigen Fällen können intelligente Prozessobjekte mit Anschlüssen und Verbindungen wie Rohren, Leitungen, Kabeln, Beförderungsbändern oder beliebigen anderen Vorrichtungen verbunden werden, über die Materialien, Strom, Gas usw. direkt von einer Station innerhalb des Prozesses zu einer anderen transportiert werden. Verbindungselementen zugeordnete intelligente Prozessobjekte (die in dieser Patentschrift manchmal als intelligente Links oder Verbindungselemente bezeichnet werden) sind ebenfalls mit Marken versehen (obwohl das tatsächliche Gerät oder der tatsächliche Anschluss nicht mit Tags versehen sein oder nicht in der Lage sein können, innerhalb der Prozessanlage zu kommunizieren) und dienen im Allgemeinen zur Darstellung von Materialströmen zwischen anderen Elementen innerhalb des Prozesses.
- Intelligente Links verfügen in der Regel über Eigenschaften oder Parameter, durch die definiert wird, wie verschiedene Materialien oder Erscheinungen (wie Elektrizität) sich durch die Verbindungen bewegen (z.B. Dampf, Elektrizität, Wasser, Abwässer usw.). Diese Parameter können die Art und die Eigenschaften des Durchflusses (wie etwa die allgemeine Geschwindigkeit, Reibungskoeffizienten, Art des Durchflusses wie etwa verwirbelt oder nicht verwirbelt, elektromagnetisch usw.) durch die Verbindung und die mögliche Richtung oder Richtungen des Durchflusses durch die Verbindung angeben. Intelligente Links können Programmierungen oder Methoden beinhalten, die dafür sorgen, dass die Einheiten der durch den intelligenten Link miteinander verbundenen Quell- und Zielobjekte zueinander passen und – falls das nicht der Fall sein sollte – eine entsprechende Anpassung vornehmen. Die Methoden des intelligenten Links können den Durchfluss durch die Verbindung auch mit Hilfe eines Modells oder eines Algorithmus modellieren, um die Geschwindigkeit und die Eigenschaften des Durchflusses durch die tatsächliche Verbindung, die Länge und Größe der physischen Verbindungen, die Transportverzögerung usw. abzuschätzen. Die für das intelligente Prozessobjekt gespeicherten Parameter (wie etwa Reibungsparameter) können in diesen Methoden verwendet werden. Auf diese Weise im Wesentlichen versetzen die intelligenten Links oder Verbindungselemente die intelligenten Prozessobjekte in die Lage, die anderen vor- oder nachgeschalteten Objekte oder Einheiten zu erfassen. Selbstverständlich können intelligente Links zum Beispiel die Verbindungen zwischen anderen Objekten, die Art des Durchflusses innerhalb des Systems wie etwa Flüssigkeit, Gas, Elektrizität usw., die vor- und nachgeschaltete Seite der Einheiten, die der Einheit für dieses intelligente Prozessobjekt, die Richtung des Material-, Flüssigkeits- und Elektrizitätsflusses auf jede gewünschte und angebrachte Art definieren. In einer Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Matrix
52 vor Ausführung der Prozessflussmodule erstellt werden und für die Verbindungen zwischen den verschiedenen Geräten innerhalb der Anlage die intelligenten Links und damit die Verbindungen zwischen den verschiedenen intelligenten Prozessobjekten definieren. Tatsächlich kann die Ausführungsmaschine48 anhand der Matrix52 bestimmen, welche Einhei ten einem Prozessobjekt vor- und nachgeschaltet sind, und aufgrund dieser Information die Daten bestimmen, die zwischen den intelligenten Prozessobjekten und den damit verbundenen Methoden übermittelt werden. Darüber hinaus können ein oder mehrere Sätze von Regeln bereitgestellt werden, anhand derer die intelligenten Prozessobjekte miteinander interagieren und die für die Methoden innerhalb der intelligenten Prozessobjekte benötigten Daten miteinander austauschen und die Auswirkungen von intelligenten Prozessobjekten zu bestimmen, die mit Ausgangsverbindungen assoziiert sind. - Wahlweise können die intelligenten Prozessobjekte
42e auch automatische Links wie etwa URLs zu wichtigen Dokumentationen aufweisen, die auf diesen Objekttyp anwendbar sind, oder die für die Instanz (in Abhängigkeit von der Erheblichkeit und der Anwendung) des Gerätes, auf welches sich das intelligente Prozessobjekt42e bezieht, relevant sind. Diese Dokumentation kann sowohl vom Hersteller geliefert als auch vom Benutzer selbst erstellt worden sein. Beispiele für eine solche Dokumentation umfassen zum Beispiel Verfahren für die Konfiguration sowie für das Hochfahren und Abschalten des Systems sowie Betriebs- und Wartungsanleitungen. Wahlweise kann ein Bediener auf das in einer Bedieneranzeige dargestellte Objekt klicken, um (falls anwendbar) die instanzspezifische und die allgemeine Dokumentation für das Objekt oder das damit verbundene Gerät aufzurufen. Auch kann der Benutzer in der Lage sein, Dokumentationen wie etwa Wartungsanfragen, Aufzeichnungen zu Betriebsproblemen usw. unabhängig von der Systemsoftware hinzuzufügen/zu löschen/zu ändern. Außerdem kann der Benutzer diese automatische Links so konfigurieren oder ändern, dass er in der Lage ist, zu Objekten in einer Bedienerschnittstelle Verbindungen zu Wissensquellen hinzuzufügen, eine schnelle Navigation zu den entsprechenden mit dem Objekt verbundenen Informationen zu ermöglichen und ihn in die Lage zu versetzen, spezifische Arbeitsabweisungen für den Kunden, den jeweiligen Objekttyp oder sogar für die jeweilige Instanz des Objektes hinzuzufügen. - Während die Prozessmodule und Prozessgrafiken gemäß der Beschreibung oben durch die Herstellung von Verbindungen zwischen verschiedenen intelligenten Prozessobjekten erzeugt werden, können sie auch separat erzeugt werden. So kann zum Beispiel eine Prozessgrafik unter Verwendung von intelligenten Prozessobjekten erstellt werden und nach Fertigstellung desselben kann auf der Grundlage von grafischen Elementen und ihren gegenseitigen Verbindungen innerhalb der Grafikanzeige ein Prozessmodul für diese Grafik erstellt werden. Alternativ dazu kann mit Hilfe von intelligenten Prozessobjekten zuerst das Prozessmodul erstellt werden, und für das fertige Prozessmodul kann dann die Konfigurationsanwendung
38 unter Verwendung der grafischen Anzeigeelemente in den für die Erzeugung des Prozessmoduls verwendeten intelligenten Prozessobjekten automatisch die grafische Anzeige für dieses Prozessmodul generieren. Außerdem können das Prozessmodul und die grafische Darstellung separat erzeugt und die einzelnen Elemente in diesen beiden Einheiten manuell durch gegenseitige Verweise (z.B. unter Verwendung der Markeneigenschaften der Elemente in der grafischen Anzeige und im Prozessmodul) miteinander verbunden werden. Auf diese Weise können Verweise zwischen einem intelligenten Prozessobjekt und mehreren grafischen Darstellungen hergestellt werden. Auf jeden Fall können eine einmal erzeugte Prozessgrafikanzeige und ein damit verbundenes Prozessmodul unabhängig oder separat voneinander laufen, obwohl sie typischerweise wie gewünscht oder erforderlich Parameter und Informationen miteinander austauschen. - Zwecks einer umfassenderen Darstellung werden nachstehend einige mögliche Merkmale und Beispiele von Erzeugung von in grafischen Anzeigen und Prozessmodulen verwendbaren intelligenten Prozessobjekten detaillierter beschrieben. Danach wird ein Verfahren beschrieben, nach dem die mit den beschriebenen Elementen und Merkmalen erzeugten Prozessgrafikanzeigen und Prozessmodule zur Bereitstellung höherer Steuerungs- und Simulationsmöglichkeiten in Steuerungsmodule eingebunden werden. Selbstverständlich versteht sich, dass die Bestandteile und Merkmale der intelligenten Prozessobjekte nicht auf die Bestandteile und Merkmale beschränkt sind, die in der vorliegenden Patentschrift erwähnt werden, und dass Wahlweise andere Merkmale und Elemente in oder zur Erzeugung sowohl der Prozessgrafikanzeigen als auch der Prozessmodule verwendet werden können.
- Allgemein gesprochen kann die Konfigurationsanwendung einen Satz von vordefinierten grafischen Elementen bereitstellen, aus denen ein Benutzer Bedieneranzeigen oder grafische Anzeigen für eine bestimmte Prozessanlage erstellen kann. Diese grafischen Elemente sind so ausgelegt, dass sie dynamische Online-Messungen und Schalter bereitstellen, welche es Schnittstelle zum Steuerungssystem fungieren. Darüber hinaus können nicht durch eine Messung erfasste, den Prozessbetrieb wiedergebende Parameter mit Hilfe einer in den Prozessmodulen vorgesehenen Online-Prozesssimulation berechnet und als fester Bestandteil der damit zusammenhängenden grafischen Anzeigen dargestellt werden.
- Darüber hinaus kann die von den Prozessmodulen bereitgestellte Prozesssimulation in einer für Entwurfs- und Schulungssimulationen vorgesehenen Offline-Umgebung an Stelle der Prozessmessdaten in den grafischen Elementen und den damit verbundenen Steuerungsmodulen verwendet werden. Diese Werte, die von den dazugehörigen Prozessmodulen berechnet werden, können auf der Schalterposition oder dem Schalterzustand sowie auf in den Prozessgrafiken wiedergegebenen manuellen Störwerten beruhen. Damit sind die grafischen Anzeigen und die Steuerungsmodule sowohl in einer Online- oder Steuerungssituation als auch in einer Offline- oder Simulationssituation verwendbar. Außerdem werden, während der statische Teil der grafischen Elemente in vielen Fällen den dreidimensionalen Komponenten aus den bekannten Grafikbibliotheken ähnelt, nachstehend im Zusammenhang mit einer Anzahl von möglichen Typen von und Beispielen für grafische Elemente weitere einzigartige Merkmale oder Eigenschaften hinsichtlich der grafischen Elemente, der mit ihnen angezeigten Informationen und ihrer Verbindungen zu den Ein- und Ausgängen der Steuerung und den Prozesssimulationsmodulen beschrieben.
- Allgemein gesprochen fallen die grafischen Elemente und Simulationsalgorithmen in dem mit einem intelligenten Prozessobjekt verbundenen Prozessmodul in eine der verschiedenen, nachstehend wiedergegebenen Kategorien von Prozesselementen: Stromelemente, Prozessverbindungselemente, Schalterelemente, Verarbeitungselemente, Messelemente und Elemente zu den erwarteten Eigenschaften. Stromelemente definieren in der Regel einen Materialstrom innerhalb der Prozessanlage und können in der grafischen Anzeige mit Angaben zu Zusammensetzung, Dichte, Flussgeschwindigkeit, Temperatur, Druck, Gewicht und/oder allen anderen Parametern wiedergegeben werden, durch die der Materialstrom definiert ist. Stromelemente können am Eingang des Prozessmoduls definiert und für Elemente innerhalb des Prozessmoduls bereitgestellt werden, um so den in der grafischen Anzeige zu modellierenden Materialdurchfluss durch das Prozessmodul zu gewährleisten. Ähnlich können Stromelemente am Ausgang oder Ende eines Prozessmoduls veranschaulicht werden, um in der grafischen Anzeige den Materialausstoß des durch die grafische Anzeige wiedergegebenen Prozessanlagenteils zu verdeutlichen. Weiterhin können mit Hilfe von Stromelementen auch die gegenseitigen Verbindungen unter den verschiedenen grafischen Anzeigen (und den damit verbundenen Prozessmodulen) verdeutlicht werden. So kann zum Beispiel der Ausgangsstrom eines Prozessmoduls den Eingangsstrom eines anderen Prozessmoduls bilden und die für den Eingangsstrom verwendeten Werte für das andere Prozessmodul bereitstellen. Ströme können die folgenden vier Bestandteile aufweisen: Name (z.B. pH-Strom), Richtung (z.B. eingehender Durchfluss), Messwerte (z.B. Durchfluss, Druck, Temperatur) und Zusammensetzung (z.B. Stickstoff, Ammoniak usw.). Wahlweise können Ströme jedoch auch andere Teile oder Parameter aufweisen.
- Mit Hilfe von Prozessverbindungselemente wird festgelegt, wie die Materialien innerhalb einer Anlage – wie etwa feste Stoffe, Flüssigkeiten und Dampf oder Gase – von einem Gerät zu einem anderen geliefert beziehungsweise transportiert werden. Zur klaren Verdeutlichung des Materialdurchflusses durch die Anlage können drei verschiedene Arten von Prozessverbindungen verwendet werden: Rohre, Leitungen und Beförderungsbänder. Selbstverständlich sind auch andere Verbindungselemente wie Elektrokabel zur Verdeutlichung des Stromflusses bei elektrochemischen Prozessen usw. denkbar. Rohre werden in der Regel verwendet, um den Durchfluss von Flüssigkeiten und Hochdruckdampf oder Gas durch die Anlage zu veranschaulichen (oder zu simulieren). Leitungen werden in der Regel verwendet, um die Strömung von Niederdruckgas innerhalb der Anlage zu veranschaulichen (oder zu simulieren). Beförderungsbänder werden in der Regel verwendet, um die Bewegung von festen Materialien zwischen den Verarbeitungseinheiten zu veranschaulichen (und zu simulieren). Jedes Prozessverbindungselement definiert also die Art der Verbindung (wie etwa eine Rohrverbindung, eine Leitungsverbindung oder eine Verbindung durch ein Beförderungsband), durch die Material am Eingang oder am Ausgang eines Geräts bereitgestellt wird.
- Wahlweise können die Eigenschaften des durch eine Verbindung transportierten Materials durch den vorgeschalteten Materialeingang definiert werden. Diese Information sowie eine Verbindungsstatusvariable, durch die definiert wird, ob die Verbindung geschlossen ist, können in der grafischen Anzeige als Eigenschaft des Verbindungselements angezeigt werden. Ein Verbindungselement kann am Ausgang eines Verarbeitungselements, eines Schalterelements oder eines Stromelements beginnen. Ähnlich kann ein Verbindungselement am Eingang eines Verarbeitungselements, eines Schalterelements oder eines Stromelements enden.
- Die Eigenschaften eines Verbindungselements können automatisch angezeigt werden, wenn der Cursor in der grafischen Anzeige über diesem Verbindungselement platziert wird. Ferner ist eine ständige Anzeige der mit einem Verbindungselement zusammenhängenden Eigenschaften möglich, indem ein Element für die Messwerte oder die geschätzten Eigenschaften (wie nachstehend näher definiert) auf das Verbindungselement gesetzt wird. Wahlweise kann man ein Verbindungselement erzeugen, indem man über dem Ausgang eines Elementes (wie etwa einem Stromausgang, dem Ausgang eines Verarbeitungselements oder dem Ausgang eines Schalterelements) die linke Maustaste betätigt und dann bei heruntergedrückter Maustaste den Cursor zum Eingang eines anderen Elements zieht. Damit eine Verbindung erfolgreich hergestellt werden kann, müssen die Typen des Ein- und Ausgangs (Rohr, Leitung oder Beförderungsband) der vorgeschalteten und der nachgeschalteten Elemente zueinander passen. Der Verbindung wird automatisch der Typ des vorgeschalteten Elements zugewiesen.
- Wahlweise können Rohrleitungselemente in der Prozessgrafikanzeige als eine Rohrverbindung angezeigt oder dargestellt und Leitungselemente (z.B. für Luft oder Gas) können als eine Leitung und Beförderungsbandelemente können als Beförderungsbänder dargestellt werden. Verbindungen durch Rohr-, Leitungs- und Beförderungsbandelemente können automatisch zwischen den Verarbeitungselementen verlegt werden und außen an den diese Leitungen darstellenden grafischen Elemente können zur Verdeutlichung der Durchflussrichtung Richtungspfeile angezeigt werden. Wenn ein vorgeschalteter Ausgang für zwei Anschlüsse gleichzeitig gilt, kann in das Rohr, die Leitung oder das Beförderungsband ein T-förmiges Element eingefügt werden. In ähnlicher Weise können "T-förmige Elemente zur Verbindung mehrerer Ausgänge miteinander verwendet werden. Die Farben oder anderen grafischen Eigenschaften eines Beförderungsbandelements können sich entsprechend seinem Status – in Betrieb/angehalten, fließend/nicht fließend, verschlossen usw. – ändern. Allgemein gesprochen wird der Materialdurchfluss entlang eines Beförderungsbandes durch den Motorantrieb des Beförderungsbandes bestimmt. Also kann ein Motorantriebsschalter (bei dem es sich um ein nachstehend noch näher beschriebenes Schaltelement handelt) mit dem Beförderungsband verbunden werden. Zusätzlich können mit den Rohr-, Leitungs- und Beförderungsbandelementen noch (nachstehend beschriebene) Messelemente verbunden werden, um die Anzeige von Messwerten in Verbindung mit den Rohr-, Leitungs- oder Beförderungsbandelementen – wie etwa der Geschwindigkeit des Beförderungsbandes oder des Materialdurchflusses in einem Rohr oder einer Leitung, die Eigenschaften des Materials in oder auf dem Beförderungsband, dem Rohr oder der Leitung wie etwa Feuchtigkeit oder Gewicht – zu ermöglichen. Außerdem kann ein angezeigtes Eigenschaftselement hinzugefügt werden, um nicht mittels einer Messung erfasste Eigenschaften des Materials auf oder in dem Rohr, der Leitung oder dem Beförderungsband (wie etwa die Zusammensetzung des Materials) anzuzeigen.
- Wahlweise kann jedes der Verbindungselemente zur Wiedergabe von Rohren, Leitungen oder Beförderungsbändern grafisch und dynamisch den Verlust einer Verbindung (etwa durch eine farbliche Änderung) oder (etwa durch eine farbliche Änderung) den Zustand wiedergeben, dass die Daten für eine gewählte Eigenschaft (wie Druck, Temperatur, Länge usw.) außerhalb des in der Konfiguration vorgesehenen Bereichs liegen. Zusätzlich können in der Grafik durch das dazugehörige Prozessmodul berechnete Parameter angezeigt werden. Beispielsweise können in der Grafik von der vorgeschalteten Verbindung bereitgestellte Eigenschaften – wie etwa, ob der Verbindungsstatus gut oder schlecht ist, Grenzwerte für einen oder mehrere ausgewählte Parameter in Bezug auf das Verbindungselement usw. – angezeigt werden und so dem Bediener weitere Informationen über Verbindungselemente und die durch diese transportierten Ströme liefern.
- Bei Schalterelementen handelt es sich allgemein gesprochen um Elemente, die hinsichtlich eines Stromes eine Schalterfunktion erfüllen und zwischen verschiedenen Verbindungselementen oder zwischen einem Verarbeitungselement und einem Verbindungselement angebracht werden können. Beispiele für Schaltelemente sind ein Regelventil (mit Schalter), ein Schaltventil (mit Schalter), eine Pumpe (mit Motor), ein Gebläselüfter (mit Motor), ein Sauglüfter (mit Motor), ein Ejektor (mit Schaltventil), ein Dämpfer (mit Antrieb), eine Zuführvorrichtung (mit einem Motor mit variabler Geschwindigkeit), ein Motorantrieb für das Beförderungsband (der mit einem Beförderungsbandelement verbunden sein kann), usw.
- Die grafische Darstellung der Ventilelemente kann im Hinblick auf eine dynamische Wiedergabe der implizierten Ventilstellung (etwa durch eine Animation), eines Ventilversagens (zum Beispiel durch eine farbliche Änderung), der Stellung des Ventils als vollständig geöffnet/geschlossen (zum Beispiel durch eine Farbliche Änderung) und des AO-, DO-, DC- Einstellpunkts, des PV-, Ausgangs-, Modusparameters usw. (zum Beispiel durch eine numerische Zeichenkette oder eine andere Anzeige) des angeschlossenen Steuerungsblocks, der das Ventil steuert, ausgestaltet sein. Das (im Prozessmodul verwendete) mit den Ventilelementen verbundene Simulationselement kann über Simulationsalgorithmen verfügen, die die dem mit Ventilschalter zusammenhängenden Parameter wie etwa den Ausgangsdruck, den Massendurchsatz, die Flüssigkeitstemperatur, die Flüssigkeitszusammensetzung, den Eingangsdruck und den Ausgangsdruck berechnen. Diese simulierten oder berechneten Parameter können wahlweise in der Prozessgrafik angezeigt werden. Jedoch muss der Benutzer oder der Verfahrensingenieur in der Regel den Bezug zu einem AO-, DO- oder DC-Block in einem mit dem Ventil verbundenen Steuerungsmodul sowie den Ventiltyp (z.B. linear, schnell öffnend, gleichprozentig, Ventilgröße usw.) und die Hubzeit vom Öffnen bis zum Schließen in der Regel selbst konfigurieren. Selbstverständlich hängen die Simulationsalgorithmen, die für die Simulation des Ventilbetriebs anhand des durch das Ventil fließenden Materials zur Verfügung stehen, vom Typ des Ventils sowie von den Informationen zur Größe ab.
- Die grafische Darstellung der Pumpenelemente kann im Hinblick auf eine dynamische Wiedergabe des Motorstatus (zum Beispiel durch eine farbliche Änderung), der Modi der damit verbundenen DO- oder DC-Funktionsblocks und des Einstellpunktes (zum Beispiel durch Zeichenketten), der Motorgeschwindigkeit (bei Verwendung eines Antriebs mit variabler Geschwindigkeit), des AO-Einstellpunktes, des PV- und des OUT-Modus (bei Verwendung eines Antriebs mit variabler Geschwindigkeit) und anderer gewünschter Parameter ausgestaltet sein. Ebenso können durch die (im Prozessmodul angelegte) Prozesssimulation für dieses Element Parameter wie der Ausgangsdruck, die Flüssigkeitszusammensetzung, die Flüssigkeitstemperatur, der Massendurchsatz bestimmt oder berechnet und in der grafischen Anzeige dargestellt werden. Wahrscheinlich muss der Benutzer eine auf dem Pumpentyp basierende Pumpkurve definieren. Jedoch kann der Benutzer den Verweis auf den mit dem Motorstart/-stopp verbundenen DO- oder DC-Blocks, den Verweis auf den entsprechenden AO-Funktionsblock für den Antrieb mit variabler Geschwindigkeit (falls verwendet) und die Pumpkurve (z.B. Druck gegenüber Durchsatz) zur Definition des Pumpenbetriebs konfigurieren.
- Die grafische Darstellung eines Schalterelements für einen Gebläselüfter oder einen Sauglüfter kann im Hinblick auf eine dynamische Wiedergabe des Motorstatus, der Einstellpunkte für den Modus der DO- oder DC-Funktionsblöcke, der Motorgeschwin digkeit (bei Verwendung eines Antriebs mit variabler Geschwindigkeit), des AO-Einstellpunktes, des Modus des PV-, OUT-, DO- oder DC-Funktionsblockes (bei Verwendung eines Antriebs mit variabler Geschwindigkeit) und anderer gewünschter Parameter konfiguriert werden, die alle in der grafischen Anzeige angezeigt werden können. Das für dieses Element (innerhalb eines Prozessmoduls) vorgesehene Prozesssimulationselement kann Parameter wie Ausgangsdruck, Gaszusammensetzung, Gastemperatur und Gasmassendurchsatz bestimmen oder berechnen, wobei alle diese Parameter in der grafischen Anzeige angezeigt werden können. Der Benutzer kann den Verweis auf den entsprechenden DC-Block zum Starten/Anhalten des Motors, den Verweid auf einen AO-Block für den Antrieb mit variabler Geschwindigkeit (falls verwendet) zur Definition des Betriebsverhaltens des Gebläses bei der Simulation definieren.
- In einigen Fällen kann eine bestimmte Art von Schalter nur zusammen mit einer bestimmten Art von Verbindung, z.B. einem Rohr, einer Leitung oder einem Beförderungsband, verwendet werden. In der nachstehenden Tabelle sind für einige typische Schalterelemente Beispiele für Beschränkungen hinsichtlich der verwendbaren Verbindungen aufgelistet:
- Die Verarbeitungselemente umfassen Anlagenteile, durch die die Materialien oder Ströme innerhalb der Anlage auf irgendeine Art und Weise verändert werden. Allgemein gesprochen werden alle Eingänge und Ausgänge zu und von Verarbeitungselementen durch Verbindungselemente hergestellt. Zu den Standard-Verarbeitungselementen gehören (vertikale und horizontale) Tanks, Erhitzer, statische Mixer, Reaktoren, Mixer, Lufterhitzer und alle anderen Elemente, die irgendeine Art von einfachen oder Standardverarbeitungsaktivitäten durchführen. Für Standardverarbeitungselemente kann der Benutzer die Anzahl der Eingänge und Ausgänge zu dem Element sowie die physikalischen Eigenschaften des Geräts wie Größe, Volumen usw. festlegen. Der Simulationsalgorithmus und die statische Darstellung dieser Standardverarbeitungselemente kann so konfiguriert werden, dass sie nicht vom Benutzer verändert, jedoch zum Zeitpunkt der Konfiguration wie oben beschrieben ausgewählt werden können. Selbstverständlich können nach Wahl andere, in der Regel komplexere Anlagenteile (wie Destillationskolonnen, Verdampfer, Separatoren, Heizkessel) als benutzerdefinierte Verarbeitungselemente implementiert werden. Die statische Darstellung, die Anzahl der Ein- und Ausgänge und der Simulationsalgorithmus solcher benutzerdefinierten Verarbeitungselemente können den Bedürfnissen der Benutzeroberfläche angepasst werden. Ein einmal erstelltes benutzerdefiniertes Verarbeitungselement kann als Verbundelement oder Vorlage gespeichert und als Ausgangspunkt für die Erzeugung anderer Verarbeitungselemente verwendet oder erneut verwendet werden.
- Das Standardverarbeitungselement für einen (entweder horizontalen oder vertikalen) Tank kann entsprechend den an den Tank angeschlossenen Rohrverbindungen konfiguriert werden und mittels dynamischer Anzeige den Tankfüllstand (z.B. mittels einer dynamischen Animation) und den Tankfüllstand, bei dem der Tank 100% voll oder leer ist (z.B. durch eine Farbänderung) wiedergeben. Die im Prozessmodul gespeicherte Simulation für den Tank kann Parameter wie die Ausgangstemperatur, die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, die Flüssigkeitstemperatur und das simulierte Tankniveau berechnen und über die grafische Anzeige darstellen. Um den Tank an das System anzubinden, muss der Benutzer oder der Verfahrensingenieur jedoch die Anzahl der Eingangs- und Ausgangsverbindungen, die kompletten Anschlüsse an den Tank, die Eigenschaften des Tanks wie etwa Größe, Durchmesser und Höhe usw. konfigurieren.
- Das Verarbeitungselement für den Erhitzer kann dynamische Berechnungen zur Wärmeleitzahl (z.B. über eine farbliche Veränderung), zur Temperatur des Produkts am Ausgang, zur Temperatur des Produkts am Eingang, zum Ausgangsdruck (unter Voraussetzung eines festen Druckabfalls) usw. durchführen sowie über die grafische Anzeige darstellen. Ein Benutzer oder Verfahrensingenieur muss möglicherweise die gesamten Verbindungen mit dem Erhitzer, die Oberfläche des Erhitzers und die Wärmeleitzahl des Erhitzers im sauberen Zustand konfigurieren.
- Selbstverständlich verfügen andere Verarbeitungselemente wie etwa ein statischer Mixer, ein Reaktor, ein Lufterhitzer, ein Wärmeaustauscher usw. über diesen Geräten jeweils angepasste Anzeige- und Simulationsmöglichkeiten. Nicht standardmäßig vorgesehene Verarbeitungselemente wie etwa Destillationskolonnen, Verdampfer, Separatoren, Heizkessel usw. können mit Hilfe eines benutzerdefinierten Verarbeitungselements grafisch dargestellt werden, wobei für die mit dem Gefäß verknüpfte Simulation eine benutzerdefinierte Simulation verwendet werden kann, wenn diese nicht über die Standardauswahl bereitgestellt wird. Die in diesen Elementen ablaufenden Verarbeitungsvorgänge können in Form eines Sprungantwortmodells für jeden Zugang zu und jeden Ausgang aus dem betreffenden Gefäß definiert werden. Bei den Eingängen kann es sich um Gas- oder Flüssigkeitsströme handeln. Wahlweise können die Gleichungen, durch die die Beziehungen zwischen den Eingängen und den Ausgängen des Prozessmoduls beschrieben werden, vom Benutzer definiert und zur Simulation in dem Prozessmodul gespeichert werden, welches dieses Element verwendet. Wahlweise können einige einfache statische grafische Darstellungen bereitgestellt werden, mit deren Hilfe der Benutzer schnell die für dieses benutzerdefinierte Verarbeitungselement erforderlichen statischen Grafiken erzeugen kann. Bei Verwendung dieser einfachen Grafiken braucht der Benutzer lediglich die gewünschte Anzahl von Eingangs- und Ausgangsverbindungen und die Art der Verbindungen (z.B. Rohr, Leitung oder Beförderungsband) anzugeben, die von dem benutzerdefinierten Verarbeitungselement unterstützt werden. Daraufhin wird das grafische Element angezeigt und kann sofort für die Erzeugung der Bedienergrafik verwendet werden. Wahlweise können die Verstärkungsfaktoren und alle dynamischen Prozesse im Zusammenhang mit jedem Eingang und Ausgang des Prozesselementes angegeben werden, wenn sich der Benutzer entschließt, den Simulationsalgorithmus in Form von Sprungantworten anzugeben. Wenn der Benutzer einen benutzerdefinierten Algorithmus auswählt, kann ein Ausdruckseditor bereitgestellt werden, über den der Benutzer den Simulationsalgorithmus eingeben kann. Je nach gewähltem Verfahren können die Eigenschaften des benutzerdefinierten Verarbeitungselements auf unterschiedliche Weise berechnet werden. Darüber hinaus kann der Benutzer auf einen oder mehrere von ihm mit einem separaten Softwarepaket erstellten Algorithmen verweisen.
- Zusätzlich können zur Erstellung von benutzerdefinierten Verarbeitungselementen mehrere vordefinierte zusammengesetzte Elemente oder Vorlagen zur Verfügung gestellt werden. Diese Vorlagen können zum Beispiel einen Heizkessel umfassen, der über einen vordefinierten Algorithmus zur Berechnung des Austrittsgases O2, des Austrittsgases CO, der Dampferzeugung, des Heizkesselstandes und des Luftzuges des Heizkessels verfügt. Eine solche Vorlage kann auf der Zufuhr eines einzigen Brennstoffes beruhen. Durch entsprechende Änderungen an der Vorlage können jedoch mit mehreren Brennstoffen arbeitende Heizkessel simuliert werden. Andere vordefinierte Vorlagen können zum Beispiel eine spezielle Vorlage für ein das in Verbindung mit dem benutzerdefinierbaren Verarbeitungselement für den Sprühtrockner verwendbares Zyklonseparatorgefäß umfassen, die ein Sprungantwortmodell zur Modellierung des Betriebs eines Separators beinhalten kann. Gleichfalls kann mit Hilfe einer Vorlage für eine Kolonne, einen Sprühtrockner und einen Verdampferkörper unter Verwendung eines Sprungantwortmodells die erwartete Prozessreaktion definiert werden. In einem Verdampfer können auf Grundlage der Energiezufuhr und der Konzentration des Eingangsstromes die Konzentration des Ausgangsstromes und der Dampfausstoß berechnet werden. Durch die Verbindung von mehreren Verdampferelementen kann zusammen mit einem Wärmeaustauscher und Elementen eines Ejektors ein Mehrkörper-Verdampfer erzeugt werden. Ähnlich kann eine benutzerdefinierbare Vorlage für das Verarbeitungselement einer Gefäßbatterie zusammen mit dem Verarbeitungselement für den Heizkessel verwendet werden. In diesem Fall können die Eigenschaften des Eingangsstromes wahlweise unverändert durch die gesamte Gefäßbatterie geführt werden oder aber die durch die Gefäßbatterie bewirkten Emissionsreduzierungen wiedergeben.
- Andere zur Erzeugung von grafischen Anzeigen und Prozessmodulen verwendbare Arten von Elementen sind zum Beispiel die Messelemente und die Eigenschaftselemente. Zu den Messelementen gehören die Transmitterelemente, die in der grafischen Anzeige zum Zugriff auf den einem physischen Transmitter zugeordneten Messwert oder zum Schalten von Elementen dienen. Allgemein kann das Transmitterelement dynamisch einen fehlerhaften oder ungewissen Status, den Modus des dazugehörigen AI-Funktionsblocks im Steuerungsmodul, den Messwert und die Einheiten in Verbindung mit einem tatsächlichen Transmitter (Sensor) oder andere Daten in Verbindung mit dem tatsächlichen Transmitter wiedergeben. Im Offline- oder Simulationsmodus dient das Transmitterelement dazu, auf die vom Prozessmodul gelieferten Simulationswerte und nicht auf die Werte aus dem AI- oder PCI-Block zuzugreifen und diese anzuzeigen, oder liefert dem entsprechenden AI-Block im Steuerungsmodul eines Messwert, der als Messwert bei der Simulation der Steuerungsroutine verwendet werden soll. Das Transmitterelement kann zu einem Verbindungselement oder einem Verarbeitungselement hinzugefügt werden, und bei Hinzufügung eines solchen Transmitterelements zur grafischen Anzeige muss der Benutzer in der Regel den entsprechenden AI-, PCI- oder DI-Block in der Steuerungseinheit angeben, von dem der Messwert geliefert wird. Im Offline- oder Simulationsmodus kann der simulierte Messwert (wie von dem entsprechenden Prozessmodul bereitgestellt) automatisch angezeigt werden. Im Onlinebetrieb kann der Benutzer beschließen, die Art der Steuerung zu wechseln und im Falle eines Messfehlers den simulierten Wert anzeigen zu lassen.
- Ein Schalterelement kann dazu dienen, einen unzulässigen oder ungewissen Status, den Modus der entsprechenden digitalen Schnittstelle (d.h. Steuerung von Hand oder durch das Betriebssystem) und den diskreten Wert eines Schalters (ein, aus usw.) wiederzugeben. Im Offline- oder Simulationsmodus hat der Benutzer die Möglichkeit, über das Anzeigeelement für den Schalter auf die Schalterparameter in der grafischen Anzeige und im Steuerungsmodul zuzugreifen und diese zu ändern, indem er einen Simulationswert oder einen von Hand eingegebenen Wert auswählt und den Wert und den Status für den Schalter manuell eingibt. Der Benutzer muss das Schalterelement jedoch in der Regel konfigurieren, indem er einen Verweis auf einen entsprechenden DI-Block in der Steuerungseinheit, einen Verweis auf die den Schalter auslösende Elementeigenschaft und einen Totbereich im Zusammenhang mit der Änderung des Schalterzustandes angibt.
- Ein voraussichtliches Eigenschaftselement zeigt in der Regel eine voraussichtliche Eigenschaft des Systems wie von dem Prozessmodul festgelegt an und kann zu einem Verbindungs- oder Verarbeitungselement hinzugefügt werden, um beliebige Eigenschaften dieses Elements anzuzeigen. Wenn dieses Element mit einem Verbindungselement oder einem Anlagenteil verbunden wird, kann der Benutzer die angezeigten Eigenschaften durchsuchen und auswählen. Simulierte Eigenschaften, die nicht über eine physische Messung verfügbar sind, können also mit Hilfe des voraussichtlichen Eigenschaftselements angezeigt werden. Ein voraussichtliches Eigenschaftselement kann zur dynamischen Wiedergabe eines einwandfreien/fehlerhaften Zustandes einer Verbindung, des/der geschätzten Eigenschaftswerte/s und einer Eigenschaft verwendet werden, die außerhalb eines damit verbundenen Bereichs oder einer Veränderung liegt. Der Benutzer muss in der Regel die Bezüge zu der/den anzuzeigenden Eigenschaft/en und die Grenzwerte und die farblichen Veränderungen für das Element für den Fall definieren, dass die Werte außerhalb des zulässigen Bereiches liegen.
- Wie daraus hervorgeht, können durch das Anschließen von Transmitterelementen und voraussichtlichen Eigenschaftselementen an Verarbeitungselemente, Schalterelemente und Verbindungselemente, während des Online-Betriebs oder der Offline-Simulation die Eigenschaften in Verbindung mit den Ein- und Ausgängen dieser Prozesselemente angezeigt werden. Diese Eigenschaften können auch in der grafischen Anzeige sichtbar gemacht werden.
- Allgemein kann ein Bediener durch Laufenlassen oder Ausführen der Konfigurationsanwendung
38 ein oder mehrere Prozessmodule39 oder grafische Anzeigen zur Implementierung während des Betriebs der Prozessanlage10 oder für die Implementierung innerhalb einer Simulationsumgebung erzeugen. In einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird dem Verfahrensingenieur durch die Konfigurationsanwendung38 ein Konfigurationsbildschirm wie der in3 wiedergegebene angezeigt. Wie3 zeigt, besteht ein solcher Konfigurationsbildschirm64 aus einem Bibliotheks- oder Vorlagenbereich65 und einem Konfigurationsbereich66 . Im Vorlagenbereich sind mehrere Sätze von Vorlagen für intelligente Prozessobjekte67 , die auch die intelligenten Prozessobjekte42 aus2 umfassen können und bei denen es sich um die vorstehend beschriebenen Verbindungs-, Mess-, Strom-, Verarbeitungs- und voraussichtlichen Eigenschaftselemente handeln kann. Nach Wahl können auch nicht intelligente Objekte68 bereitgestellt werden, die lediglich aus einer grafischen Darstellung bestehen. Bei den Vorlagen67 und68 handelt es sich im Wesentlichen um generische Objekte, die mit der Maustaste in den Konfigurationsbereich66 gezogen und dort abgelegt werden können, um zum Beispiel ein intelligentes Prozessobjekt innerhalb eines Prozessmoduls oder eine grafische Anzeige (oder beides) zu erzeugen. In der Abbildung wird eine teilweise fertig gestellte Prozessgrafik35c dargestellt, die ein Ventil, zwei Tanks, zwei Pumpen, einen Durchflussgeber und zwei Sensoren umfasst, die durch Durchflussverbindungen miteinander verbunden sind, bei denen es sich um die oben beschriebenen intelligenten Verbindungen oder Verbindungselemente handelt und die die als Ausgangswert einen Strom liefern. Hier ist darauf hinzuweisen, dass die grafische Anzeige35c sowohl aus intelligenten als auch aus nicht intelligenten Prozessobjekten bestehen kann. - Bei Erzeugung einer grafischen Anzeige wie etwa der grafischen Anzeige
35c (oder eines Prozessmoduls) kann der Verfahrensingenieur die im Vorlagenbereich65 abgebildeten intelligenten Prozessobjekte67 und die Elemente68 auswählen, in den Konfigurationsbereich66 ziehen und dort an jeder beliebigen Stelle ablegen. In der Regel wird der Verfahrensingenieur ein oder mehrere intelligente Geräteprozessobjekte67a oder nicht intelligente, Geräte darstellende Objekte68 auswählen und in den Konfigurationsbereich66 ziehen. Dann wird der Verfahrensingenieur die intelligenten Geräteprozessobjekte innerhalb des Konfigurationsbereiches66 mit Hilfe von intelligenten Verbindungsprozessobjekten67b verbinden und auch Eingangs- und Ausgangsströme67c in der Anzeige platzieren. Darüber hinaus können der Anzeige nicht intelligente Elemente wie etwa statische Textelemente hinzugefügt werden. Während dieses Vorgangs kann der Verfahrensingenieur die Eigenschaften jedes der intelligenten Prozessobjekte mit Hilfe auf Pop-Up-Eigenschaftenmenüs usw. ändern und kann insbesondere die Methoden, Parameter, Marken, Namen, automatischen Verbindungen, Modi, Klassen, Eingänge und Ausgänge usw. in Verbindung mit diesen intelligenten Prozessobjekten ändern. Wenn der Prozess- oder Verfahrensingenieur mit jedem der gewünschten Elemente ein Prozessmodul erzeugt hat, das in der Regel eine Prozesskonfiguration, einen Bereich usw. abbildet, kann der Verfahrensingenieur die Regeln oder anderen Funktionalitäten in Verbindung mit dem Modul definieren. Bei diesen Regeln kann es sich um Ausführungsregeln wie etwa die in Verbindung mit der Ausführung von Methoden auf Systemebene, wie Berechnungen zur Massenbilanz und zur Durchflussmenge handeln. Der Prozesstechniker oder Bediener kann sich auch entschließen, Richtungsangaben und Bezeichnungsschilder anzubringen, die vielleicht beim Online-Betrieb der Prozessanzeige nützlich sein können. Nach Erzeugung der grafischen Anzeige35c kann der Verfahrensingenieur diese Anzeige in einem Speicher ablegen und kann die Anzeige zu diesen Zeitpunkt oder aber auch später in die Ausführungsmaschine48 instantiieren oder herunterladen, sodass durch die Ausführungsmaschine eine entsprechende grafische Anzeige bereitgestellt wird. Selbstverständlich kann der Verfahrensingenieur ein Prozessmodul auf die gleiche oder ähnliche Weise erzeugen, auch wenn dann für die Prozessmodule im Gegensatz zu den Prozessgrafiken andere Elemente dargestellt werden. Darüber hinaus kann sich der Bediener dafür entscheiden, während des Betriebs der Anlage verschiedene Anzeigetiefen auszuwählen. Zum Beispiel könnte bei einer der Anzeigetiefen die Zusammensetzung jeder einzelnen Verbindung dargestellt werden. - Wie bereits oben angemerkt kann die Prozessgrafik oder das Prozessmodul mit einer bestimmten Marke versehen werden. So können zum Beispiel intelligente Prozessobjekte innerhalb einer grafischen Anzeige oder einem Prozessmodul mit einer Marke versehen werden, die einen Aliasnamen beinhaltet, den die Ausführungsmaschine
48 während des Betriebs der Anlage auf der Basis von anderen Faktoren – wie etwa einem bestimmten Anlagenteil oder einem innerhalb des Prozesssteuerungssystem gewählten Pfades – ausfüllen oder wählen kann. Detaillierte Ausführungen zur Verwendung von Aliasnamen und einer indirekten Referenzierung in Prozesssteuerungssystemen finden sich im US-Patent Nr. 6,385,496, welches auf den Übertragungsempfänger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und hiermit ausdrücklich Kraft Bezugnahme in die vorliegende Patentschrift aufgenommen wird. Durch die Verwendung von Aliasnamen und Ähnlichem kann dasselbe Prozessmodul verschiedene Ansichten für Gerätezusammenstellungen usw. beinhalten oder unterstützen. - Im Konfigurationsbildschirm
64 in3 sind Registerreiter (Ansicht1, Ansicht2, Ansicht3) für verschiedene Ansichten eines Prozessmoduls oder einer grafischen Anzeige vorgesehen. Diese Registerreiter können für den Zugriff auf und die Erzeugung von verschiedenen Ansichten für verschiedene mit dem Prozess in Verbindung stehende Benutzer unter teilweiser Verwendung der gleichen intelligenten Prozessobjekte genutzt werden. - Allgemein gesprochen, wenn der Verfahrensingenieur ein Prozessmodul oder eine grafische Anzeige erzeugt, speichert die Konfigurationsanwendung
38 die intelligenten Prozessobjekte zusammen mit den dazwischen bestehenden Verbindungen in einer Datenbank. Auf diese Datenbank kann der Benutzer dann zurückgreifen, um andere Prozessmodule und grafischen Anzeigen zu erzeugen, in denen zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer derselben intelligenten Prozessobjekte verschiedene Ansichten bereitgestellt werden können. So kann der Verfahrensingenieur bei Erzeugung der zweiten Ansicht einfach auf das bereits erzeugte und in der Datenbank gespeicherte intelligente Prozessobjekt sowie alle zusammen damit gespeicherten Methoden usw. verweisen, um das intelligente Prozessobjekt in die zweite Ansicht zu übernehmen. Auf diese Weise kann die Datenbank während der Erzeugung der Prozesssteuerungsmodule und grafischen Anzeigen gefüllt werden und es ist jederzeit ein Rückgriff auf diese Datenbank möglich, um andere Ansichten, Module und grafische Anzeigen unter Verwendung der bereits in der Prozessflussdatenbank vorhandenen intelligenten Prozessobjekte zu erzeugen und auszuführen. Bei Verwendung einer solchen Datenbank kann jedes intelligente Prozessobjekt innerhalb der Datenbank Prozessmodule unterstützen oder in diesen verwendet werden oder es kann durch verschiedene grafische Anzeigen auf diese verwiesen werden. Ebenfalls versteht sich, dass die Prozessmodule erzeugt werden, indem zuerst eine grafische Anzeige für diese Module erstellt wird und dann die Flussalgorithmen angegeben werden, die im Rahmen dieser Prozessmodule verwendet oder mit diesen verbunden werden sollen. Selbstverständlich können einzelne Prozessmodule über verschiedene Rechner verteilt und auf diesen ausgeführt werden und können Prozessmodule kommunikativ miteinander verbunden sein, um entweder auf dem gleichen Rechner oder auf verschiedenen Rechnern in Verbindung miteinander zu arbeiten. Bei diesem Ansatz wird extern auf die Eingangs- und Ausgangsströme verwiesen, um die Prozessmodule miteinander zu verbinden. - Wie oben angemerkt kann der Verfahrensingenieur bei der Erzeugung von Prozessmodulen oder grafischen Anzeigen für das Prozessmodul den entsprechenden Simulationsalgorithmus anfügen oder bereitstellen. Diese Simulationsalgorithmen können für die Berechnung oder Bestimmung bestimmter Prozesseigenschaften oder auf Systemebene gegebener Eigenschaften – wie etwa Berechnungen der Massenbilanzen, Durchflussberechnungen, Effizienzberechnungen, wirtschaftliche Berechnungen – in Hinsicht auf den abgebildeten Prozess oder wie durch das Prozessmodul vorgegeben vorkonfiguriert werden. Als Ergebnis davon verfügen die Prozessmodule selbst über Modus, Status und Alarmverhalten, können bestimmten Arbeitsstationen zugewiesen werden und im Rahmen des Downloads von Anzeigen mit heruntergeladen werden. Falls gewünscht können die Simulationsalgorithmen von der Ausführungsmaschine
48 ausgeführt werden, um Be rechnungen zur Massen- oder Wärmebilanzierung, Flussumleitung, Flusseffizienz, Flussoptimierung, wirtschaftliche Berechnungen im Zusammenhang mit der Prozesssimulation sowie andere gewünschte Berechnungen mit den von den intelligenten Prozessobjekten des Prozessmoduls bereitgestellten Daten auszuführen. Darüber hinaus kann mit diesen Simulationsalgorithmen auf Parameter aus der Steuerungsstrategie wie etwa die mit den Steuerungseinheiten in Verbindung stehenden und in diese herunter geladenen Steuerungsmodule, Feldgeräte usw. zugegriffen werden und diese können umgekehrt selbst Daten oder Informationen für diese Steuerungsmodule bereitstellen. - Es versteht sich, dass die Ausführungsmaschine
48 erforderlich ist, um die Prozessalgorithmen über alle auf sämtlichen Anzeigen konfigurierte Prozessobjekte und alle Links hinweg auszuführen. Deswegen werden die Simulationsalgorithmen in der Regel (innerhalb der Prozessobjekte) unabhängig davon ausgeführt, ob die damit verbundene grafische Anzeige geladen ist (d.h. aufgerufen wurde) und Informationen für einen Benutzer anzeigt. Selbstverständlich kann eine Gegenprüfung der Simulationsalgorithmen über den Gesamtprozess10 oder über definierte Unterprozesse des Gesamtprozesses10 vorgenommen werden. Es versteht sich auch, dass die Ausführungsmaschine während der Ausführung eines bestimmten Prozessmoduls für einen Bediener eine Anzeige auf einer Bedienerschnittstelle bereitstellt, in der die miteinander verbundenen Objekte und Einheiten innerhalb des Prozessmoduls anhand der mit diesem Prozessmodul verbundenen grafischen Anzeige abgebildet sind. Die Parameter, Grafiken usw. der Anzeige werden durch die Konfiguration und die gegenseitigen Verbindungen der intelligenten Elemente innerhalb des Prozessmoduls bestimmt. Weiterhin können die auf dieser oder anderen Anzeigen bereitzustellenden Alarme und anderen Informationen durch die Methoden innerhalb der intelligenten Prozessobjekte und durch die mit einem bestimmten Prozessmodul verbundenen Simulationsalgorithmen definiert werden. Auf Wunsch kann die Ausführungsmaschine48 eine Anzeige für ein Prozessmodul auf mehr als einer Bedienerschnittstelle bereitstellen oder so konfiguriert werden, dass keine Anzeige bereitgestellt wird, auch wenn die Ausführungsmaschine48 das Prozessflussmodul und die damit verbundenen Methoden, Alarme, Flussalgorithmen usw. weiterhin ausführt. - Falls gewünscht kann ein Prozessmodul automatisch aus einer grafischen Anzeige erzeugt werden (oder umgekehrt), wobei die dem Prozessmodul zur Verfügung stehende Funktionalität durch die Prozessgrafikelemente bestimmt wird. Dabei sollte klar sein, dass das Prozessmodul vorzugsweise als Abbild der Prozessgrafikanzeige konzipiert werden sollte. Das bedeutet, dass der Benutzer bei der Konfiguration einer Prozessgrafikanzeige die Möglichkeit hat, für das Prozessmodul zusätzliche Informationen wie etwa Massen- oder Energieströme zu definieren. Diese Ströme werden innerhalb des Prozessmoduls zur Bestimmung der von den Funktionsblocks der Simulation benötigten Anfangsbedingungen verwendet.
- Darüber hinaus handelt es sich bei Prozessmodulen um tatsächliche, auf einem Computer laufende Softwaremodule, die deswegen auch Steuerungsmodule ansprechen und von diesen angesprochen werden können, um die diesen Steuerungsmodulen zugeordneten Parameter, Steuerungsstrategien, Anzeigen usw. zu nutzen. Mit Hilfe dieser Funktionalität ist es auch möglich, ein Prozessmodul unabhängig von einer Prozessgrafikanzeige zu erzeugen.
- Allgemein setzen sich Prozessmodule aus Verarbeitungselementen, Strömen und den dazugehörigen Verbindungen zusammen. Aufgrund der Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den Prozessgrafikelementen und den Simulationselementen (in den Prozessmodulen) kann ein Benutzer bei der Erstellung der grafischen Anzeige automatisch auch das entsprechende Prozessmodul aus dieser Anzeige erzeugen. Selbstverständlich kann der Benutzer nach Wahl auch zuerst das Prozessmodul und dann aus diesem Modul automatisch unter Verwendung der Grafiken für die intelligenten Prozessobjekte die grafische Anzeige erzeugen. Zur automatischen Erzeugung eines Prozessmoduls jedoch ist es möglicherweise erforderlich, dass der Benutzer die Eigenschaften für die Schalter-, Verbindungs- oder Verarbeitungselemente in Verbindung mit den Messelementen und den Eigenschaftsvoraussageelementen festlegt. Auch muss der Benutzer vor Erzeugung der Prozessgrafiken oder, in einigen Fällen vor Anlegen der Steuerungsmodule eine Prozesssimulation anlegen. Nach Erstellung der Simulation können dann auch die Verweise auf die E/A-Blocks im Steuerungsmodul ergänzt werden. Darüber hinaus kann bei Erzeugung der damit verbundenen grafischen Anzeige das bestehende Prozessmodul durchgegangen werden, um die Verweise auf die Eigenschaften einzustellen.
- In einigen Fällen enthält die Prozessgrafik möglicherweise nicht alle Details, die für den Aufbau einer Prozesssimulation benötigt werden. Deswegen ist es wünschenswert, einen Editor bereitzustellen, damit der Benutzer die aus einer Prozessgrafik automatisch erstellten Simulationen oder Prozessmodule bearbeiten kann. Außerdem ist der Fall denkbar, dass in verschiedenen Prozessgrafiken die gleiche Art von Gerät angezeigt werden muss, weswegen es bei der Erzeugung einer Prozessgrafik für ein Element möglich sein muss, auf ein bestehendes Prozessmodul zu verweisen.
- Im Allgemeinen haben die den Verarbeitungselementen entsprechenden Simulationen eine mit diesen gemeinsame Struktur. Falls gewünscht werden die Blockeingangsverbindungen und die Parameter der Simulation im Prozessmodul gespeichert, sodass ein Verweis auf ein Steuerungsmodul nicht erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Anzahl der von der Simulation unterstützten Ausgangs- und Eingangsanschlüsse als erweiterbar definiert werden, Ergebnisse aus der Ausführung der Simulation können an den Ausgangsverbindungen der Simulation oder als Parameter der Simulation wiedergegeben werden und der Simulationsalgorithmus kann als Sprungantwort definiert oder vom Benutzer eingegeben werden. Bei benutzerseitiger Eingabe des Simulationsalgorithmus kann der Benutzer unabhängig eine Dynamik für jeden Ausgang definieren.
- Weiterhin kann für die Eingangs- und die Ausgangsverbindungen ein gemeinsamer Parametersatz unterstützt werden. Die den Eingangs- und Ausgangsverbindungen zugewiesenen Parameter können zwischen den Blöcken als Feldparameter oder Strukturen übertragen werden und Parameter wie etwa den Verbindungsstatus (gut, schlecht, beschränkt), einen Massendurchflussparameter, einen Druckparameter, einen Temperaturparameter, einen spezifischen Wärmeparameter, einen Dichteparameter, einen „Durchfluss nicht möglich"-Parameter, eine Druckbasis für Druck-/Fluss-Netzwerkparameter oder eine Durchflussbasis für Druck-/Durchfluss-Netzwerkparameter oder jeden anderen gewünschten Parameter umfassen. In einigen Fällen werden andere Parameter wie etwa die Zusammensetzung eines Stromes angegeben und im Simulationsalgorithmus verwendet. Zur Unterstützung dieser Funktionalität können ein Standardstromelement oder ein erweitertes Stromelement bereitgestellt werden. Bei der Konfiguration des erweiterten Stromelements kann der Benutzer zur Definition des Stromelements einen Satz von vordefinierten Datengruppen verwenden. Solche erweiterten Verbindungen dürfen nur mit einem Block verbunden werden, der diese Informationen verwendet. Im Allgemeinen umfassen die erweiterten Parameter eine Gruppenbezeichnung und eine Anzahl spezifischer Elemente. Der Eingangsstrom zu einem Heizkessel-Verarbeitungselement kann zum Beispiel die Zusammensetzung des Brennstoffes einschließlich eines Brennstoffdatensatzes, Informationen zu den im Brennstoff enthaltenen Mengen an Kohlenstoff, Schwefel, Sauerstoff, Feuchtigkeit und Stickstoff (alle falls gewünscht in Gewichtsprozenten) enthalten. Ein weiteres Beispiel: Ein Turbogenerator-Verarbeitungselement kann einen Dampfstrom verwenden und die Verbindungen zu der damit zusammenhängenden Simulation können einen erweiterten Parametersatz verwenden, zu dem ein Dampfdatensatz mit Angaben zur (tatsächlichen) Enthalpie des Dampfes beim Eintritt in die Stufe, zur (tatsächlichen) Enthalpie des Dampfes beim Austritt aus der Stufe, zur Dampfenthalpie (bei isenthropischer Ausdehnung) usw. angegeben ist.
- Der erweiterte Gruppendatensatz kann auch bei der Nutzung von Prozessmodulen als Schnittstellen zu Programmpaketen für wirklichkeitsgetreue Simulationen genutzt werden. In diesem Fall kann die Zusammensetzung einiger Ströme in der Prozessgrafik sichtbar gemacht werden. Nach Wahl kann auch ein interaktiver Editor vorgesehen werden, mit dem die in der grafischen Anzeige angezeigten Werte sowie die dazugehörigen Bezeichnungsschilder und Detailanzeigen für die in den Grafikanzeigen darzustellenden Steuerungsmodule leicht eingerichtet und geändert werden können.
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4 zeigt ein Beispiel für eine grafische Anzeige100 , die mit den oben beschriebenen Elementen und Konfigurationsanwendungen erstellt werden kann. Genauer gesagt handelt es sich bei der grafischen Anzeige100 um die Darstellung des Teils einer Prozessanlage, in der aus Wasser, Säure und einer Basis Weißweinessig erzeugt wird. Wie4 zeigt, umfasst die Prozessgrafikanzeige100 vier Stromelemente102 an den Eingängen, durch die die Ströme für die Basenzufuhr, Säurezufuhr, Wasserzufuhr und Kühlwasser definiert sind. Der Strom für die Basenzufuhr102 wird über ein Rohrverbindungselement104 einem Schalterelement in Form eines Ventils106 zugeführt. Der Ausgang des Ventils106 ist über ein Rohrverbindungselement104 an den ersten Eingang eines Mixers108 angeschlossen. Auf ähnliche Art und Weise ist die Säurezufuhr mit einem Transmitterelement110 und dann mit einem weiteren Ventil112 verbunden, welches seinerseits an den Mixer108 angeschlossen ist. Die Säurezufuhr102 und der Transmitter110 , der Transmitter110 und das Ventil112 sowie der Mixer108 sind mit Hilfe von Rohrverbindungselementen miteinander verbunden. - Wie gut zu erkennen ist, ist der Ausgang des Mixers
108 über Rohrleitungen und zwei Transmitter124 und126 mit einem Wärmeaustauscher122 verbunden. Der Kühlwasserstrom102 wird über ein Ventil128 an den Wärmeaustauscher122 geleitet und verlässt den Wärmeaustauscher über ein Ventil130 , wodurch ein Stromelement für die Wasserrückführung131 erzeugt wird. Ebenso wird der Ausgang des Wärmeaustauschers122 durch ein Transmitterelement132 und ein Ventil134 zugeführt und erzeugt so ein Stromelement für Essigsäure136 . Auch wenn nicht immer ausdrücklich darauf hingewiesen wird, sind die Elemente in der grafischen Anzeige in jedem Fall über Rohrverbindungselemente miteinander verbunden. - Es versteht sich, dass Anzeigeboxen
140 – die als Eigenschaften der Anzeigeelemente selbst erzeugt werden können oder bei denen es sich separate Elemente wie Transmitterelemente, voraussichtliche Eigenschaftselemente oder auf Blocks in Steuerungsmodulen verweisende Elemente handeln kann – in der grafischen Darstellung100 verwendet werden, um Parameter wie etwa von Werten für Prozessvariablen (PV), Werten für Einstellpunkte (SP), Ausgangswerte (OUT) usw. in Verbindung mit den einzelnen Elementen anzuzeigen. Außerdem kann sich der Benutzer, wenn er mit dem Cursor auf einer der Elemente zeigt, in Verbindung mit dem jeweiligen Element noch andere Werte anzeigen lassen. Wenn man zum Beispiel mit dem Cursor auf eines der Stromelemente (wie etwa den Ausgangsstrom für Essigsäure136 ) zeigt, können Angaben zu Zusammensetzung, Druck, Temperatur, Dichte, Flussgeschwindigkeit usw. des Essigstromes an dieser Stelle des Prozesses angezeigt werden. Selbstverständlich können die in der Grafikanzeige100 angezeigten Werte und Parameter von einem tatsächlich angesprochenen Transmitter innerhalb des Prozesssteuerungssystems (wie etwa von einem AI-Block im Steuerungssystem) oder von einem die Funktionsweise des Elements simulierenden Prozesssimulationselement geliefert werden. Die grafische Anzeige100 aus4 kann einem Benutzer während des laufenden Prozesses zur Erzeugung von Weißweinessig oder bei der Implementierung einer Simulation dieses Prozesses (zum Beispiel für Konstruktions- oder Schulungszwecke) angezeigt werden. -
5 veranschaulicht, wie verschiedene grafische Anzeigen (und, analog dazu, verschiedene Prozessmodule) miteinander zu übergeordneten Anzeigen (oder Prozessmodulen) zur Veranschaulichung (und Simulation) eines größeren Teils der Prozessanlage zusammengefasst werden können. In der Anzeige150 in5 ist die Prozessgrafik100 zu einer Box zusammengeklappt, die eine Beschriftung oder Bezeichnung und einen Satz von ein- und ausgehenden Strömen aufweist, die als Verbindungspunkte dargestellt sind. Wahlweise kann der Benutzer die Prozessgrafik100 aus5 zum Beispiel durch einen Doppelklick darauf zu der in4 gezeigten Grafik erweitern. Zusätzlich sind noch andere zusammengeklappte grafische Anzeigeelemente152 und154 dargestellt, die über Eingangsstromelemente156 und158 mit der Basenzufuhr, der Säurezufuhr und der Wasserzufuhr sowie der Kühlwasserzufuhr verbunden sind. Der Stromeingang136 der Prozessgrafikanzeige100 ist mit dem Stromeingang160 eines Speichertanks162 für Weißweinessig verbunden. Auf ähnliche Weise sind die Stromausgänge der Prozessgrafikanzeigen152 und154 mit Stromeingängen der Speichertanks163 und164 für Malzessig beziehungsweise Einlegeessig verbunden. Wie ersichtlich ist, sind die Prozessgrafiken152 und154 so konfiguriert, dass sie grafische Darstellungen von Teilen der Prozessanlage zeigen, die für die Produktion von Malzessig beziehungsweise Einlegeessig zuständig sind, wobei die Daten und grafischen Darstellungen für diese Anlagenteile durch Erweitern dieser Anzeigen sichtbar gemacht werden können. -
5 zeigt jedoch, dass verschiedene grafische Abschnitte der Prozessanlage durch Verbindungen zwischen ihren jeweiligen Stromelementen miteinander verbunden sein können. Insbesondere können die Stromelemente in eine Anzeige aufgenommen werden, um die Eingangsbedingungen im Zusammenhang mit einem Verbindungselement festzulegen. Stromelemente können auch als Verbindungspunkte zwischen den einzelnen Anzeigen verwendet werden. Für solche außerhalb des Anzeigebereichs liegenden Verbindungen zwischen grafischen Anzeigen kann der Benutzer durch Klicken auf den entsprechenden Strom sofort die damit zusammenhängende Anzeige aufrufen, die die angesprochene Verbindung enthält. So werden allgemein gesprochen die Masse/Zusammensetzung des Stromelements in der Regel dazu verwendet, um die Eingangsbedingungen des Zuflusses an einen Prozess (d.h. die Eigenschaften des Eingangsrohmaterials usw.) festzulegen oder um eine Verbindung zu einer Stromverbindung auf einem anderen Anzeigebildschirm herzustellen. Verbindungen können am Eingang oder am Ausgang des Stromelements für Masse/Zusammensetzung festgelegt werden. Für Stromelemente konfiguriert der Benutzer in der Regel die Bezeichnung für den Strom (der innerhalb des Systems nur einmal vorkommen sollte), die Eigenschaften des Stroms (falls kein Referenzeingang oder keine Referenzeingangsverbindung vorhanden sind), die Massenanteile der verschiedenen Bestandteile des Stroms (falls der Strom mehr als einen Bestandteil aufweist), den Druck oder den Massendurchfluss, die Temperatur, die spezifische Wärme, die Dichte, den erforderlichen Verbindungstyp (Rohr, Leitung, Beförderungsband) und den Eingangsstrom, auf den verwiesen wird (wenn es darum geht, auf einen Strom innerhalb einer anderen Anzeige zuzugreifen). Ebenso kann ein Energiestromelement verwendet werden, um die mit dem Prozesseingang verbundene Eingangsenergie (z.B. die Übertragung von Wärmeeinheiten (BTU)/den Wärmewiderstand (HR)) festzulegen oder eine Verbindung zu den energiebezogenen Eigenschaften einer Stromverbindung zu einer anderen Anlage zu definieren. - Während in
5 erläutert wird, wie die zusammengefalteten grafischen Anzeigen mit Hilfe von Strömen miteinander verbunden werden, könnten mit dem gleichen Verfahren auch verschiedene Prozessmodule miteinander verbunden und die zwischen ihnen bestehenden Verbindungen verdeutlicht werden. Insbesondere könnten Prozessmodule zusammengefaltet werden, um einen Namen anzuzeigen, und diese Ein- und Ausgänge sowie die zusammengefalteten Prozessmodule könnten über die dargestellten Kommunikationsverbindungen oder die Verbindungen zwischen den Stromeingängen und den Stromausgängen der verschiedenen Prozessmodule kommunikativ mit anderen Prozessmodulen vernetzt oder verbunden sein. -
6 veranschaulicht ein Prozessmodul100a , welches der grafischen Anzeige100 in4 entspricht. Wie daraus ersichtlich ist, beinhaltet das Prozessmodul Blöcke, die Simulationen für intelligente Prozessobjekte für jedes der in der grafischen Anzeige aus4 wiedergegebenen physischen Elemente darstellen. Zum leichteren Verständnis ist jeder einem Element aus4 entsprechende Simulationsblock aus6 mit der gleichen Referenznummer unter Hinzufügung eines „a" versehen. Also handelt es sich beispielsweise bei dem Mixer-Simulationsblock108a in6 um eine Simulation, die dem in4 dargestellten Mixer108 entspricht. Ähnlich entsprechen die Ventil-Simulationsblocks106a ,112a und118a den Ventilen106 ,112 beziehungsweise118 und sind kommunikativ mit diesen verbunden. - Das in
6 dargestellte Prozessmodul110a beinhaltet also für jedes in der grafischen Anzeige100 dargestellten Elemente ein Element zur Prozesssimulation (welches als ein Funktionsblock dargestellt werden kann, der einem intelligenten Prozessobjekt zugeordnet oder durch dieses spezifiziert ist), wobei diese Simulationsblock auf die Art und Weise und unter Verwendung der Verbindungselemente miteinander verbunden sind wie in der grafischen Anzeige100 wiedergegeben. Falls gewünscht, kann das Prozessmodul100a nach Erstellung der grafischen Anzeige100 oder sogar während deren Erstellung automatisch erzeugt werden. - Wie oben angedeutet verfügt jedes der Prozesssimulationselemente in dem Prozessmodul über Simulationsfunktionalitäten (z.B. einen Algorithmus, Regeln, Transferfunktionen usw.), die auf der Funktionsweise des innerhalb der Prozessanlage verwendeten mechanischen Geräts und auf der Beschaffenheit des/der an den Eingängen dieser Simulationselemente anliegenden Materialstroms/Materialströme beruhen. Diese Simulationen sind in
6 durch die mit SIM bezeichneten Blöcke innerhalb der einzelnen Verarbeitungs-, Schalter und Transmitterelemente wiedergegeben. Dadurch können die Dynamik der einzelnen Geräte und die Auswirkungen auf die Ströme innerhalb des Prozessmoduls100a modelliert oder simuliert werden. Einige der möglichen Eigenschaften, die für die Simulationsblöcke im Zusammenhang den Schalter- und Verarbeitungselementen zur Verfügung stehen können, sind die Ausgangstemperatur (basierend auf der Eingangstemperatur, den Durchflüssen und der Wärmekapazität), Ausgangsflüsse (basierend auf den eingehenden Massendurchflüssen und der Ansammlung von Material innerhalb des Elements), Ausgangsdruck (basierend auf dem angenommenen, über die Einheit hinweg erfolgenden Druckabfall oder auf dem Druck in der nachgeschalteten Leitung) und Ausgangszusammensetzung (basierend auf dem perfekten Gemisch und der Zusammensetzung des transportierten Materials am Eingang). Beim Einbinden der spezifisch abgestimmten Berechnungen kann die interne Dynamik im Zusammenhang mit den Ausgangseigenschaften beispielsweise basierend auf einer Kombination aus Logik erster Ordnung in Verbindung mit einer Reaktionsverzögerungszeit hinzugefügt werden. Nach Wahl kann der Benutzer für jede berechnete Eigenschaft die zugehörige Totzeit und die Reaktionsverzögerung angeben. Für Messelemente innerhalb des Prozesses, z.B. für Transmitter und Schalter sowie für Verbindungselemente kann angenommen werden, dass in der Eigenschaft, auf welche verwiesen wird, keine Dynamik eingeführt zu werden braucht. Jedoch können Übergänge und andere Eigenschaften nach Wunsch modelliert werden. In zahlreichen Fällen jedoch spiegeln sich die Eigenschaften aus der vorgeschalteten Verbindung sofort in der nachgeschalteten Verbindung wieder. - Mit Hilfe des Prozessmoduls
100a kann das Betriebsverhalten des in der Prozessgrafik100 dargestellten Anlagenteils simuliert werden. Diese Simulation ist dadurch in die grafische Darstellung integriert, dass Werte aus den simulierten Elementen innerhalb des Prozessmoduls100a automatisch an die grafische Darstellung100 weitergegeben und in deren grafischen Elementen angezeigt sowie innerhalb des Steuerungsmoduls verwendet werden können. Ähnlich kann der Schulungsleiter mit Hilfe der Anzeige Einstellungen in der von dem Prozessmodul100a ausgeführten Simulation vornehmen oder ändern. - Auf Wunsch können den Simulationseigenschaften die Fähigkeiten eines Programmpakets zur Erstellung wirklichkeitsgetreuer Simulationen (wie etwa HYSYS, CAPE usw.) hinzugefügt werden, indem die E/A-Bezüge für die Mess- und Schalterelemente entsprechend definiert und dann zur automatischen Erzeugung der digitalen Verteilerschalttafel verwendet werden, die derzeit beispielsweise in HYSYS für die Simulation der Ein- und Ausgänge zum Einsatz kommt. Für jede HYSYS-Komponente (oder jede andere Komponente eines Pakets zur Erstellung wirklichkeitsgetreuer Simulationen) können für die Erstellung einer wirklichkeitsgetreuen Prozesssimulation geeignete Vorlagen für Standard-Verarbeitungselemente definiert werden. In
6 ist eine solche Anwendung zur Ausführung wirklichkeitsgetreuer Simulationen165 als mit dem Prozessmodul100a kommunikativ verbunden dargestellt. In diesem Fall kann der Benutzer dafür nach Wahl die in jedem der Simulationselemente im Prozessmodul100a bereitgestellte Simulation deaktivieren und stattdessen die von der wirklichkeitsgetreuen Simulation165 gelieferten Simulationsparameter verwenden. Der Benutzer kann die Verwendung der von der wirklichkeitsgetreuen Simulation165 bereitgestellten Daten durch Betätigen des Schalters166 (bei dem es sich um einen innerhalb des Prozessmoduls100a vorgesehenen elektronischen Schalter, eine Marke usw. handeln kann) aktivieren. - Um es allgemein auszudrücken, verhalten sich die Simulations-Funktionsblocks im Prozessmodul
100a als Schattenmodule, wenn der Schalter166 auf die Verwendung der von der der wirklichkeitsgetreuen Simulation165 gelieferten Daten eingestellt ist; das bedeutet, dass die Simulationsroutinen in diesen Elementen (SIM-Blocks) nicht ausgeführt werden und die Blockparameter stattdessen von der wirklichkeitsgetreuen Simulation165 gelesen und geschrieben werden. Die Blöcke in dem Prozessmodul100a übermitteln jedoch immer noch die gleichen (letztlich für die Verwendung innerhalb der wirklichkeitsgetreuen Simulation bestimmten) Parameter und die gleichen Informationen an die Prozessgrafik100 und an das Steuerungsmodul29 . - Wie daraus hervorgeht, stellt die derartige Verwendung des Prozessmoduls eine einfache und bequeme Möglichkeit dar, um ein Programmpaket zur Erzeugung wirklichkeitsgetreuer Simulationen (Softwareprodukt) so in eine Prozessanlage einzubinden, dass die von diesem gelieferten Daten von einem Bediener, einem Ingenieur usw. (d.h. mit Hilfe der mit dem Prozessmodul zusammenhängenden Prozessgrafikanzeige
100 ) eingesehen und verwendet werden können. Genauer gesagt können die Stromparameter der Prozessmodule mit in der wirklichkeitsgetreuen Simulation modellierten Flüssen verbunden oder verknüpft werden und die Führung der Verbindungspfade innerhalb der Prozessmodule kann automatisch so strukturiert werden, dass sie der Führung der Verbindungspfade innerhalb der wirklichkeitsgetreuen Simulation entspricht. Tatsächlich werden die Prozessmodule in diesem Fall als Variablen oder Datenplatzhalter verwendet, die auf bequeme Art und Weise eine Abbildung der Daten aus dem Paket zur Erzeugung wirklichkeitsgetreuer Simulationen in den Steuerungsmodulen und den grafischen Anzeigen in der Steuerungsumgebung und der Simulationsumgebung der Prozessanlage10 ermöglicht. - Weiterhin sorgen die Prozessmodule und die dazugehörigen grafischen Anzeigen dafür, dass es eine separate grafische Anzeige für die wirklichkeitsgetreue Simulation nicht mehr in so starkem Maße oder aber überhaupt nicht mehr erforderlich ist; diese wird derzeit unter hohen Kosten für den Benutzer durch den Hersteller der Software zur Erzeugung wirklichkeitsgetreuer Simulationen bereitgestellt. Stattdessen sind die Prozessmodule bereits mit grafischen Anzeigen und Anzeigeelementen verbunden, und bei Anbindung an ein Programmpaket zur Erzeugung wirklichkeitsgetreuer Simulationen können dem Benutzer mit Hilfe dieser grafischen Anzeigen die von dem Simulationspaket berechneten Werte angezeigt werden und der Benutzer hat die Möglichkeit, die an das Simulationspaket zu liefernden Daten selbst zu bestimmen. Schließlich können die durch die wirklichkeitsgetreue Simulation erzeugten Parameter oder Daten aufgrund der kommunikativen Verbindung zwischen den Prozessmodulen und den Steuerungsmodulen von den Steuerungsmodulen für die Durchführung von Aufgaben im Bereich der Online-Steuerung genutzt werden. Bei einer derartigen Verwendung der Module kann ein Simulationspaket zur Erzeugung wirklichkeitsgetreuer Simulationen sowohl parallel zu den Steuerungsmodulen genutzt als auch in diese integriert werden.
- Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, können die Prozessmodule und grafischen Anzeigen integriert erstellt und ausgeführt werden und so eine Benutzeransicht eines Teils der Prozessanlage
10 zusammen mit einem Prozessmodul, in dem der Betrieb der durch die grafische Anzeige dargestellten Prozessanlage simuliert wird, bereitstellen. Das ist mit dem Vorteil verbunden, dass das Prozessmodul und die grafische Anzeige zusätzlich (z.B. kommunikativ) mit einem oder mehreren Steuerungsmodu len integriert werden können, die Steuerungsfunktionen hinsichtlich dieses Anlagenabschnitts oder Anlagenteils übernehmen können. Die in1 dargestellten Steuerungsmodule29 können also kommunikativ mit einem oder mehreren der in1 dargestellten Prozessmodule39 und der grafischen Darstellungen35 integriert werden. Selbstverständlich können die Steuerungsmodule29 , die Prozessmodule39 und die grafischen Anzeigen35 wie in dem jeweiligen Fall gewünscht oder erforderlich auf anderen Computern oder Geräten innerhalb der Prozessanlage10 als den in1 dargestellten implementiert werden. - Die
7A und7B zeigen eine stärker in Detail gehende Veranschaulichung zur gegenseitigen Integration eines Steuerungsmoduls29 , eines Prozessmoduls39 und einer grafischen Anzeige35 miteinander. Genauer gesagt umfasst die grafische Anzeige ein an den Eingang eines Rückführtanks182 angeschlossenes Ventil180 sowie eine Pumpe184 zusammen mit einem Ventil186 , die in Serie mit dem Ausgang des Rückführtanks182 verbunden sind. Die Elemente180 –186 sind durch (nicht gekennzeichnete) Rohrverbindungselemente miteinander verbunden und an den Ein- und Ausgängen der grafischen Anzeige sind Stromelemente vorgesehen, durch die die Materialströme an diesen Stellen definiert werden. - Aufgrund der Konfiguration der grafischen Anzeige
35 beinhaltet das Prozessmodul39 , das zur gleichen Zeit erzeugt worden sein kann wie die grafische Anzeige35 , Elemente zur Simulation des Prozesses in Gestalt eines Ventilelements180a , eines Tankelements182a , eines Pumpenelements184a und eines Ventilelements186a , die den in der grafischen Anzeige35 abgebildeten physischen Elementen entsprechen. Das Steuerungsmodul29 , das zumindest einige der mit der grafischen Anzeige verbundenen (in dieser dargestellten) physischen Elemente steuert, verfügt über einen Satz von miteinander verbundenen Funktionsblöcken, die eine Steuerung innerhalb der grafischen Anzeige35 oder im Zusammenhang mit den darin dargestellten Elementen durch das Prozessmodul39 ermöglichen. In dem vorliegenden Beispiel beinhaltet das Steuerungsmodul zwei Regelkreise190 und192 . Der erste Regelkreis190 verfügt über einen Funktionsblock mit einem Analogeingang (AI), der als Eingangsdaten Flussinformationen über den Zufluss von Flüssigkeiten zum Tank182 empfängt, einen Steuerungsfunktionsblock mit proportional-integral-derivativem (PID) Ausgang zur Ausführung von PID-Steuerungsfunktionen, und einen Funktionsblock mit Analogausgang (AO), der das Ventil180 betätigt und so für den gewünschten Materialzustrom in den Tank182 sorgt. In ähnlicher Weise umfasst der Regelkreis192 einen AI-Funktionsblock zur Bereitstellung von Informationen zum Tankfüllstand über einen im Tank182 installierten Füllstandsgeber, einen PID-Steuerungsblock und einen AO-Funktionsblock, der vom PID-Steuerungsblock ein Steuerungssignal zur Betätigung des Ventils186 und damit zur Regelung des Flüssigkeitsfüllstandes im Tank182 empfängt. Ferner beinhaltet das Steuerungsmodul auch einen Funktionsblock mit diskretem Eingang (DI) der zum Beispiel den Betriebszustand der Pumpe184 (ein/aus) angibt und wahlweise von den Regelkreisen190 und192 für die Ausführung von Steuerungsaufgaben im Zusammenhang mit dem Tank verwendet werden kann. - Wie ersichtlich ist, kann jedes der Elemente in der grafischen Anzeige
35 , dem Prozessmodul39 und dem Steuerungsmodul29 (über entsprechende Kommunikations-Kennmarken) mit allen anderen dieser Elemente kommunizieren, was für einen laufenden gegenseitigen Informationsaustausch und so für bessere Steuerungs-, Simulations- und Bedieneranzeigen sorgt, wie in der vorliegenden Patentschrift noch näher erläutert werden soll. Zum Beispiel kann, wie in7B veranschaulicht, der PID-Steuerungsblock des Regelkreises190 so konfiguriert sein, dass er der grafischen Anzeige35 Informationen zur Verfügung stellt, um den aktuellen vom PID-Steuerungselement verwendeten Einstellpunkt für den Durchfluss anzuzeigen, oder es kann der im Steuerungsmodul29 zu verwendende Einstellpunkt aus der grafischen Anzeige35 ausgelesen werden, wie die Pfeile zwischen den beiden Elementen verdeutlichen. In ähnlicher Weise kann das Tankelement182a des Prozessmoduls39 einen Simulationswert an den AI-Funktionsblock des Regelkreises192 ausgeben, der den aktuellen Tankstand angibt und durch den Simulationsalgorithmus innerhalb des Elements182a festgelegt wurde. Dieser simulierte Tankstand kann auf der grafischen Anzeige29 als zusätzliche Information für den Bediener angezeigt werden. - Auf Wunsch kann der AO-Block des Regelkreises
192 Informationen an das Ventil186 der grafischen Anzeige35 liefern sowie von diesem empfangen. Darüber hinaus kann der AO-Funktionsblock des Regelkreises192 so konfiguriert werden, dass er seine Steuerungsausgangswerte auch an das Ventil186a des Prozessmoduls39a liefert. In diesem Fall kann das Ventilelement186a einen Vergleich zwischen einem erwarteten Wert für die Ventilstellung mit der tatsächlichen innerhalb des Regelkreises192 gemessenen Ventilstellung vornehmen und so feststellen, ob in dem physischen Element möglicherweise eine Fehlfunktion vorliegt. Für den Fall, dass die Abweichung zwischen den beiden Werten einen bestimmten Wert überschreitet, kann das Prozessmodul39 eine Software umfassen, die auf der grafischen Anzeige35 einen Alarm oder einen Warnhinweis im Hinblick auf in der Prozessanlage möglicherweise vorhandene Fehlfunktionen wie einen fehlerhaften Sensor usw. ausgibt. Wie7B weiterhin zeigt, kann das Ventilelement186a einen simulierten Messwert oder Parameter an die grafische Anzeige35 ausgeben und dem Bediener dort zur Verfügung stellen oder anzeigen. Ein solcher simulierter Messwert oder Parameter kann einen simulierten oder voraussichtlichen Durchfluss durch das Ventil186 oder jeden beliebigen simulierten Parameter im Zusammenhang mit dem Ventil186 angeben. Selbstverständlich können auch alle anderen gewünschten Informationen oder Daten, einschließlich tatsächlich gemessener Daten, simulierter Daten oder Daten zur Darstellung an Elemente innerhalb der grafischen Anzeige35 , an das Prozessmodul39 und das Steuerungsmodul29 gesendet werden, um eine verbesserte oder erweiterte Steuerung, Simulation oder Anzeige zu ermöglichen. - Allgemein gesprochen ist die gegenseitige Vernetzung eines Prozessmoduls und eines Steuerungsmoduls – und auf Wunsch auch der grafischen Anzeige – mit zahlreichen Vorteilen verbunden. In einem denkbaren Fall wie oben beschrieben kann die vom Prozessmodul ausgeführte Simulation simulierte oder erwartete Messwerte, Parameter oder andere Prozesswerte mit den vom Steuerungsmodul bereitgestellten gemessenen oder berechneten Parametern vergleichen und so auf etwaige Probleme innerhalb des Systems aufmerksam werden. Beispielsweise kann ein großer Unterschied zwischen dem ein Ventil verlassenen Durchfluss wie vom Prozessmodul
39 berechnet und entsprechend der Messung innerhalb des Prozesses selbst Grund für die Ausgabe eines Alarms wegen eines möglichen Geräteproblems sein. Umgekehrt kann das Steuerungsmodul29 einen simulierten Parameter zur erweiterten Steuerungsfunktionalität in einer Situation verwenden, in der das Steuerungsmodul29 über einen fehlerhaften Sensor oder ein anderes nicht mehr aktives oder vorhandenes Element innerhalb des Steuerungsmoduls Bescheid weiß. In diesem Fall kann das Steuerungsmodul29 einen gemessenen Wert oder Parameter (der bekanntermaßen falsch ist oder einen unzulässigen Status hat usw.) durch einen vom Prozessmodul erstellten simulierten Wert ersetzen, ohne dass der Bediener eingreifen oder der Prozess abgeschaltet werden muss. Wahlweise kann das Steuerungsmodul29 überwachen, wie lange der gemessene Wert durch den simulierten Wert ersetzt wurde, und kann nach einer gewissen Zeit die Verwendung des simulierten Wertes einstellen. Zum Beispiel könnte das Steuerungsmodul dazu übergehen, den fehlerhaften Wert zu benutzen, nachdem dieser Zeitraum verstrichen ist. Außerdem kann die gleichzeitige Anzeige der simulierten und der tatsächlichen Steuerungsdaten auf ein und derselben Anzeige dem Bediener oder Benutzer helfen, Probleme innerhalb der Anlage zu erkennen, was im Simulationsmodus, zur Optimierung der Aktivitäten im Zusammenhang mit der Auslegung der Anlage usw. nützlich sein kann. -
8 zeigt ein stärker ins Detail gehendes Diagramm für ein Verfahren, bei dem ein Steuerungsmodul200 kommunikativ mit einem Prozessmodul202 (und damit auch mit allen dem Prozessmodul202 zugeordneten grafischen Anzeigen) verbunden ist. Das Steuerungsmodul200 aus8 umfasst drei AI-Funktionsblöcke204 ,205 und206 , deren Ausgänge mit einem Steuerungsfunktionsblock207 verbunden sind, bei dem es sich zum Beispiel um einen mit mehreren Eingängen/Ausgängen versehenen Steuerungsblock wie etwa einen Funktionsblock zur modellprediktiven Steuerung (MPC) handelt. Drei Steuerungsausgänge des Steuerungsblocks207 sind an Steuerungseingänge dreier AO-Funktionsblocks208 ,209 und210 angeschlossen, mit denen zum Beispiel in einem Prozess Ventile, die einem Mixer verschiedene Flüssigkeiten zum Vermischen zuführen, gesteuert werden können. - Das Prozessmodul
202 ist mit dem Teil des Prozesses verbunden, in dem der Mixer und die Ventile durch das Steuerungsmodul200 gesteuert werden. Genauer gesagt verfügt das Prozessmodul202 über die Ventile (Schalterelemente)211 ,212 und213 , die den Zufluss von drei Strömen (dargestellt durch Pfeile auf der linken Seite des Prozessmoduls202 ) zu einem Mixerelement214 simulieren. Ein Ventilelement215 simuliert das Herausströmen der Flüssigkeit aus dem Mixerelement214 und stellt so den Ausgangsstrom auf der rechten Seite des Prozessmoduls202 bereit, während über ein Transmitterelement217 die gemessene Zusammensetzung der das Mixerelement214 verlassenden Flüssigkeit angegeben (oder simuliert) werden kann. Es sollte beachtet werden, dass die Verbindungselemente aus Gründen der klareren Darstellung als einfache Linien innerhalb des Prozessmoduls202 wiedergegeben sind. - In dem vorliegenden Fall können die AO-Funktionsblöcke
208 –210 den Betrieb der Ventile211 –213 (im Prozessmodul202 ) gesteuert, während die Steuerungseingänge zu den AI-Funktionsblocks204 –206 durch einen Zusammensetzungssensor, einen Durchflusssensor oder einen anderen, (im Prozessmodul202 ) durch den Transmitter217 wiedergegebenen Sensor innerhalb der Prozessanlage wiedergegeben werden. - Wie ersichtlich können logische Elemente innerhalb des Prozessmoduls
202 kommunikativ miteinander verbunden sein, um Informationen aus dem Prozessmodul202 wie gewünscht und erforderlich für das Steuerungsmodul200 bereitzustellen. In einem Beispiel kann eine (durch die gepunktete Linie218 wiedergegebene) Kommunikationsverbindung) zwischen dem Ausgang des Transmitterelements217 des Prozessmoduls (welches den simulierten Messwert der Materialzusammenstellung im Mixer214 anzeigt) und einem simulierten Eingang SIM_IN des AI-Blocks216 im Prozesssteuerungsmodul200 konfiguriert werden. So wird der simulierte Messwert für den Füllstand im Mixer214 für den AI-Block206 bereitgestellt, und der AI-Block206 kann diesen simulierten Eingangswert verwenden, wenn zum Beispiel das Signal am Steuerungseingang (IN) einen unzulässigen Status hat oder aus irgendeinem Grunde bekanntermaßen fehlerhaft ist. So kann der AI-Block206 bei einem ungültigen oder nicht verfügbaren physischen Messwert immer noch einen Näherungswert für den mit dem AI-Block206 verbundenen Messwert bereitstellen, sodass das Steuerungsmodul200 selbst bei einem fehlerhaften Sensor weiterhin in der Lage ist zu funktionieren und die Anlage zu steuern. Dank einer derartigen Verbindung kann das Steuerungsmodul auch während der Offline-Bedienerschulung oder zum Testen des Steuerungsmoduls202 im Simulationsmodus laufen und dabei gültige Simulationsdaten (wie durch das Simulations-Prozessmodul202 bereitgestellt) verwenden. - Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine (durch die gepunktete Linie
218 wiedergegebene) Kommunikationsverbindung zwischen dem Ausgang des AO-Blocks208 im Prozesssteuerungsmodul200 und einem Eingang des Ventilelements211 (welches das tatsächliche, durch den AO-Block208 der Prozessanlage gesteuerte Ventil simuliert) konfiguriert werden. Hierbei kann das Ventilelement211 anhand der von dem tatsächlichen Ventil oder an dieses gesendeten Daten feststellen, ob die simulierten Daten (d.h. die vom SIM-Block des Ventilelements211 berechneten Messwerte und Parameter) korrekt sind oder mit den in der tatsächlichen Steuerungsroutine200 verwendeten Daten übereinstimmen. Wenn sich bei diesem Vergleich ein wesentlicher Unterschied ergibt, kann das Prozessmodul202 durch Ausgabe eines Alarms oder einer Warnmeldung ein mögliches Problem signalisieren oder aber die echten Daten für eine bessere und genauere Simulation innerhalb des Prozessmoduls202 verwenden. Beispielsweise kann das Ventilelement211 die im SIM-Block anliegenden tatsächlichen Steuerungsdaten für die Stellung des Ventilelements verwenden, um die tatsächliche Ventilstellung innerhalb der Simulation wiederzugeben. Selbstverständlich können andere Verbindungen zwischen den Elementen im Prozessmodul202 und dem Steuerungsmodul200 hergestellt werden, um den Datenfluss in beide Richtungen zwischen den beiden Modulen zwecks einer verbesserten Steuerung/Simulation zu gewährleisten. Darüber hinaus können alle Daten aus dem Prozessmodul202 oder dem Steuerungsmodul200 dem Bediener automatisch über eine mit dem Prozessmodul202 verbundene grafische Anzeige zur Verfügung gestellt werden. - Auf Wunsch können die Prozesssteuerungsmodule innerhalb eines Prozesssteuerungsnetzwerkes zur Bereitstellung und Simulation von Redundanzfunktionen genutzt werden. Insbesondere können die Prozessmodule das Betriebsverhalten von innerhalb der Prozessanlage tatsächlich vorgesehenen Redundanzelementen wie etwa redundanten Geräten, redundanten Steuerungsblocks usw. simulieren und sind in der Lage, das Betriebsverhalten der tatsächlichen redundanten Elemente zu erfassen (zum Beispiel, wann das redundante Reserveelement hinzugeschaltet werden sollte usw.) und zu simulieren. Zusätzlich kann ein Prozessmodul mit seinen Simulationsmöglichkeiten als ein Teil eines Redundanzpaars von Elementen innerhalb einer Prozessanlage genutzt werden. In diesem Fall arbeitet das Prozessmodul (oder jeder beliebige Teil davon) als ein Reservegerät, das Reservedaten oder redundante Daten (Signale, Berechnungen usw.) bereitstellt, falls das primäre (und tatsächliche) physische Gerät versagt oder im Zusammenhang mit diesem Gerät ein Problem festgestellt wird. Für diesen Fall kann das als Redundanzelement fungierende Prozessmodul zur Bereitstellung der redundanten Funktionen auf jede bekannte Weise kommunikativ mit den (Steuerungs- oder Sensorfunktionen ausführenden) Steuerungsmodulen verbunden werden. Diese Verwendung von Prozessmodulen als redundante Elemente ist besonders nützlich, wenn die Prozessmodule wie oben beschrieben mit einem oder mehreren Programmpaketen zur Erstellung wirklichkeitsgetreuer Simulationen verbunden sind.
- Es versteht sich, dass die Funktionalitäten der in der vorliegenden Patentschrift beschriebenen intelligenten Prozessobjekte, der Elemente der grafischen Anzeige und der Prozessmodule auf der Bediener-Arbeitsstation
20 betrieben werden und nicht in die Steuerungseinheiten, Feldgeräte usw. innerhalb der Prozessanlage10 heruntergeladen und dort konfiguriert werden müssen, sodass diese Funktionalitäten leichter implementiert, eingesehen, geändert werden können usw. Darüber hinaus ist mit Hilfe dieser Funktionalität die Festlegung von Funktionalitäten auf Systemebene leichter als innerhalb der Prozessgeräte, Steuerungseinheiten usw., da alle die mit den Geräten auf Systemebene zusammenhängenden Informationen in der Regel auf der Bediener-Arbeitsstation20 im Allgemeinen und innerhalb der Ausführungsmaschine48 insbesondere vorhanden sind, während in der Regel nicht jeder Steuerungseinheit und jedem Feldgerät innerhalb der Prozessanlage10 alle diese Informationen zur Verfügung gestellt werden. Wenn es jedoch von Vorteil ist, kann auch ein Teil der Logik im Zusammenhang mit den Prozessmodulen, wie etwa die elementaren Funktionen, in die Geräte, Anlagenteile und Steuerungseinheiten innerhalb der Prozessanlage eingebettet werden. Die Verwendung von intelligenten Prozessobjekten zur Erzeugung von integrierten Prozesssteuerungsmodulen und grafischen Anzeigen ermöglicht es der Ausführungsmaschine48 zum Beispiel die automatische Erkennung von Lecks und die Erzeugung von Alarmen für den Benutzer mit einen Minimum an Konfigurationsarbeit, die Berechnung und Weiterverfolgung von Massenbilanzen innerhalb der Prozessanlage10 , die Ermittlung von Verlusten innerhalb der Prozessanlage10 und die Bereitstellung einer höheren Diagnostik für die Prozessanlage10 sowie die Simulation des Betriebsverhaltens der Anlage während der Auslegungsphase und während der Bedienerschulung. - In
9 ist ein möglicher Ansatz für die Integration der Ausführungsmaschine48 mit dem Prozessmodulen und den verwendeten grafischen Anzeigen innerhalb einer Prozessanlage mit einer verteilten Steuerungsstrategie dargestellt. Wie9 zeigt, stellen die durch die Prozessmodule erzeugten oder mit diesen verbundenen Definitionen der Anzeigeklassen220 einem Bediener während der Ausführung durch die Ausführungsmaschine48 bestimmte Anzeigen zur Verfügung und werden der Konfigurationsdatenbank und den Konstruktionswerkzeugen des Steuerungssystems222 zur Verfügung gestellt, die diese Definitionen der Anzeigeklassen auf jede gewünschte Art und Weise innerhalb der Dokumentation der Steuerungsstrategie verwenden können. Mit diesen Definitionen der Anzeigeklassen können vor dem Programmablauf Prozessalgorithmen224 verbunden werden und dann können die Definitionen der Anzeigeklassen und die damit verbundenen Flussalgorithmen initialisiert und an die grafische Anzeige/die Ausführungsumgebung des Prozessmoduls226 (die in der Form einer oder mehrerer Ausführungsmaschinen auf einem oder mehreren Bediener-Arbeitsstationen implementiert sein kann) übergeben werden. Die grafische Anzeige/die Ausführungsumgebung des Prozessmoduls126 verwendet einen Downloadskript-Parser228 zur syntaktischen Analyse und Untergliederung des Codes während der Ausführung (d.h. zur einsatzsynchronen Konvertierung des Codes) und eine regelbasierte Ausführungsmaschine230 zur Ausführung der Flussalgorithmen und anderer in den Anzeigeklassen vorgesehenen und mit denen verknüpften regelbasierten Prozeduren. Während dieses Vorganges kann die grafische Anzeige/die Ausführungsumgebung des Prozessmoduls226 mit der Ausführungsumgebung des Steuerungsmoduls232 kommunizieren, welche in mit dem Prozess verbundenen Steuerungseinheiten oder Feldgeräten ausgeführt werden kann, um der Ausführungsumgebung des Steuerungsmoduls232 Daten oder Informationen zur Verfügung zu stellen oder um auf Daten oder Informationen aus der Ausführungsumgebung des Steuerungsmoduls232 zuzugreifen. Selbstverständlich kann der Datenaustausch zwischen der grafischen Anzeige/der Ausführungsumgebung des Prozessmoduls226 und der der Ausführungsumgebung des Steuerungsmoduls232 über alle gewünschten und vorkonfigurierten Datenübertragungsnetzwerke (wie etwa die Ethernet-Schnittstelle24 aus1 ) erfolgen. Darüber hinaus können für die Integration der in der vorliegenden Patentschrift beschriebenen grafischen Anzeigen, der Prozessmodule und der Steuerungsmodule in ein Standard-Prozesssteuerungssystem oder eine Prozessanlage auch andere Verfahren verwendet werden. - Wieder unter Bezugnahme auf
2 können in den Konfigurationsanwendungen38 eine oder mehrere Anwendungen zur Einsichtnahme in, zur Erstellung und/oder zur Bearbeitung von Prozessmodulen vorgesehen sein. In einer Implementierungsform kann ein mit einer Anfangsdefinition versehenes Prozessmodul automatisch anhand der für dieses Prozessmodul erstellten Prozessgrafik erstellt werden. Weiterhin können Prozessmodule mit Hilfe des Prozessmoduleditors erstellt und bearbeitet werde4n. Für die Erzeugung eines Prozessmoduls zur Simulation eines Teiles einer Prozessanlage kann auf einen Standardbestand an Prozessblöcken oder maßgeschneiderten Prozessblöcken zurückgegriffen werden. Prozessmodule können beispielsweise für Offline-Simulationen oder für die Bedienerschulung verwendet werden. Außerdem können Teile einer mit Prozessmodulen erstellten Prozesssimulation in einem Online-System eingesetzt werden, um im Rahmen einer Simulation des Prozesses berechnete Eigenschaften, zukünftige Werte und Leistungsdaten anzuzeigen. -
10 –13 zeigen Beispiele für Bildschirmanzeigen, die von den Konfigurationsanwendungen aus2 erzeugt werden können, wenn ein Verfahrensingenieur beispielsweise Prozessmodule39 und/oder grafische Anzeigen erzeugt und/oder verwendet. Wie daraus hervorgeht, bestehen die Bildschirmanzeigen gemäß10 –13 aus einer „Explorer-Ansicht auf der linken Bildschirmseite, in der zum Beispiel die Konfiguration der Prozessanlage10 und/oder die für die Konfiguration der Prozessanlage und/oder die Simulation des Betriebs von Teilen der Prozessanlage zur Verfügung stehenden Elemente in Form einer Baumstruktur organisiert und dargestellt sind. Ebenso umfassen die Bildschirmanzeigen in10 –13 eine oder mehrere Informationsansichten auf der rechten Bildschirmseite, in denen weitere Informationen über die auf der linken Seite ausgewählten Einträge angezeigt werden. - Als Hilfestellung für die Erstellung von Prozessmodulen können eine Reihe Standard-Prozessobjekte wie etwa intelligente und nicht intelligente Prozessobjekte zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus können für einen bestimmten Endbenutzer oder eine Kategorie von Endbenutzern (z.B. Raffinerien) maßgeschneiderte Prozessobjekte erzeugt werden. Ebenso kann ein Endbenutzer benutzerdefinierte Prozessobjekte (Spezial-Prozessobjekte) erstellen, die in ähnlicher Weise für die Erstellung von Prozessobjekten einsetzbar sind. Standard-Prozessobjekte, maßgeschneiderte Prozessobjekte und/oder Spezialprozessobjekte können zur weiteren Verwendung bei der Erstellung von Prozessmodulen in einer Bibliothek gespeichert werden. Ein Benutzer kann die Bibliothek durchsuchen, um sich die verfügbaren Prozessobjekte anzusehen, und dann ein Prozessobjekt auswählen, um sich Informationen über dieses Prozessobjekt anzeigen zu lassen, um das Prozessobjekt zu bearbeiten usw.
10 gibt einen Teil einer Beispielanzeige300 wieder, die einen Explorerteil304 und einen Informationsteil308 umfasst, über den auf in einer Bibliothek gespeicherte Prozessobjekte zugegriffen werden kann. Der Explorerteil304 enthält eine Baumstruktur312 mit einem Bibliotheksordner314 . Der Bibliotheksordner314 enthält einen Ordner mit Prozessblock-Vorlagen316 , in dem sich eine Reihe Unterordner320 befinden, die verschiedenen, bei der Erzeugung von Prozessmodulen verwendeten Kategorien von Prozessobjekten entsprechen. Zusätzlich kann der Bibliotheksordner314 einen Ordner für benutzerdefinierten Prozessblöcken324 enthalten, der seinerseits mehrere Ordner zur Speicherung der von einem Endbenutzer der Konfigurationsanwendung38 erstellten Prozessobjekte enthalten kann. - Wenn ein Benutzer beispielsweise eine Kategorie im Explorerteil
304 auswählt, kann der Inhalt der ausgewählten Kategorie im Informationsteil308 angezeigt werden. Ebenso können, wenn der Benutzer im Explorerteil304 einen Prozessblock auswählt, im Informationsbereich308 die diesem Prozessblock zugehörigen Informationen angezeigt werden. -
11 zeigt den Teil einer Beispielanzeige300 , in der ein Eintrag326 im Ordner für die Prozessblockvorlagen326 zum Beispiel mit einer Maus, über einen berührungssensitiven Bildschirm, mit einem digitalen Stuft, einem Touchpad usw. ausgewählt wurde. In Informationsteil308 sind Parameter328 und ein oder mehrere Simulationsalgorithmen330 und für den ausgewählten Prozessblockeintrag angezeigt. Darüber hinaus können im Informationsteil308 ein oder mehrere, zuvor für die Ansicht des Prozessblockes erzeugte dynamische 3D-Dynamos334 angezeigt werden. - Je nach Belieben können im Informationsteil
308 mehr oder weniger Informationen angezeigt werden. Beispielsweise kann die Anzeige300 eine stärker ins Detail gehende Darstellung erlauben, in der zusätzliche Informationen wie etwa Standardwerte für Parameter angezeigt werden können. Der Benutzer kann einen Standardwert ändern, indem er diesen auswählt und dann zum Beispiel über die Tastatur einen neuen Wert eingibt. Darüber hinaus kann der Benutzer eine Anwendung zur Bearbeitung eines Prozessblockes und/oder eines dem Prozessblock zugeordneten Dynamos aufrufen, indem er den Prozessblock und/oder den Dynamo im Informationsbereich308 (z.B. mit einem rechten Mausklick) auswählt. Darauf kann ein Fenster oder eine Anzeige erscheinen, über die der Benutzer zum Beispiel den Prozessblock und/oder den Dynamo bearbeiten kann. - Möglicherweise möchte ein Benutzer die bereits erstellten Prozessmodule durchsuchen, um zum Beispiel bestimmte Prozessmodule anzusehen, zu bearbeiten usw.
12 zeigt einen Teil einer Beispielanzeige350 mit einem Explorerteil354 und einem Informationsteil358 zum Durchsuchen bereits erstellter Prozessmodule. Der Explorerteil354 beinhaltet eine hierarchische Struktur362 mit Ordnern, die physische und/oder logische Bereiche der Prozessanlage10 repräsentieren. Beispielsweise enthält die Baum struktur363 einen Ordner366 mit der Bezeichnung „Bereich A" der Prozessanlage. Der Ordner366 enthält einen Simulationsordner370 , einen Ordner mit Steuerungsroutinen372 und einen Ordner mit Anzeigen374 . Wenn ein Benutzer beispielsweise den Simulationsordner370 auswählt, können im Informationsbereich358 die in Ordner370 enthaltenen Prozessmodule378 angezeigt werden. Wahlweise können die Prozessmodule378 aus Ordner370 auch innerhalb der Hierarchie362 angezeigt werden. Der Benutzer kann eine Anwendung zur Bearbeitung eines Prozessmoduls aufrufen, indem er das Prozessmodul (z.B. mit einem rechten Mausklick) im Informationsbereich358 auswählt. -
13 zeigt einen Teil einer Beispielanzeige400 innerhalb derer Prozessmodule zur Ausführung einem bestimmten Knoten (d.h. eine Arbeitsstation, eine Steuerungseinheit usw.) innerhalb der Prozessanlage zugewiesen werden können. Die Anzeige umfasst einen Explorerteil404 und einen Informationsteil408 . Der Explorerteil404 beinhaltet eine Baumstruktur, die die Ordner416 und418 beinhalten kann, die Arbeitsstationen innerhalb der Anlage10 entsprechen. Der Ordner418 beinhaltet einen Ordner für Prozessmodule420 . Der Benutzer kann ein Prozessmodul einem dem Ordner418 entsprechenden Knoten zuweisen, indem er einen dem Prozessmodul entsprechenden Eintrag auf den Ordner420 oder wahlweise auf den Ordner418 zieht. In12 und13 zum Beispiel können sowohl einer als auch beide Einträge378 in den Ordner418 oder den Ordner420 gezogen werden, um einen der Einträge378 (oder beide) den dem Ordner418 entsprechenden Knoten zuzuweisen. -
14 zeigt die Darstellung einer Beispielanzeige450 eines Editors zur Erzeugung und Bearbeitung von Prozessmodulen. Die Anzeige450 umfasst einen Arbeitsbereichsteil454 , einen Teil für die Prozessblock-Palette458 , einen Parameterteil462 sowie Werkzeugleisten. Die Anzeige450 dient zur Erstellung neuer und/oder zur Bearbeitung bestehender Prozessmodule. Der Bereich mit der Prozessblock-Palette458 kann einen Mechanismus für eine Benutzerschnittstelle466 wie etwa ein Pull-Down-Menü beinhalten, der dem Benutzer den Zugriff auf mehrere Kategorien von Prozessobjekten erlaubt. Die Prozessobjekt-Vorlagen, die der jeweils ausgewählten Kategorie entsprechen, können in einem Teil470 dargestellt werden. Beispiele für Kategorien von Prozessobjekten können zum Beispiel eine Kategorie für Ströme und Verbindungen, eine Kategorie für Schalter, eine Kategorie für Standard-Prozesseinheiten, eine Kategorie für maßgeschneiderte Prozesseinheiten, eine Kategorie mit benutzerdefinierten Prozesseinheiten usw. sein. Der Benutzer könnte zum Beispiel ein Prozessobjekt aus dem Teil470 herausziehen und im Arbeitsbereichsteil454 ablegen. Bei Auswahl eines ein Prozessobjekt darstellenden Blocks (z.B. per Mausklick) im Arbeitsbereichsteil454 , werden im Parameterteil462 die zugehörigen Parameter zu diesem Prozess angezeigt. - Stromelemente können dazu dienen, um Anfangs- und Schlusspunkte eines von einem Prozessmodul simulierten Prozesses anzugeben. Die Verarbeitung von aus Gas, Flüssigkeiten oder Feststoffen bestehenden Strömen kann durch eine Kombination aus Standard-, maßgeschneiderten und Spezialprozessblöcken erfolgen Gas-, Flüssigkeits- oder Feststoff-Strömen kann durch eine Kombination aus Standard-, spezifischen und Spezialverarbeitungsblocks erfolgen, wobei die Regulierung des Durchflusses zwischen dem Prozessobjekten beispielsweise durch die Wahl des Verbindungstyps und der Schalterelemente erfolgt. Die Komponenten, die bei der Simulation zum Einsatz kommen, kann der Benutzer dadurch definieren, dass er die entsprechenden Blöcke und Elemente vom Palettenteil
458 in den Arbeitsbereichsteil454 zieht. Den Prozessgang zwischen den Verbindungselementen kann er mit Hilfe der Maus definieren, beispielsweise durch das Herstellen von Verbindungen zwischen Ein- und Ausgängen innerhalb eines Prozessverlaufspfades. Die Eigenschaften des Stromes können automatisch von jeder Verbindung innerhalb des Verlaufspfades übernommen werden. Beispiele für Eigenschaften, die von jeder Verbindung übernommen werden können, sind eine oder mehrere (oder keine) der folgenden: Mengendurchfluss, Druck, Temperatur, Dichte, oder spezifische Wärme. Außerdem kann mit den Eigenschaftswerten der Verbindungsstatus weitergegeben werden. Wahlweise kann der Benutzer noch die Zusammensetzung eines Stromes hinzufügen. Bei Hinzufügung eines Wertes für die Zusammensetzung zu einem Strom wird diese zusätzliche Information von den Elementen innerhalb des Prozessverlaufspfades unterstützt. -
15 zeigt ein Beispiel für ein Prozessmodul500 , das für einen einfachen Tank steht. Das Prozessmodul500 kann zum Beispiel über die Anzeige eines Editors wie etwa der Anzeige450 in14 erstellt werden. Das Prozessmodul500 beinhaltet die Stromelemente504 –508 und512 . Stromelemente können so konfiguriert werden, dass sie konstante Prozessbedingungen (z.B. Eingangsdruck) aufrechterhalten oder auf Ströme in anderen Modulen verweisen (etwa wenn das Stromelement dazu dient, um Informationen an ein anderes Modul weiterzugeben). Das Stromelement508 verweist auf ein anderes Modul, und unterhalb des Stromelements508 wird automatisch ein Hinweis514 auf das Modul/den Strom angezeigt, auf welches/welchen dieser Strom verweist. Ahnlich verweist das Stromelement512 auf ein anderes Modul, und unterhalb des Stromelements508 wird automatisch eine Angabe516 zu dem Modul/Strom angezeigt, auf welche sich dieser Strom bezieht. - Der Benutzer kann wählen, welche Eigenschaften oder Parameter für einen Eingang, einen Ausgang oder einen intern berechneten Wert (wie etwa den Tankfüllstand) eines Elements angezeigt werden sollen. Die Eigenschaft oder der Parameter werden dann in dem entsprechenden Block angezeigt und der Wert wird während der Ausführung des Prozessmoduls in dem Arbeitsbereich neben der Eigenschaft oder dem Parameter angezeigt.
- In Simulationen verwendete Prozessobjekte können über Parameter verfügen, die die tatsächlichen physischen Eigenschaften der damit zusammen hängenden Geräte und/oder Steuerungsmodule wiedergeben. Wenn also die Strom- und Prozessobjekte einmal in einem Prozessmodul definiert worden sind, können Parameter dieser Elemente so konfiguriert werden, dass sie den Erfordernissen des Prozesses und des Steuerungssystems entsprechen. Um zu
14 zurückzukehren: Bei Auswahl eines Prozessobjektes im Arbeitsbereichsteil werden die konfigurierbaren Parameter dieses Prozessobjektes (z.B. Durchflussmenge, Höhe) automatisch im Parameterbereich462 angezeigt. Bei Auswahl eines der im Parameterbereich462 angezeigten Parameter (z.B. mittels Doppelklick) wird eine Dialogbox aufgerufen, über die der entsprechende Parameterwert geändert werden kann. -
16A zeigt eine Darstellung der Beispielanzeige450 aus14 mit einem Funktionsblock550 , der für ein in den Arbeitsbereichsteil454 platziertes Prozessobjekt steht. Es wurde der Prozessblock550 ausgewählt. Daher werden im Parameterteil462 die Parameter für den Prozessblock500 angezeigt. Im Parameterteil462 wurde ein Parameter554 ausgewählt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Parameter554 um einen mit einer Ventilstellung in Verbindung stehenden Funktionsblockverweis. Bei Auswahl von Parameter554 kann eine Anzeige wie die Anzeige560 zur Änderung des Parameters554 aufgerufen werden. Der Parameter554 kann zum Beispiel so geändert werden, dass er mit dem Ausgang eines bestimmten Prozessobjekts in einem bestimmten Steuerungs- oder Prozessmodul verbunden ist. So beinhaltet die Anzeige560 beispielsweise einen Knopf564 , über den der Benutzer das Prozessobjekt und das Steuerungs- oder Prozessmodul auswählen kann. -
16B zeigt ein Beispiel dafür, wie mit Hilfe der Beispielanzeige450 dem Parameterteil460 ein Parameter für einen Funktionsblockverweis hinzugefügt werden kann. Ahnlich wie in16A wurde der Prozessblock550 ausgewählt, weswegen die zum Funktionsblock550 gehörenden Parameter im Parameterteil462 angezeigt werden. Im Parameterteil462 wurde ein Parameter570 ausgewählt. In diesem Szenario hat der Benutzer über das Menü574 die Option ausgewählt, ein in einem anderen Modul befindliches Prozessobjekt mit dem Parameter570 zu verbinden. Es kann eine Anzeige wie die Beispielanzeige582 angezeigt werden, die es ermöglicht, vom Parameter570 eines Verweis auf einen Funktionsblock in einem anderen Modul herzustellen. So enthält die Anzeige582 beispielsweise einen Knopf586 , mit dem der Benutzer das Prozessobjekt oder das Steuerungs- oder Prozessmodul auswählen kann. Daraufhin wird im Parameterteil460 ein Parameter für einen Funktionsblockverweis590 hinzugefügt. - Der Verweis auf innerhalb des Steuerungssystems gemessene Prozessparameter wie etwa den Füllstand in einem Gefäß kann in dem dazugehörigen Prozessobjekt beispielsweise über eine Anzeige wie die Anzeige
560 hergestellt werden. Bei der Offline-Schulung kann dieser Verweis beispielsweise dazu dienen, die am Eingang der Funktionsblocks anzulegenden Simulationsparameter zu aktualisieren. Bei einem Online-System ermöglicht dieser Verweis einen Zugriff auf den Messwert und dieser Messwert kann gegebenenfalls zur Fehlerkorrektur innerhalb der Simulation verwendet werden. Außerdem kann sich der Bediener beim Fehlschlag einer Messung in einem Online-System dafür entscheiden, den simulierten Wert zu verwenden. - Wenn bei einem Anlagenteil eine Messung standardmäßig vorgesehen ist, kann ein mit diesem Anlagenteil verbundenes Prozessobjekt einen dieser Messung entsprechenden Verweisparameter enthalten. Bei Verfügbarkeit anderer Messwerte innerhalb des Steuerungssystems können einem Prozessmodul eine oder mehrere Messungen hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer mit der rechten Maustaste auf einen Prozessblock in einem Prozessmodul klicken, worauf ein oder mehrere Anzeigen aufgerufen werden, über die er eine Messung und einen internen Parameter oder Ausgangsstrom auswählen kann, mit dem die Messung verbunden werden soll. Wenn diese Verbindung einmal hergestellt ist, wird bei Auswahl des Prozessblockes im Parameterteil
462 automatisch der dieser Messung entsprechende Verweisparameter angezeigt. -
17 veranschaulicht, wie Eigenschaften, Parameter und/oder Messwerte automatisch aus Steuerungsmodulen in ein Prozessmodul gezogen werden können. Darüber hinaus können simulierte Eigenschafts- und Parameterwerte, die Eigenschaften, Parametern und/oder anderen Messwerten entsprechen, automatisch an die Steuerungsmodule gesendet werden. Beispielsweise kann ein Prozessmodul600 ein einem Tank entsprechendes Prozessobjekt604 und ein einem Regelventil entsprechendes Prozessobjekt608 beinhalten. Ein Steuerungsmodul kann einen Eingangsblock624 enthalten, der einen Messwert für den Tankfüllstand an einen Funktionsblock mit PID-Steuerung sendet. Ein Ausgangswert des Funktionsblocks mit PID-Steuerung628 kann einem dem Regelventil entsprechenden Ausgangsblock632 zur Verfügung gestellt werden. Der gemessene Tankfüllstand kann vom Eingangsblock624 abgerufen und dem Prozessobjekt604 zur Verfügung gestellt werden. In ähnlicher Weise kann der simulierte Tankstand vom Prozessobjekt604 abgerufen und dem Eingangsblock624 zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus kann die gemessene Ventilstellung vom Ausgangsblock632 abgerufen und dem Prozessobjekt608 zur Verfügung gestellt werden. In ähnlicher Weise kann die simulierte Ventilstellung vom Prozessobjekt608 abgerufen und dem Ausgangsblock632 zur Verfügung gestellt werden. - Wie zuvor im Zusammenhang mit
14 besprochen kann ein Editor zur Erzeugung und Bearbeitung von Prozessmodulen mehrere Typen von Prozessmodulen bereitstellen, die der Benutzer zur Erzeugung eines Prozessmoduls verwenden kann. So können zum Beispiel Standard-Prozessobjekte und maßgeschneiderte Prozessobjekte bereitgestellt werden. Ein maßgeschneidertes Prozessobjekt kann ein Prozessobjekt beinhalten, das anhand einer Reihe von Vorgaben durch einen Endbenutzer oder für diesen erstellt wurde. Maßgeschneiderte Prozessobjekte können beispielsweise zur Erzeugung von Simulationen komplexer Anlagenteile innerhalb der Prozessanlage dienen und das Verhalten dieser Anlagenteile mit Hilfe eines oder mehrerer Modelle (z.B. eines Sprungantwortmodells, eines ersten Prinzipienmodells usw.). Ein Sprungantwortmodell kann zum Beispiel die Grundlage für eine Simulation von Reaktionen, eines weniger als perfekten Mischverhältnisses in einem Gefäß usw. bilden. Mit Hilfe solcher Modelle kann das maßgeschneiderte Prozessobjekt Eigenschaften/Parameter für den Ausgangsstrom und/oder interne Eigenschaften beispielsweise im Zusammenhang mit internen Messungen in den einzelnen Anlagenteilen erzeugen. Ausgewählte Eigenschaften eines oder mehrerer Eingangsströme können als Eingangsgrößen für das Modell bereitgestellt werden. Das maßgeschneiderte Prozessobjekt kann auch andere Parameter/Eigenschaften basierend auf der Annahme generieren, dass die Bedingungen zum Beispiel ideal sind. - Wie
14 zeigt, kann einem Prozessmodul eine Instanz eines maßgeschneiderten Prozessobjektes durch Herausziehen des Objekts aus einem Teil458 und durch Ablegen dieses Objekts beispielsweise im Arbeitsbereichsteil454 hinzugefügt werden. Im Zusammenhang mit einem maßgeschneiderten Prozessobjekt kann der Benutzer dem Algorithmus für die dynamische Reaktion dieses Prozessobjektes einsehen und verändern. Beispielsweise könnte ein Benutzer mit der rechten Maustaste auf den Block klicken, der das maßgeschneiderte Prozessobjekt darstellt, und aus einem Menü den Eintrag für die Eigenschaften („Properties") auswählen. Unter Bezugnahme auf18 nun kann darauf eine Anzeige wie die Beispielanzeige650 aufgerufen werden. Die Anzeige650 zeigt die für das Objekt definierten Modelle in einem Teil654 an. Teil658 zeigt an, ob es sich bei den einem Modell zugeordneten Eigenschaften/Parametern um integrierende oder nicht integrierende Eigenschaften oder Parameter handelt. - Wie
19 zeigt, könne noch mehr Informationen zu einem Modell angezeigt werden. So enthält etwa die Beispielanzeige670 einen Teil674 , in dem verschiedene Modelle in hierarchischer Ansicht angeordnet sind. Ein Modell678 wurde ausgewählt und im Teil682 werden die den verschiedenen Eigenschaften/Parametern zugeordneten Sprungantworten angezeigt. Wie nun20 zeigt, können durch Auswahl einer Eigenschaft/eines Parameters eines Modells weitere Details zu dieser Eigenschaft/diesem Parameter angezeigt werden. In der Beispielanzeige700 wurde im Teil708 ein Parameter704 ausgewählt. Die Details zu der zugehörigen Sprungantwort werden im Informationsteil712 angezeigt. - In einem Teil
716 der Anzeige700 hat der Benutzer die Möglichkeit, die Reaktion/Antwort zu bearbeiten. Wenn der Benutzer beispielsweise eine Taste720 wählt, wird eine Anzeige wie die in21 beispielhaft wiedergegebene aufgerufen. Innerhalb der Anzeige730 hat der Benutzer die Möglichkeit, Modellparameter wie etwa den Verstärkungsfaktor, die Totzeit, die Zeitbeschränkung erster Ordnung, die Zeitbeschränkung zweiter Ordnung, die Vorlaufzeitbeschränkung usw. zu ändern. Wiederum unter Bezug nahme auf20 könnte der Benutzer über die Tasten740 und744 die grafische Ausgestaltung im Zusammenhang mit einer Sprungantwort vornehmen. - Ein Benutzer hat auch die Möglichkeit, die Anfangsbedingungen und anderen Parameter eines Modells wie etwa die Zeit bis zum Gleichgewichtszustand zu ändern.
22 zum Beispiel zeigt eine Beispielanzeige750 zur Änderung der Anfangsbedingungen und/oder der Zeit bis zum Gleichgewichtszustand für ein Modell. Zur Anzeige750 gehören ein Navigationsteil754 und ein Informationsteil758 . Durch Auswahl des Eintrages für die Anfangsbedingungen712 kann der Benutzer sich die Informationen zu den Anfangsbedingungen und/oder für die Zeit bis zum Gleichgewichtszustand anzeigen lassen. Dann kann der Benutzer die verschiedenen Anfangsbedingungen und/oder die Zeit bis zum Gleichgewichtszustand innerhalb des Informationsbereichs ändern. Beispielsweise könnte der Benutzer einen einer bestimmten Anfangsbedingung entsprechenden Wert oder den die Zeit bis zum Gleichgewichtszustand darstellenden Wert auswählen und dann diesen Wert ändern oder einen neuen Wert eingeben. - Anstatt einer Erzeugung des Modells entsprechend der vorstehenden Beschreibung sind auch eine Erzeugung des Modells mit Hilfe eines anderen Software-Werkzeuges und ein anschließender Import dieses Modells denkbar. Beispielsweise könnte eine Darstellung eines erzeugten Modells wie etwa ein Modell für ein nichtrekursives System (FIR;) in einem festgelegten Format in einer Textdatei gespeichert werden und danach unter Verwendung dieser Textdatei der Import dieses Modells erfolgen. Das definierte Format könnte beispielsweise festlegen, dass die Bezeichnungen der Ein- und Ausgangsströme und die Bezeichnungen der internen Parameter mit den Strom- und Parameterdefinitionen des dem Modell entsprechenden Prozessobjektes übereinstimmen müssen.
- Ein Prozessmoduleditor kann einem Benutzer auch die Möglichkeit geben, neue Prozessobjekte zu erzeugen. Diese Prozessobjekte können in der Lage sein, mit einem oder mehreren Typen von Modellen das Betriebsverhalten eines Teils der Prozessanlage zu simulieren. Beispielsweise kann ein Benutzer die Möglichkeit haben, aus einem oder mehreren Typen von Modellen wie etwa Sprungantwortmodellen und Erstprinzipienmodellen auszuwählen. Um nur ein Beispiel zu nennen, könnte ein solches Modell mit Hilfe einer Programmiersprache wie etwa C, C++, C#, Visual Basic usw. erzeugt werden.
- Wieder unter Bezugnahme auf
14 kann ein Benutzer sich dafür entscheiden, ein neues Prozessobjekt zu erzeugen, indem er zum Beispiel in der Anzeige450 den Eintrag für „Neu..." aus dem Menü „Datei" auswählt, oder indem er in der Werkzeugleiste auf das Symbol klickt, welches dem Eintrag „Neu..." aus dem Menü „Datei" entspricht. Dadurch kann er eine Anzeige wie etwa die Beispielanzeige780 in23 aufrufen. Hier kann der Benutzer dann über eine Benutzerschnittstelle wie etwa das Pull-Down-Menü (mit der Bezeichnung für den Objekttyp)784 auswählen, ob er ein neues Prozessmodul, ein neues Prozessobjekt usw. erzeugen möchte. Wenn der Benutzer sich dafür entscheidet, ein neues Prozessobjekt zu erzeugen, kann er innerhalb der Anzeige780 über eine Benutzerschnittstellenvorrichtung wie etwa den Knopf786 auswählen, ob er anhand eines bereits existierenden Prozessobjekts beginnen möchte. Außerdem kann er innerhalb der Anzeige780 über eine Benutzerschnittstellenvorrichtung wie etwa das Pull-Down-Menü788 den Modelltyp auswählen, der in dem neuen Prozessmodell verwendet werden soll. In der Beispielanzeige780 kann ein Benutzer entweder ein Sprungantwortmodell oder ein Erstprinzipienmodell auswählen. Ein Erstprinzipienmodell kann mit Hilfe einer Programmiersprache wie etwa C, C++, C#, Visual Basic usw. definiert werden. - Bei Auswahl eines Sprungantwortmodells wird dem Benutzer eine Anzeige wie etwa die Beispielanzeige
800 in24 angezeigt. Die Anzeige800 umfasst einen Navigationsteil802 und einen Informationsteil804 . Der Navigationsteil802 kann eine Reihe von Einträgen umfassen, die den verschiedenen für den Prozessblock definierbaren Aspekten entsprechen. Zum Beispiel kann der Navigationsteil802 einen Eintrag806 für Ströme und Parameter, einen Eintrag808 für die Einrichtung des Modells und einen Eintrag810 für die Modelle enthalten. Wenn ein Benutzer den Eintrag806 für Ströme und Parameter auswählt, kann im Informationsteil eine Benutzerschnittstellenvorrichtung812 angezeigt werden, über die der Benutzer Eingangsströme, Ausgangsströme, Parameter usw. definieren kann. Für Eingangs- und Ausgangsströme zum Beispiel kann der Benutzer eine Bezeichnung für den einen Strom, den Typ des Stroms (z.B. fest, flüssig oder gasförmig) oder die Position, die Zusammensetzung usw. definieren. - Wenn nun unter Bezugnahme auf
25 der Benutzer den Registerreiter814 auswählt, verändert sich der Informationsbereich804 so, dass der Benutzer die Parameter des Prozessobjekts hinzufügen oder verändern kann, die für den Benutzer sichtbar sein sollen. So kann der Benutzer beispielsweise ein oder mehrere (oder keine) der folgenden Merkmale definieren: Bezeichnung des Parameters, die Einheiten, in denen die Parameter angegeben sind, Zugriff (Nur-Lese-Zugriff, Lese- und Schreibzugriff usw.), Unter- und Obergrenzen des Parameters, Stellung, usw. - Der Benutzer kann auch die Attribute der Eingangs- und Ausgangsströme und die vom Sprungantwortmodell zu verwendenden Parameter angeben. Wenn der Benutzer wie in
26 den Eintrag für die Modelleinrichtung808 auswählt, verändert sich der Informationsbereich804 so, dass der Benutzer Attribute für die vom Sprungantwortmodell verwendeten Eingangsströme und Ausgangsströme und Parameter eingeben kann. Wenn der Benutzer zum Beispiel den Schaltknopf für „Hinzufügen"820 wählt, wird die Anzeige824 aufgerufen, innerhalb der er einen Parameter hinzufügen sowie angeben kann, ob der Parameter über eine integrierte Sprungantwort verfügen soll. - Darüber hinaus hat ein Benutzer die Möglichkeit, Sprungantwortmodelle zu definieren. Wenn ein Benutzer zum Beispiel (etwa durch einen Rechtsklick) den Eintrag für Modelle
810 im Anzeigebereich802 auswählt, wird ein Menü mit der Auswahlmöglichkeit „Neu" angezeigt. Wenn der Benutzer nun wie in27 dargestellt den Menüeintrag „Neu" auswählt, wird als Untereintrag zu dem Eintrag für Modelle810 im Anzeigebereich802 ein Eintrag für ein Modell830 mit einem Standardnamen hinzugefügt. Darüber hinaus werden im Anzeigebereich802 zusätzlich die dem Modell zugeordneten Einträge832 ,834 und836 erzeugt, und der Informationsteil804 kann so geändert werden, dass der Benutzer die Möglichkeit hat, Informationen zu dem Modell wie etwa eine Beschreibung in Textform oder die Zeit bis zum Gleichgewichtszustand hinzuzufügen. Die Modelle und Anfangsbedingungen können ähnlich wie oben für die20 –22 ausgeführt angegeben werden. - Wenn nun ein Benutzer wie in
23 und28 dargestellt beispielsweise für das neue Prozessobjekt ein zu verwendendes Erstprinzipienmodell auswählt, wird ein Prozessobjekteditor in einer Form wie beispielsweise in der Anzeige850 dargestellt aufgerufen. Die Anzeige850 kann über einen Teil854 zur Anzeige der Eingangs- und Ausgangsströme und einen Teil856 zur Parameteranzeige verfügen. Einige der Parameter können standardmäßig für alle Prozessobjekte gelten und werden aus diesem Grund zu Anfang im Teil856 angezeigt. Die Anzeige850 kann auch über einen Teil858 für die Spezifizierung von Simulationsalgorithmen verfügen. Der Teil858 kann die Registerreiter860 ,862 und864 enthalten, über die verschiedene Algorithmen für verschiedene Betriebsmodi (z.B. Anfang, Betrieb, danach usw.) auswählbar sind. Im Teil866 hat ein Benutzer die Möglichkeit, die Algorithmen in einer Programmiersprache wie C, C++, C# usw. über die Tastatur einzugeben. - Darüber hinaus kann ein Benutzer die Möglichkeit haben, bei der Erstellung eines Prozessobjektes Ströme und/oder Parameter hinzuzufügen. Zum Beispiel kann der Benutzer durch einen Rechtsklick auf den Teil
854 ein Menü aufrufen, in dem auch „Neu" als Ausvahlmöglichkeit vorhanden ist. Wenn der Benutzer die Möglichkeit „Neu" auswählt, wird eine Anzeige wie etwa die Beispielanzeige870 in29 aufgerufen. Über die Anzeige870 kann der Benutzer zum Beispiel einen die Bezeichnung, den verwendeten Anschluss (z.B. IN oder OUT für den Eingang bzw. Ausgang), eine Stellung, einen Stromtyp (z.B. flüssig, fest oder gasförmig) und/oder falls anwendbar eine entsprechende Zusammensetzung angeben. Ebenso kann ein Benutzer einen bereits vorhandenen Strom bearbeiten, indem er mit der rechten Maustaste auf diesen Strom klickt und in dem darauf angezeigten Menü den Eintrag „Bearbeitung" auswählt. Darauf wird zur Bearbeitung des Stroms eine ähnliche Anzeige wie Anzeige870 bereitgestellt. - Wieder Bezug nehmend auf
28 kann der Benutzer in einem anderen Beispiel durch einen Rechtsklick auf den Teil856 ein Menü aufrufen, in dem unter anderem die Auswahlmöglichkeit „Neu" bereitgestellt wird. Wenn der Benutzer die Auswahlmöglichkeit „Neu" wählt, wird eine Anzeige wie die Beispielanzeige890 in30 aufgerufen. Über die Anzeige890 kann der Benutzer eine Bezeichnung, einen Parametertyp (z.B. Gleitkomma, Boolesche Variable, diskret, Funktionsblockverweis, Zeichenkette, Namensdatensatz usw.), Einheiten, Zugriff (Nur-Lese-Zugriff, Lese- und Schreibzugriff usw.), Unter- und Obergrenzen, einen Standardwert, ob der Parameter für die Benutzer sichtbar sein soll oder nicht usw. angeben. Ebenso kann ein Benutzer einen bereits vorhandenen Parameter bearbeiten, indem er mit der rechten Maustaste auf diesen Parameter klickt und in dem darauf angezeigten Menü den Eintrag „Bearbeiten" auswählt. Darauf wird zur Bearbeitung des Parameters eine ähnliche Anzeige wie Anzeige890 bereitgestellt. - Innerhalb einer Anzeige wie der Anzeige
890 können je nach dem angegebenen Parametertyp verschiedene Felder angezeigt werden. Wenn zum Beispiel als Parametertyp ein Funktionsblockverweis ausgewählt ist, dann werden die Bezeichnung des Verweises und die Art(en) von Block/Blöcken, auf die verwiesen werden kann (z.B. Eingang, Ausgang, ein spezifischer Block wie etwa AI, DI, PCI, AO, DO, DV) angezeigt. - Wie ein Durchschnittsfachmann erkennen kann, kann ein Prozessmodul zur Simulation des Prozesses eine Vielzahl von Modelltypen verwenden. Beispielsweise kann ein Prozessobjekt innerhalb des Prozessmoduls ein Sprungantwortmodell verwenden und ein anderes wiederum ein Erstprinzipienmodell. Außerdem kann sich ein Benutzer dafür entscheiden, im Zusammenhang mit einem Prozessobjekt oder sogar einem Prozessmodul überhaupt keine Modelle zu verwenden. In einer anderen Ausführungsart kann zumindest ein Prozessobjekt so beschaffen sein, dass es verschiedene Arten von Modellen verwenden kann. Beispielsweise kann ein Parameter des Prozesses ein Sprungantwortmodell und ein anderer ein Erstprinzipienmodell verwenden.
- Stromelemente können verwendet werden, um den Anfangs- und den Endpunkt einer von einem Modul implementierten Simulation zu definieren. Zu den verwendbaren Stromelementen gehören ein Stromelement, bei dem in der Simulation benutzerdefinierte Eigenschaftswerte verwendet werden; ein Stromelement, bei dem sich in den Werten für die Stromeigenschaften die durch den vorgeschalteten Block vorgegebenen Eigenschaften widerspiegeln; ein Stromelement, bei dem der für diesen Strom konfigurierte Pfad dazu dient, die Eigenschaftswerte eines von außen kommenden Ausgangsstroms auszulesen und diese als die Eigenschaftswerte für den Strom zu übernehmen; ein Stromelement, bei dem die Werte, die durch den vorgeschalteten Block an das Stromelement weitergegeben worden sind, in einen externen Eingangsstrom geschrieben werden, der diesen Pfad verwendet usw. Die ansprechbaren und konfigurierbaren Stromparameter können sich je nach Stromtyp unterscheiden.
- Ein Stromelement, das für die Simulation benutzerdefinierte Werte verwendet, kann zum Beispiel dazu verwendet werden, um den Ausgangspunkt für eine Prozesssimulation festzulegen. Ein zu einem Prozessmodul hinzugefügter Eingangsstrom kann, wenn nichts anderes angegeben wird, auf den für das Modul ausgewählten Standardverbindungstyp gesetzt werden. Durch Klicken auf den Strom im Arbeitsbereichsteil der Anzeige können die zu diesem Strom gehörenden Werte für die Ausgangseigenschaften und die mit dem Strom zusammenhängenden konfigurierbaren Parameter in einem vom Arbeitsbereichsteil getrennten Teil der Anzeige angezeigt werden.
- Wie weiter oben beschrieben kann ein Benutzer eine Grafikanzeige erzeugen und dann aus dieser Grafikanzeige automatisch ein entsprechendes Prozessmodul generieren und/oder umgekehrt.
31 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielsystems900 , das zur automatischen Erzeugung eines Prozessmoduls aus einer entsprechenden Prozessgrafik und/oder umgekehrt verwendet werden kann. Das System900 beinhaltet ein Bearbeitungsstudio904 zur Bearbeitung der Prozessgrafiken und Prozessmodule, ein Client-Modell908 zur Speicherung von Prozessgrafiken und gerade bearbeiteten Prozessmodulen, sowie eine Datenbank912 . Zumindest eine Komponenten des Systems können beispielsweise softwareseitig implementiert werden. - Das Bearbeitungsstudio
904 und das Client-Modell908 können auf einem oder mehreren Computersystemen wie etwa Arbeitsstationen, Servern usw. laufen. Wie1 zeigt, können das Bearbeitungsstudio904 und/oder das Client-Modell908 zumindest teilweise beispielsweise über die Bediener-Arbeitsstation20 und/oder die Bediener-Arbeitsstation22 bereitgestellt werden. Zum Beispiel könnten das Bearbeitungsstudio904 und/oder das Client-Modell908 entweder allein über die Bediener-Arbeitsstation20 oder allein über die Bediener-Arbeitsstation22 betrieben werden. Bei einer anderen Ausführungsart könnten das Bearbeitungsstudio904 und/oder das Client-Modell908 von der Bediener-Arbeitsstation20 zusammen mit einem anderen Rechnersystem bereitgestellt werden, wobei Bediener-Arbeitsstation20 als Client und das andere Computersystem als Server im Rahmen einer Client-Server-Umgebung fungieren. Die Konfigurationsdatenbank28 könnte beispielsweise die Datenbank912 beinhalten. - Das Bearbeitungsstudio
904 kann einen Prozessgrafikeditor916 zur Bearbeitung von Prozessgrafiken und einen Prozessmoduleditor920 zur Bearbeitung von Prozessmodulen beinhalten. Der Prozessgrafikeditor916 kann eine Schnittstelle zu den Zeichnungsinformationen924 besitzen, durch die Anweisungen über die Art und Weise gespeichert sein könne, wie Elemente zu zeichnen sind (z.B. Dicke der Linien, Farben, Schattierungen usw.). Mit dem Prozessgrafikeditor916 können Anzeigen für Benutzerschnittstellen wie etwa die Anzeige64 in3 erzeugt werden. Der Prozessmoduleditor920 kann eine Schnittstelle zum Client-Modell908 besitzen. Mit dem Prozessgrafikeditor916 können Anzeigen für Benutzerschnittstellen wie zum Beispiel die Anzeige450 aus14 erzeugt werden. - Das Bearbeitungsstudio
904 kann auch ein Überwachungsmodul932 umfassen, das die Bearbeitungsaktivitäten des Prozessgrafikeditors916 und des Prozessmoduleditors920 koordiniert. So kann der Prozessgrafikeditor916 dem Überwachungsmodul932 beispielsweise melden, dass ein Benutzer eine Prozessgrafik bearbeitet oder erstellt hat. Das Überwachungsmodul932 kann darauf eine Anweisung an den Prozessmoduleditor920 ausgeben, ein mit der Prozessgrafik verbundenes Prozessmoduls entsprechend zu bearbeiten. In einem anderen Beispiel kann der Prozessmoduleditor920 dem Überwachungsmodul932 melden, dass ein Benutzer ein Prozessmodul bearbeitet oder erstellt hat. Das Überwachungsmodul932 kann darauf eine Anweisung an den Prozessgrafikeditor916 ausgeben, eine mit dem Prozessmodul verbundene Prozessgrafik entsprechend zu bearbeiten. Auf diese Weise kann das System900 die automatische Erzeugung oder Bearbeitung eines Prozessmoduls auf Grundlage der Erzeugung oder Bearbeitung einer Prozessgrafik erleichtern. - Im Folgenden sollen einige Beispielszenarien zur Veranschaulichung des Betriebsverhaltens des Systems
900 besprochen werden. In einem dieser Szenarien fügt ein Benutzer einer Prozessgrafik mit Hilfe des Prozessgrafikeditors916 einen Grafikblock hinzu, der einen Schalter darstellt. Der Prozessgrafikeditor916 kann daraufhin eine Meldung an das Überwachungsmodul932 senden, dass der Prozessgrafik ein Schalterblock hinzugefügt wurde. Das Überwachungsmodul932 kann daraufhin eine Anweisung an den Prozessmoduleditor920 senden, dem der Prozessgrafik entsprechenden Prozessmodul einen dem Schalter entsprechenden Prozessblock hinzuzufügen. In einem ähnlichen Szenario fügt ein Benutzer einem Prozessmodul mit Hilfe des Prozessmoduleditors920 ein Prozessobjekt hinzu, das einer Pumpe entspricht. Der Prozessmoduleditor920 kann daraufhin eine Meldung an das Überwachungsmodul932 senden, dass das Pumpenobjekt dem Prozessmodul hinzugefügt wurde. Das Überwachungsmodul932 kann daraufhin eine Anweisung an den Prozessgrafikeditor916 senden, der dem Prozessmodul entsprechenden Prozessgrafik einen der Pumpe entsprechenden Grafikblock hinzuzufügen. - In einem anderen Szenario löscht ein Benutzer mit Hilfe des Grafikeditors
916 einen Grafikblock aus einer Prozessgrafik. Der Prozessgrafikeditor916 kann danach dem Überwachungsmodul932 melden, dass der Grafikblock aus der Prozessgrafik gelöscht wurde. Das Überwachungsmodul932 kann danach den Prozessmoduleditor920 anweisen, einen der Prozessgrafik entsprechenden Prozessblock aus dem der Prozessgrafik entsprechenden Prozessmodul zu löschen. In einem ähnlichen Szenario löscht ein Benutzer mit Hilfe des Prozessmoduleditors920 ein Prozessobjekt aus einem Prozessmodul. Der Prozessmoduleditor920 meldet darauf dem Überwachungsmodul932 , dass die Prozessgrafik aus dem Prozessmodul gelöscht wurde. Das Überwachungsmodul932 kann danach den Prozessgrafikeditor916 anweisen, den der Pumpe entsprechenden Grafikblock aus der dem Prozessmodul entsprechenden Prozessgrafik zu löschen. - Das Client-Modell
908 kann durch das Bearbeitungsstudio904 erzeugt werden und kann eine Prozessgrafik936 des Client-Modells sowie eine Grafikbibliothek940 umfassen. Die Prozessgrafik936 des Client-Modells936 wird mit dem Prozessgrafikeditor916 unter Verwendung der dafür in der Grafikbibliothek bereitgestellten Grafikblocks bearbeitet. Die erste Version der Prozessgrafik936 des Client-Modells kann anhand einer Datenbank-Prozessgrafik944 in der Datenbank912 erzeugt werden. Danach kann das Client-Modell908 die Datenbank-Prozessgrafik944 in der Datenbank entsprechend den Änderungen an der Prozessgrafik936 für das Client-Modell aktualisieren. Solche Änderungen können beispielsweise aufgrund einer Änderung in der Prozessgrafik936 für das Client-Modell, nach Aufforderung durch den Benutzer, immer wenn der Benutzer angibt, dass die Bearbeitung oder die Erstellung einer Prozessgrafik oder eines Prozessmoduls abgeschlossen ist usw. erfolgen. - Das Client-Modell
908 kann auch ein Prozessmodul948 des Client-Modells und eine Prozessblock-Bibliothek952 beinhalten. Das Prozessmodul948 des Client-Modells wird mit dem Prozessmoduleditor920 bearbeitet, der dafür in der Prozessblock-Bibliothek952 bereitgestellte Prozessblocks verwendet. Eine erste Version des Prozessmoduls948 des Client-Modells kann auf Grundlage der Prozessmodul-Kopie956 oder eines Datenbank-Prozessmoduls960 in der Datenbank912 erstellt werden. Beispielsweise kann die Prozessmodul-Kopie956 die Grundlage für die Erzeugung des Datenbank-Prozessmoduls960 bilden. Danach kann das Client-Modell908 eine Prozessmodul-Kopie in der Datenbank912 aktualisieren, um den am Prozessmodul948 des Client-Modells vorgenommenen Änderungen Rechnung zu tragen. Solche Aktualisierungen können zum Beispiel in Folge einer Änderung am Prozessmodul948 des Client-Modells, nach Aufforderung durch den Benutzer, in regelmäßigen Abständen, wenn der Benutzer angibt, dass die Bearbeitung oder Erstellung einer Prozessgrafik oder eines Prozessmoduls abge schlossen ist usw. erfolgen. Wenn ein Benutzer zum Beispiel angibt, dass die Bearbeitung oder Erstellung einer Prozessgrafik oder eines Prozessmoduls abgeschlossen ist, kann das Datenbank-Prozessmodul960 mit Hilfe der Kopie956 des Prozessmoduls aktualisiert werden. - Während des Betriebs kann ein Benutzer mit Hilfe des Prozessgrafikeditors beispielsweise eine Prozessgrafik bearbeiten oder erzeugen. Die vom Benutzer an der Prozessgrafik vorgenommenen Änderungen können als Prozessgrafik
936 des Client-Modells gespeichert werden. Außerdem können Änderungen an der Prozessgrafik936 des Client-Modells wie oben beschrieben an die Datenbank-Prozessgrafik944 weitergegeben werden. Darüber hinaus können die vom Benutzer an der Prozessgrafik vorgenommenen Änderungen in einem Prozessmodul wiedergegeben werden, welches der Prozessgrafik entspricht. So kann zum Beispiel der Prozessgrafikeditor916 dem Überwachungsmodul932 melden, dass Änderungen an der Prozessgrafik vorgenommen wurden. Dann kann das Überwachungsmodul932 Anweisungen an den Prozessmoduleditor920 senden, die entsprechenden Änderungen an dem entsprechenden Modul vorzunehmen. Änderungen an dem Prozessmodul können in Form des Prozessmoduls948 für das Client-Modell gespeichert werden. Darüber hinaus können die Änderungen am Prozessmodul948 für das Client-Modell wie oben beschrieben an die Kopie956 des Prozessmoduls und die Datenbank-Prozessgrafik weitergegeben werden. - In ähnlicher Weise kann ein Benutzer mit Hilfe des Prozessmoduleditors
920 ein Prozessmodul bearbeiten oder erzeugen. Änderungen an dem Prozessmodul können in Form des Prozessmoduls948 für das Client-Modell gespeichert werden. Darüber hinaus können die Änderungen am Prozessmodul948 für das Client-Modell wie oben beschrieben an die Kopie956 des Prozessmoduls und die Datenbank-Prozessgrafik944 weitergegeben werden. Darüber hinaus können vom Benutzer vorgenommene Änderungen des Prozessmoduls in einer dem Prozessmodul entsprechenden Prozessgrafik wiedergegeben werden. Genauer gesagt kann der Prozessmoduleditor dem Überwachungsmodul932 melden, dass Änderungen am Prozessmodul vorgenommen wurden. Daraufhin kann das Uberwachungsmodul932 eine Anweisung an den Prozessgrafikeditor916 senden, die entsprechenden Änderungen an der entsprechenden Grafik vorzunehmen. Änderungen an der Prozessgrafik können als Prozessgrafik936 des Client-Modells gespeichert werden. - Darüber hinaus können Änderungen an der Prozessgrafik
936 des Client-Modells wie oben beschrieben an die Datenbank-Prozessgrafik944 weitergegeben werden. - Was das Uberwachungsmodul
932 anbelangt, so kann dieses im Allgemeinen Meldungen über mit dem Prozessgrafikeditor916 vorgenommenen Änderungen an einer Prozessgrafik erhalten. Danach kann das Überwachungsmodul932 bestimmten, welche Änderungen am Prozessmodul diesen Änderungen an der Prozessgrafik entsprechen. Als nächsten Schritt kann das Überwachungsmodul932 entsprechende Anweisungen an den Prozessmoduleditor920 senden. Bezüglich einiger Änderungen an der Prozessgrafik kann das Uberwachungsmodul feststellen, dass keine entsprechenden Änderungen an dem entsprechenden Prozessmodul erforderlich sind. Eine Farbänderung bei einem bestimmten grafischen Element zum Beispiel braucht sich nicht in einer entsprechenden Änderung des Prozessmoduls niederzuschlagen. - Das Uberwachungsmodul
932 kann bei Erhalt einer Meldung über eine Änderung an der Prozessgrafik bestimmen, welche Änderung am Prozessmodul dieser Änderung entspricht. Darüber hinaus kann das Überwachungsmodul in regelmäßigen Abständen Änderungen an dem Prozessmodul entsprechend von Änderungen an der Prozessgrafik bestimmen, nachdem es eine bestimmte Anzahl von Meldungen über Änderungen an den Prozessgrafiken empfangen hat, wenn der Benutzer angibt, dass die Änderungen an das Prozessmodul weitergegeben werden sollen, wenn der Benutzer angibt, dass die Bearbeitung oder Erzeugung der Prozessgrafik abgeschlossen ist usw. Ebenso kann das Überwachungsmodul932 Anweisungen an den Prozessmoduleditor920 senden, kurz nachdem es eine Meldung über eine Änderung der Prozessgrafik erhalten hat, oder kurz nachdem das Überwachungsmodul932 die entsprechenden Anweisungen ermittelt hat. Das Überwachungsmodul932 kann die Anweisungen an den Prozessmoduleditor920 auch in regelmäßigen Abständen, nachdem es eine bestimmte Anzahl von Meldungen über Änderungen an der Prozessgrafik empfangen hat, wenn eine bestimmte Anzahl von Anweisungen festgelegt wurden, wenn der Benutzer angibt, dass diese Änderungen in das Prozessmodul übernommen werden sollen, wenn der Benutzer angibt, dass die Bearbeitung oder Erzeugung der Prozessgrafik abgeschlossen ist usw. übertragen. - Auf ähnliche Weise empfängt das Überwachungsmodul
932 in der Regel Meldungen über durch den Prozessmoduleditor920 vorgenommene Änderungen an einem Prozessmodul. Dann kann das Überwachungsmodul bestimmen, welche Änderungen an der Prozessgrafik den Änderungen am Prozessmodul entsprechen. Danach kann das Überwachungsmodul932 Anweisungen an den Prozessgrafikeditor916 senden. Bei einigen Änderungen am Prozessmodul kann das Überwachungsmodul932 feststellen, dass keine entsprechenden Änderungen an der Prozessgrafik vorgenommen werden müssen. - In einigen Fällen ist das System
900 möglicherweise nicht in der Lage, die automatische Konfiguration eines Prozessmoduls anhand einer Prozessgrafik abzuschließen. In solchen Fällen kann der Benutzer die Konfiguration mit Hilfe des Prozessmoduleditors920 abschließen. Zum Beispiel sind – wie oben im Zusammenhang mit den7A und7B beschrieben – Steuerungsmodule mit Prozessmodulen und/oder Prozessgrafiken integrierbar. Möglicherweise ist das System900 nicht in der Lage, anhand der Prozessgrafik automatisch eine Integration eines Steuerungsmoduls mit dem Prozessmodul zu bestimmen. Deswegen könnte der Benutzer die Konfiguration mit Hilfe des Prozessmoduleditors920 oder mit einem anderen Werkzeug abschließen. -
32 zeigt ein Beispiel für eine Anzeige1000 , die bei der Konfiguration eines Prozessmoduls behilflich sein und zum Beispiel durch die Konfigurationsanwendungen38 in1 erzeugt werden kann. Wie32 zeigt, kann ein Prozessmodulteil1004 , in dem das Prozessmodul dargestellt ist, neben einem Steuerungsmodulteil1008 , in dem ein mit dem Prozessmodul verbundenes Steuerungsmodul dargestellt ist, nebeneinander angeordnet sein. Der Prozessmodulteil1004 beinhaltet einen Ventilblock1012 , einen Tankblock1014 , einen Pumpenblock1016 und einen Ventilblock1016 . Ein Ausgang des Ventilblocks1012 ist mit einem Eingang des Tankblocks1014 , und ein Eingang des Pumpenblocks1016 ist mit einem Ausgang des Tankblocks1014 verbunden. Ein Ausgang des Pumpenblocks1016 ist mit einem Eingang des Ventilblocks1018 verbunden. Ein Eingang des Ventilblocks1012 und ein Ausgang des Ventilblocks1018 sind an (nicht gekennzeichnete) Stromelemente angeschlossen. Der Ventilblock1012 , der Tankblock1014 , der Pumpenblock1016 und der Ventilblock1018 sind über (nicht gekennzeichnete) Rohrverbindungselemente in Serie miteinander verbunden. - Der Steuerungsmodulteil
1008 kann einem Steuerungsmodul entsprechen, dass zumindest einige der mit den Blocks im Prozessmodulteil1004 verbundenen. physischen Elemente steuert. Der Steuerungsmodulteil1008 besteht aus einer Serie von miteinander verbundenen Funktionsblocks, die für die Steuerung innerhalb von oder im Zusammenhang mit den im Prozessmodulteil1004 dargestellten Elementen sorgen. Das Steue rungsmodul umfasst eine erste Regelschleife1024 und eine zweite Regelschleife1028 . Die erste Regelschleife1024 beinhaltet einen AI-Funktionsblock1032 , der als Eingangsinformationen Durchflussinformationen über das Einströmen von Flüssigkeit in den Tank1014 empfangen soll, einen PID-Steuerungsfunktionsblock1034 zur Ausführung von PID-Steuerungsaufgaben, und einen AO-Funktionsblock1036 , der das Ventil1012 betätigen und damit den gewünschten Materialfluss zum Tank1014 gewährleisten soll. In ähnlicher Weise beinhaltet die Regelschleife1028 einen AI-Funktionsblock1040 , der über einen im Tank1014 angebrachten Füllstandssensor Informationen zum Tankfüllstand liefern soll, einen PID-Steuerungsblock1042 und einen AO-Funktionsblock1044 , der ein Steuerungssignal vom PID-Steuerungsblock empfängt und darauf das Ventil1018 betätigt, um das Ventil1018 zu öffnen und so den Füllstand innerhalb des Tanks1014 zu regulieren. Das im Teil1008 abgebildete Steuerungsmodul1008 umfasst darüber hinaus auch einen DI-Funktionsblock1050 , der zum Beispiel den Status der Pumpe1016 (ein/aus) angibt und nach Wahl von den Regelschleifen1024 und1028 angesprochen werden kann, um bestimmte Steuerungsoperationen hinsichtlich des Tanks1014 auszuführen. - Zur Integration des in der Anzeige
1004 dargestellten Prozessmoduls mit dem in der Anzeige1008 dargestellten Steuerungsmodul kann der Benutzer über die Anzeige1000 auf grafischem Wege ein Element im Prozessmodulteil1004 und ein damit zusammenhängendes Element im Steuerungsmodul1008 auswählen. Zum Beispiel kann ein Benutzer mit der Maus, einem Datenstift, über einen berührungssensitiven Bildschirm usw. zum Beispiel ein Element im Steuerungsmodulteil1008 auswählen, das er mit einem Element im Prozessmodulteil1004 verbinden möchte. Nach Auswahl eines Elements im Steuerungsmodulteil1008 kann der Benutzer dass z.B. per „Rechtsklick" oder „Doppelklick" usw. zum Beispiel ein Element im Prozessmodulteil1004 auswählen, das mit dem ausgewählten Element im Steuerungsmodulteil1008 verbunden werden soll. Wenn ein Element mehrere Parameter aufweist, mit denen ein Element des Steuerungsmoduls verbunden werden könnte, könnte der Benutzer über ein Popup-Fenster, ein Menü, ein Auswahlfeld usw. zur Auswahl eines Parameters aufgefordert werden. Beispielsweise könnte der Benutzer zuerst den AO-Block1036 auswählen und dann auf das Ventil1012 doppelklicken. So kann der Benutzer angeben, dass der AO-Funktionsblock1036 das Ventil1012 betätigen soll, um den gewünschten Zufluss von Material in den Tank1014 zu gewährleisten. - Ähnlich könnte der Benutzer auf grafischem Wege den AI-Funktionsblock
1032 im Steuerungsmodulteil1008 und dann den Tankblock1014 im Prozessmodulteil1004 auswählen. Da mit dem Tankblock1014 mehrere Parameter (z.B. Zufluss zum Tank, Tankfüllstand usw.) verknüpft sein können, könnte der Benutzer nach seiner Auswahl von Tankblock1014 aufgefordert werden, einen der Tankparameter auszuwählen. Zum Beispiel könnte der Benutzer aufgefordert werden, über ein Popup-Fenster, ein Menü, Auswahlfelder usw. zwischen einem Parameter für den Zufluss zum Tank und einem Tankfüllstandsparameter zu wählen, und danach den Parameter für den Zufluss zum Tank auswählen. - Obwohl ein Benutzer gemäß dem oben beschriebenen Beispiel zuerst ein Element in einem Steuerungsmodulteil und dann das dazugehörige Element in einem Prozessmodulteil auswählt, könnte er auch zuerst ein Element in einem Prozessmodulteil und dann das dazugehörige Element in einem Steuerungsmodulteil auswählen.
- In einem anderen Beispiel könnten dem Benutzer Ansichten des im Steuerungsmodulteil
1008 dargestellten Steuerungsmoduls und des im Prozessmodulteil1004 dargestellten Prozessmoduls angezeigt werden, in denen zwar die Elemente des Steuerungsmoduls und des Prozessmoduls, nicht jedoch die zwischen ihnen bestehenden Verbindungen dargestellt sind. Beispielsweise könnte das Prozessmodul in einer hierarchischen Ansicht dargestellt sein, in der das Ventil1012 , der Tank1014 , die Pumpe1016 und das Ventil1018 als Komponenten des Prozessmoduls dargestellt sind. Ebenso ist eine Wiedergabe des Steuerungsmoduls in einer hierarchischen Ansicht denkbar, bei der der Regelkreis1024 , der Regelkreis1028 und der DI-Funktionsblock als Elemente des Steuerungsmoduls dargestellt sind. Der AI-Funktionsblock1032 , der PID-Funktionsblock1034 und der AO-Funktionsblock1036 können als Elemente des Regelkreises1024 dargestellt werden, und der AI-Funktionsblock1040 , der PID-Funktionsblock1042 und der AO-Funktionsblock1044 können als Elemente des Regelkreises1028 dargestellt werden. Der Benutzer kann dann ähnlich wie oben schon beschrieben auf grafischem Wege ein Element in der hierarchischen Ansicht des Prozessmoduls und ein dazugehöriges Element in der hierarchischen Ansicht des Steuerungsmoduls auswählen. - Bei ihrer Implementierung kann die gesamte in der vorliegenden Patentschrift beschriebene Software auf jedem computerlesbaren Speicher wie auf einer Magnetplatte, einer Laserdisk oder einem anderen Speichermedium oder im RAM- oder ROM-Speicher eines Computers oder Prozessors usw. gespeichert sein. Ebenso kann diese Software auf jede bekannte oder gewünschte Art und Weise an einen Benutzer, eine Prozessanlage oder eine Bediener-Arbeitsstation geliefert werden, zum Beispiel auf einer computerlesbaren Disk oder anderen Wechselspeichermedien oder über einen Datenübermittlungskanal wie eine Telefonleitung, das Internet, das World Wide Web, jedes andere lokale Netzwerk usw. (wobei diese Form der Lieferung als gleichwertig zu oder austauschbar mit der Bereitstellung dieser Software über ein Wechselspeichermedium betrachtet wird). Weiterhin kann diese Software direkt unmoduliert und unverschlüsselt bereitgestellt werden oder vor der Übermittlung über einen Datenübermittlungskanal mit jeder bekannten Modulationsträgerwelle und/oder Verschlüsselungstechnik moduliert oder verschlüsselt werden.
- Während die vorliegende Erfindung anhand bestimmter Beispiele beschrieben wurde, die hier lediglich Beispielcharakter haben und in keinem Falle den Anwendungsbereich der Erfindung beschränkten sollten, wird es für einen Durchschnittsfachmann offenkundig sein, dass bestimmte Elemente verändert, hinzugefügt oder weggelassen werden können, ohne dass dies irgendetwas am Sinn oder am Anwendungsbereich der Erfindung ändert.
- Zusammenfassung
- Ein System, welches die Konfiguration einer Prozessanlage ermöglicht, kann einen Prozessgrafikeditor und einen Prozessmoduleditor umfassen. Der Prozessgrafikeditor kann die Erzeugung und/oder Bearbeitung der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage ermöglichen. Der Prozessmoduleditor kann die Erzeugung und/oder Bearbeitung eines Prozessmoduls ermöglichen. Ein Prozessmodul kann ein oder mehrere miteinander verbundene Prozessobjekte umfassen, die für ein oder mehrere physische Einheiten innerhalb der Prozessanlage stehen. Das System kann auch ein Überwachungsmodul umfassen, welches mit dem Prozessgrafikeditor und dem Prozessmoduleditor kommunikativ verbunden ist. Das Überwachungsmodul kann mit Hilfe des Prozessgrafikeditors vorgenommene Änderungen an den grafischen Darstellungen der physischen Einheiten erfassen. Nach Erfassung solcher Änderungen kann das Überwachungsmodul dem Prozessmoduleditor die Anweisung geben, falls anwendbar die entsprechenden Änderungen an einem Prozessmodul vorzunehmen.
Claims (26)
- Verfahren für eine Benutzerschnittstelle zur Erleichterung der Konfiguration einer Prozessanlage, wobei dieses Verfahren folgendes umfasst: die Aufteilung einer Anzeige mindestens in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teil; Anzeigen eines Arbeitsbereichs im ersten Teil zur Erzeugung eines Simulationsalgorithmus für zumindest einen Teil der Prozessanlage, wobei dieser Simulationsalgorithmus zumindest teilweise durch die Darstellung von Verbindungen zwischen den Prozessobjekten innerhalb des Arbeitsbereiches abgebildet wird; Anzeigen einer Bibliothek von Prozessobjekten, die dem Arbeitsbereich hinzugefügt werden können im zweiten Teil, wobei zumindest eines der Prozessobjekte in dieser Bibliothek mit zumindest einer grafischen Darstellung einer physischen Einheit innerhalb der Prozessanlage verbunden ist, die dem Prozessobjekt entspricht; und wenn ein Prozessobjekt innerhalb des Arbeitsbereiches von einem Benutzer ausgewählt wird, Anzeigen von Parameterangaben zu dem ausgewählten Prozessobjekt im dritten Teil der Anzeige.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine Prozessobjekt mindestens eines der folgenden Objekte – ein Stromobjekt, ein Verbindungsobjekt, ein Aktuatorobjekt, ein Standard-Prozessobjekt, ein Custom-Prozessobjekt oder ein benutzerdefiniertes Prozessobjekt – umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgendes Merkmal umfasst: bei Auswahl einer der Parameteranzeigen durch den Benutzer, Bereitstellung einer Anzeige, mit der der Benutzer die Möglichkeit hat, den der Angabe entsprechenden Parameter zu ändern.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgendes Merkmal umfasst: wenn der Benutzer angibt, dass ein dem Prozessobjekt entsprechender neuer Parameter hinzugefügt werden soll, Bereitstellung einer Anzeige, mit der der Benutzer die Möglichkeit hat, zu den neuen Parameter hinzuzufügen; Anzeigen einer Angabe des neuen Parameters im dritten Teil.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgendes Merkmal umfasst: automatische Erzeugung zumindest einiger der Darstellungen für die Verbindungen zwischen den Prozessobjekten innerhalb des Arbeitsbereiches, basierend auf einer mittels eines Prozessgrafikeditors erzeugten Prozessgrafik, wobei die Prozessgrafik die Prozessanlage zumindest teilweise abbildet.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Auffordern an den Benutzer umfasst, ein Modell für ein Prozessobjekt innerhalb des Arbeitsbereiches auszuwählen, wobei das Modell aus einer Vielzahl von Modellen ausgewählt wird und das Betriebsverhalten einer dem Prozessobjekt entsprechenden physischen Einheit innerhalb der Prozessanlage simuliert.
- Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Auffordern an den Benutzer zur Auswahl des Modells ein Auffordern an den Benutzer umfasst, als Modell mindestens ein Sprungantwortmodell und/oder ein Erstprinzipienmodell auszuwählen.
- Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Prozessobjekt innerhalb des Arbeitsbereiches derart beschaffen ist, dass es mit einem ersten Parameter des Prozessobjektes verbundenes Sprungantwortmodell und mit einem zweiten Parameter des Prozessobjektes verbundenes Erstprinzipienmodell haben kann.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgendes Merkmal umfasst: wenn einer der angezeigten Parameter von einem Benutzer ausgewählt wird, Bereitstellung einer Anzeige, die es dem Benutzer ermöglicht, einen dieser einen Parameteranzeige entsprechenden Parameter mit einem Steuerungsmodul zu verbinden, welches beschaffen ist, um an einer oder mehreren Prozesssteuerungen ausgeführt zu werden, zur Implementierung von Prozesssteuerungsaktivitäten innerhalb der Prozessanlage.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgendes Merkmal umfasst: wenn einer der angezeigten Parameter von einem Benutzer ausgewählt wird, Bereitstellung einer Anzeige, die es dem Benutzer ermöglicht, einen dieser einen Parameteranzeige entsprechenden Parameter mit einem Kontrollmodul zu verbinden, welches derart beschaffen ist, dass es eine oder mehrere Prozesskontrolleinheiten zur Implementierung von Prozesskontrollaktivitäten innerhalb der Prozessanlage ausführt.
- System zur Erleichterung der Konfiguration einer Prozessanlage, wobei das System Folgendes aufweist: einen Prozessgrafikeditor zur Erleichterung der Erzeugung oder Modifikation einer grafischen Darstellung von physischen Einheiten in der Prozessanlage, wobei die grafische Darstellung so beschaffen ist, dass sie auf einem Anzeigegerät angezeigt werden kann; einen Prozessmoduleditor zur Erleichterung der Erzeugung oder Modifikation eines Prozessmoduls, wobei das Prozessmodul ein oder mehrere miteinander verbundene Prozessobjekte umfasst, die für ein oder mehrere ihnen entsprechende physische Einheiten innerhalb der Prozessanlage stehen und wobei mindestens eines der Prozessobjekte eine Methode umfasst, die so beschaffen ist, dass sie unter Verwendung von Parameterdaten eine Funktion ausführt, um einen Ausgangswert auszugeben, der im Zusammenhang mit einer Prozessoperation entsprechend der physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage steht; ein Überwachungsmodul, das kommunikativ mit dem Prozessgrafikeditor und dem Prozessmoduleditor verbunden ist, wobei das Überwachungsmodul so beschaffen ist, dass es eine mittels des Prozessgrafikeditors vorgenommene Änderung an der grafischen Darstellung der physischen Einheiten in der Prozessanlage erfasst, und den Prozessmoduleditor anweist, eine entsprechende Änderung, falls anwendbar, am Prozessmodul vorzunehmen.
- System nach Anspruch 11, in dem das Überwachungsmodul so beschaffen ist, dass es eine mit dem Prozessmoduleditor vorgenommene Änderung am Prozessmodul erfasst und den Prozessgrafikeditor anweist, eine entsprechende Änderung, falls anwendbar, an der grafischen Darstellung der physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage vorzunehmen.
- System nach Anspruch 12, bei dem zumindest einige mittels des Prozessmoduleditors vorgenommene Änderungen am Prozessmodul keine entsprechende Änderung an der grafischen Darstellung der physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage zur Folge haben.
- System nach Anspruch 11, bei dem zumindest einige der mittels des Prozessgrafikeditors an den grafischen Darstellungen der physischen Einheiten in der Prozessanlage vorgenommenen Änderungen keine entsprechende Änderung am Prozessmodul zur Folge haben.
- System nach Anspruch 11, wobei der Prozessgrafikeditor so beschaffen ist, dass er dafür sorgt, dass die grafische Darstellung in einer Datenbank gespeichert wird; wobei der Prozessmoduleditor so beschaffen ist, dass er das Prozessmodul separat von der grafischen Darstellung in der Datenbank speichert.
- System nach Anspruch 11, das darüber hinaus einen computerlesbaren Speicher umfasst; wobei es sich bei dem Prozessgrafikeditor um eine Anwendung handelt, die in dem computerlesbaren Speicher gespeichert und so beschaffen ist, dass sie auf einem Prozessor ausgeführt werden kann, um die Erzeugung oder Modifikation der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage zu erleichtern; wobei es sich bei dem Prozessmoduleditor um eine Anwendung handelt, die in dem computerlesbaren Speicher gespeichert und so beschaffen ist, dass sie auf dem Prozessor ausgeführt werden kann, um die Erzeugung und Modifikation des Prozessmoduls zu erleichtern; wobei es sich bei dem Überwachungsmodul um eine Anwendung handelt, die in dem computerlesbaren Speicher gespeichert und so beschaffen ist, dass sie auf dem Prozessor ausgeführt wird, um die Änderung an den grafischen Darstellungen der physischen Einheiten in der Prozessanlage zu erfassen und den Prozessmoduleditor anweist, falls anwendbar, die entsprechenden Anderungen am Prozessmodul vorzunehmen.
- System nach Anspruch 11, bei dem der Prozessmoduleditor so beschaffen ist, dass er dem Benutzer ermöglicht, ein Modell für ein Prozessobjekt aus einer Mehrzahl von Modellen auszuwählen, wobei das Modell das Verhalten der dem Prozessobjekt entsprechenden physischen Einheit innerhalb der Prozessanlage simuliert.
- System nach Anspruch 17, bei der Prozessmoduleditor so beschaffen ist, dass er einem Benutzer ermöglicht, ein Sprungantwortmodell und/oder ein Erstprinzipienmodell für das Prozessobjekt auszuwählen.
- System nach Anspruch 17, bei dem bei der Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten Prozessobjekt und einem zweiten Prozessobjekt im Prozessmodul entweder das erste Prozessobjekt oder das zweite Prozessobjekt in der Lage ist, jeweils an das andere, das erste Prozessobjekt oder das zweite Prozessobjekt zumindest einen der folgenden Parameter – einen Verbindungsstatus, einen Massendurchflussparameter, einen Druckparameter, einen Temperaturparameter, einen spezifische-Wärme-Parameter, einen Dichteparameter, einen „Durchfluss nicht möglich"-Parameter, eine Druckbasis für Druck-/Fluss-Netzwerkparameter oder eine Durchflussbasis für Druck-/Durchfluss-Netzwerkparameter – weiterzugeben.
- Verfahren zur Erleichterung der Konfiguration einer Prozessanlage, wobei das System die folgenden Merkmale umfasst: Erfassung einer Änderung an der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage mit einer von einem ersten Prozessor ausgeführten Überwachungsmodul-Anwendung, wobei die grafische Darstellung so beschaffen ist, dass sie auf einem Anzeigegerät angezeigt werden kann und die Änderung an der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage mit Hilfe eines kommunikativ mit der Überwachungsmodul-Anwendung verbundenen Prozessgrafikeditors erfolgt; Überprüfung mit Hilfe der Überwachungsmodul-Anwendung, einer, falls anwendbar, entsprechenden Änderung an einem Prozessmodul entsprechend der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage, wobei das Prozessmodul ein oder mehrere miteinander verbundene Prozessobjekte zur Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage umfasst; und nach Ermittlung der entsprechenden, an dem Prozessmodul vorzunehmenden Änderung, Anweisen, mit Hilfe der Überwachungsmodul-Anwendung, eines Prozessmoduleditors, der kommunikativ mit der Überwachungsmodul-Anwendung verbunden ist, um das Prozessmodul zu modifizieren, entsprechend der erfassten Änderung, die an dem Prozessmodul vorzunehmen ist.
- Verfahren nach Anspruch 20, welches weiterhin umfasst: die Erfassung einer Änderung des Prozessmoduls mit Hilfe des Überwachungsmoduls, wobei diese Änderung des Prozessmoduls mit dem Prozessmoduleditor vorgenommen wurde; Bestimmung mit Hilfe der Überwachungsmodul-Anwendung, einer, falls anwendbar, entsprechenden Änderung, die an der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage vorzunehmen ist, die der erfassten Änderung des Prozessmoduls entspricht; und nach Ermittlung der entsprechenden Änderung, die an der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage vorzunehmen ist, Anweisen mit Hilfe der Überwachungsmodul-Anwendung des Prozessgrafikeditors, um die grafische Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage entsprechend der festgestellten Änderung, die an der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage vorzunehmen ist, zu modifizieren.
- Verfahren nach Anspruch 20, wobei es sich beim Prozessgrafikeditor und/oder dem Prozessmoduleditor um Anwendungen handelt, die vom ersten Prozessor ausgeführt werden.
- Verfahren nach Anspruch 20, wobei es sich beim Prozessgrafikeditor und/oder dem Prozessmoduleditor um eine Anwendung handelt, die von einem zweiten Prozessor ausgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 20, wobei zumindest eines von dem einen oder den mehreren miteinander verbundenen Prozessobjekten zumindest einen der folgenden Objekttypen umfasst: ein Stromobjekt, ein Verbindungsobjekt, ein Aktuatorobjekt, ein Standardprozessobjekt, ein Custom-Prozessobjekt oder ein benutzerdefiniertes Prozessobjekt.
- Verfahren nach Anspruch 20, wobei zumindest eines von dem einen oder den mehreren miteinander verbundenen Prozessobjekten ein Verfahren beinhaltet, welches so beschaffen ist, dass es mit Hilfe von Parameterdaten eine Funktion ausführt, um einen Ausgangswert zu erzeugen, der mit einer Prozessoperation im Zusammenhang mit den physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage in Verbindung steht.
- Verfahren nach Anspruch 20, wobei dieses Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: falls anwendbar, Kopieren einer Version der grafischen Darstellung von physischen Einheiten innerhalb der Prozessanlage aus einer Datenbank in ein von der Datenbank unabhängiges und mit dieser kommunikativ verbundenes Computersystem; und falls anwendbar, Kopieren einer Version des Prozessmoduls aus der Datenbank in das Computersystem.
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