CN101140458A - 以多变量统计分析及在线过程仿真为基础的过程设备监控 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在线监控与显示过程操作的过程测量有关的过程操作的系统及方法。在有些实例中，过程操作被仿真以生成显示过程操作的仿真表达及以过程测量为基础的模型数据。以模型数据及过程测量为基础，多变量统计分析被实施于过程操作。于是，得自多变量统计分析的输出数据可以在过程操作中被评估，以使得可以进行涉及(例如)通过输出数据的分级分析的过程在线监控。

Description

以多变量统计分析及在线过程仿真为基础的过程设备监控

相关申请

本申请是提交于2005年5月4日、标题为“过程设备中过程模块及专家系统的结合”(Integration of Process Modules and Expert Systems in ProcessPlants)的PCT/US2005/015556号“国际专利申请”(International PatentApplication)的部分继续申请；该国际专利申请因此要求获得提交于2004年5月4日、标题为“用于过程控制系统的表示、监控、及互动的图形用户界面”(Graphical User Interface for Representing，Monitoring，and Interactingwith Process Control Systems)的“美国临时专利申请序号60/567,980”(U.S.Provisional Application Serial No.60/567,980)的权益，其全部公开在此明确地通过此内的引用而完全并入本申请。本申请也与提交于2003年7月21日、标题为“过程设备中图形显示元件、过程模块及控制模块的结合”(Integrationof Graphic Display Elements，Process Modules and Control Modules in ProcessPlants)的“美国专利申请序号10/625,481”(U.S.Patent Application Serial No.10/625,481)有关，该专利申请在2004年8月5日被公布为“美国专利公开号2004/0153804”(U.S.Publication No.2004/0153804)，因此是提交于2002年10月22日、标题为“过程设备中的智能过程模块及对象”(Smart ProcessModules and Objects in Process Plants)的“美国专利申请序号10/278,469”(U.S.Patent Application Serial No.10/278,469)的部分继续申请，该专利申请在2004年4月22日被公布为“美国专利公开号2004/0075689”(U.S.Publication No.2004/0075689)，其全部揭示在此明确地通过此内的引用而完全并入本申请。本申请也与提交于2003年2月18日、标题为“过程设备配置系统中的模块类对象”(Module Class Objects in Process PlantConfiguration System)的“美国专利申请序号10/368,151”(U.S.PatentApplication Serial No.10/368,151)有关，该专利申请在2004年10月7日被公布为“美国专利公开号2004/0199925”(U.S.Publication No.2004/0199925)，其全部公开在此明确地通过此内的引用而完全并入本申请。本申请也与以下国际(PCT专利合作公约)申请有关，下列这些国际申请与前述国际(PCT专利合作公约)申请在同一日期提交，而且其全部公开在此明确地通过此内的引用而完全并入本申请，这些国际申请包括：“过程环境中的关联图形显示”(Associated Graphic Displays in a Process Environment)(PCT/US2005/015943，律师案卷编号06005/41111)；“用于过程控制系统的用户可配置警报及警报趋势”(User Configurable Alarms and AlarmTrending for Process Control Systems)(PCT/US2005/015537，律师案卷编号06005/41112)；“集成环境内有定制过程图形显示层的过程设备用户界面系统”(A Process Plant User Interface System Having Customized Process GraphicDisplay Layers in an Integrated Environment)(PCT/US2005/015392，律师案卷编号06005/41114)；“过程环境中的脚本化图形”(Scripted Graphics in aProcess Environment)(PCT/US2005/015942，律师案卷编号06005/41115)；“图形结合入过程配置及控制环境”(Graphic Integration into a ProcessConfjguration and Control Environment)(PCT/US2005/015588，律师案卷编号06005/41116)；“过程环境中的多显色图形元件”(Graphic E1ement withMultiple Visualizations in a Process Environment)(PCT/US2005/015390，律师案卷编号06005/41117)；“在过程设备中配置图形显示元件及过程模块的系统”(System for Configuring Graphic Display E1ements and Process Modulesin Process Plants)(PCT/US2005/015391，律师案卷编号06005/41118)；“统一过程控制系统界面的图形显示配置框架”(Graphic Display ConfigurationFramework for Unified Process Control System Interface)(PCT/US2005/015393，律师案卷编号06005/41124)；“过程设备用户界面中的标识语言基、动态过程图形”(Markup Language-Based，Dynamic ProcessGraphics in a Process Plant User Interface)(PCT/US2005/015941，律师案卷编号06005/41127)；“修改过程控制数据的方法和仪器”(Methods andApparatus for Modifying Process Control Data)(PCT/US2005/015596，律师案卷编号06005/591622及20040/59-11622)；“存取过程控制数据的方法和仪器”(Methods and Apparatus for Accessing Process Control Data)(PCT/US2005/015585，律师案卷编号06005/591623及20040/59-11623)；“用于过程控制系统的集成图形运行时间界面”(Integrated Graphical RuntimeInterface for Process Control Systems)(PCT/US2005/015439，律师案卷编号06005/591628及20040/59-11628)；“用于过程控制系统的服务导向架构”(Service-Oriented Architecture for Process Control Systems)(PCT/US2005/015394，律师案卷编号06005/591629及20040/59-11629)。

技术领域

本发明总地涉及过程设备，尤其涉及智能控制及仿真环境，智能控制及仿真环境使得用户观测、仿真及控制能够在过程设备控制架构进行系统级结合。

背景技术

分布式过程控制系统— —如那些用于化学、石油或其他过程的控制系统— —典型地包括一个或更多过程控制器，这些过程控制器经由模拟总线、数字总线或模拟/数字混合总线、交互地连接到一个或更多现场设备。现场设备可以是(例如)阀、阀定位器、开关及传送器(例如温度传感器、压力传感器及流率传感器)，它们位于过程环境内，并且执行过程功能，如开阀或闭阀、测量过程参数、等等。智能现场设备— —如符合知名的“现场总线”(Fieldbus)协议的现场设备— —也可以执行控制计算、警告功能、及其他普遍实施于控制器内的控制功能。过程控制器(典型地也是位于设备环境内)接收显示现场设备所作的过程测量的信号及/或其它与现场设备有关的信息、并执行一个控制器应用程序，控制器应用程序运行(例如)不同的控制模块，控制模块根据接收的信息作出过程控制决定、并生成信号以及协调正在现场设备中被执行的控制模块或块，如“可寻址远程传感器高速通道”(HART)及“现场总线”(Fieldbus)现场设备。控制器中的控制模块通过通信线发送控制信号到现场设备，藉而控制过程的操作。

来自现场设备及控制器的信息通常经由一个数据高速通道，向一个或更多其他硬件设备(如操作员工作站、个人计算机、历史数据库、报告生成器、集中数据、等等)传送，这些硬件设备典型地放置于控制室或更苛刻的设备环境外的其他位置。这些硬件设备运行应用程序，使操作员能执行(例如)涉及过程的功能，如更改过程控制例程的设置、改动控制器或现场设备内的控制模块的操作、观测过程目前的状态、观测现场设备及控制器生成的警告、仿真过程操作，以培训人员或测试过程控制软件、保持及更新配置数据库、等等。

作为一个例子，Emerson Process Management销售的DeltaV^TM控制器包括多个应用程序，这些应用程序存储于及由过程设备内多个不同位置的不同设备执行。位于一个或更多操作员工作站的一个配置应用程序，使用户能创建或更改过程控制模块及经由一个数据高速通道下载这些过程控制模块到专用的分布式控制器。典型地，这些控制模块是由交互连接的功能块构成，所述功能块是面向对象的编程协议内的对象，功能块根据其输入执行控制方案内的功能，并提供输出到控制方案内的其他功能块。配置应用程序也可以让设计者创建或更改操作员界面，操作员界面被一个观测应用程序用于向操作员显示数据，以使操作员能在过程控制例程内更改设置(如设定点)。每个专用控制器(有些情况下还有现场设备)存储及执行一个控制器应用程序，该控制器应用程序运行被分配及下载到其上的控制模块，以实施实际的过程控制功能。观测应用程序可以在一个或更多操作员工作站运行，观测应用程序经由数据高速通道从控制器应用程序接收数据，并向使用用户界面的过程控制系统设计员、操作员、或用户显示这些数据，而且可以提供多个不同视图中的任何视图，如操作员视图、工程师视图、技术员视图、等等。一个历史数据库应用程序典型地被存储于并由一个历史数据库设备执行，历史数据库设备采集及存储经由数据高速通道提供的一些或所有数据，而一个配置数据库应用程序可以在属于数据高速通道的另一计算机中运行，以存储目前的过程控制例程配置及与其有关的数据。作为选择，配置数据库应用程序可以位于配置应用程序所在的同一工作站内。

如以上所述，操作员显示应用程序典型地是在全系统范围的基础上实施于一个或更多工作站，并向操作员或维护人员提供有关设施内的控制系统或设备的操作状态的预配置显示。典型地，这些显示的形式是：接收由过程设备中的控制器或设备生成的警告的警告显示、显示控制器及过程设备内的控制器及其他设备的操作状态的控制显示、显示过程设备内的设备的操作状态的维护显示、等等。这些显示一般是预配置的，它们以已知的方式显示从过程设备内的过程控制模块或设备接收的信息或数据。在一些已知的系统中，显示是通过使用与一个物理元件或逻辑元件有关的图形的对象来创建的，这个图形交互地连接到该物理元件或逻辑元件，以接收有关物理元件或逻辑元件的数据。该对象可以根据接收的数据、在显示屏幕上更改图形以描述(例如)某个水箱只是半满、以描述流量传感器测得的流量、等等。虽然显示需要的信息是从过程设备内的设备或配置数据库传送，该信息只用于为用户提供包含该信息的显示。因此，在配置过程设备控制系统时，用于在设备内生成警告、发现问题的所有信息及编程等等必须由与设备有关的不同设备(如控制器及现场设备)生成，以及在与设备有关的不同设备(如控制器及现场设备)内配置。只有这样，这些信息才会在过程操作时传送到操作员显示。

虽然错误探测及其他编程对探测有关在不同控制器上运行的控制回路的情况、错误、警告等等及对探测个别设备内的问题有用，但很难为过程控制系统编程来识别系统级的情况或错误，这些系统级的情况或错误的探测，必须通过分析来自过程设备中不同的、可能位于多个位置的设备的数据进行。此外，操作员显示典型地尚未被用于向操作员或维护人员显示或呈现这类系统级情况的信息；而且，无论如何，凭借显示内这些涉及不同元件的信息或数据的备用来源，很难在操作员显示中使对象动画化。对于物料流的动画化及建模而言，这个事实更是确切，如管道中流体的流率、输送带上原料的移动、等等在显示器上，它们都是以一条简单的连接两个设备的线表示。此外，目前不存在有组织地在物料通过设备时探测设备内某些情况(比如流动情况及质量平衡)的方式，而要在系统级的基础上执行这些功能，更是谈何容易。

同样地，设立或创建过程设备或过程设备部分的仿真也可以很难，这是由于仿真活动典型地必须与在过程设备的在线环境中执行的显示及控制活动分开执行。此外，如果创建设备的仿真，很难(如果不是不可能)结合仿真与操作员显示或正被实施于设备内的控制模块。

专家系统可以用于过程设备，以帮助发现及/或纠正过程设备内的问题。例如，6,633,782号美国专利(U.S.Patent No.6,633,782)描述一种诊断系统，这种诊断系统用于过程控制系统，该过程控制系统采集及存储有关过程控制系统的操作的数据在一个数据库中，并使用一种专家引擎，对数据库中的信息应用分析规则，以确定过程控制系统的问题的解决方案。该数据库可以存储多种类别的、关于确定过程控制系统中发现的问题的来源及/或进一步分析或纠正已发现问题的信息。例如，数据库中的信息可以包括明确地与已发现问题及存在已发现问题的现场设备、功能块或控制回路有关的数据。数据库也可以存储事件及警告数据，如预定维护通知及操作参数更改通知，这些通知可能与识别问题来源有关及/或与识别适当分析及补救措施有关。当发现问题时，专家引擎可以对数据库中的有关数据以及接收自诊断工具、事件期刊、或历史库中的信息应用分析规则。

设立或创建专家系统来分析过程设备或过程设备的部分可能很难，这是由于专家系统典型地必须与在过程设备的在线环境中执行的显示及控制活动分开设立及配置。此外，如果设立及配置专家系统来监控过程设备的部分，很难(如果不是不可能)结合专家系统与实施于设备内的操作员显示。

发明内容

依照公开的一个方面，有一种系统对于监控有过程控制系统的过程设备的、涉及(显示过程操作的)过程测量的过程操作，很有用处。该系统包括：过程仿真模块，用于为过程设备内的多个物理设备建模，以生成显示过程操作的仿真表达的模型数据；分析模块，根据模型数据及过程测量来对过程操作实施多变量统计分析；一个或更多计算机可读介质，用于存储过程仿真模块以及分析模块各自的配置；以及一个或更多计算机可执行的执行引擎，用于实施过程仿真模块以及分析模块各自的配置，以使得可以在过程操作期间根据与过程控制系统之间的通信对过程进行在线监控。

在有些实例中，分析模块的配置包括主要元件分析(PCA，principalcomponent analysis)工具，用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。作为选择，或此外，分析模块的配置包括偏最小二乘法(PLS，partial least squares)分析工具，用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。因此，在有些实例中，主要元件分析(PCA，principalcomponent analysis)工具及偏最小二乘法(PLS，partial least squares)分析工具可能结合用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。

分析模块的配置也可以包括专家分析工具，专家分析工具将规则存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置应用于得自多变量统计分析的输出数据。作为选择，或此外，分析模块的配置包括辨别分析工具，辨别分析工具将标准存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置应用于得自多变量统计分析的输出数据。

在有些实例中，模型数据包括：根据过程测量显示过程的未来操作状态的过程参数数据，而多变量统计分析的实施是使用过程参数数据来评估过程的未来操作状态。作为选择，或此外，模型数据包括：显示过程操作、得自过程测量的一个非测量过程参数，而分析模块的配置适合分析非测量过程参数。

在有些实例中，系统进一步包括过程图形，该图形存储于一个或更多计算机可读介质而且适合用于一个或更多执行引擎来生成用户界面，所述用户界面有一图形显示，显示多个由过程仿真模块建模的物理设备。图形显示被配置为根据多变量统计分析，提供分别代表多个物理设备目前的操作情况的多个显示元件。多个显示元件中的每个显示元件可以个别地被选择，以配置分析模块。

过程控制系统的元件可以包括控制模块，控制模块包括多个过程控制例程，这些过程控制例程存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置为在过程操作时，支持将过程测量传送到过程仿真模块及分析模块。

在分析工具配置包括主要元件分析(PCA)工具的实例中，该工具可以包括多个模型数据集合，其中每个模型数据集合对应提供到过程仿真模块的扰动输入，以仿真个别的异常操作情况。

过程仿真模块及分析模块的实施可以在过程控制系统的在线环境中结合。过程控制系统因此可以包括图形显示模块，图形显示模块存储于一个或更多计算机可读介质，而且适合被一个或更多执行引擎实施，以生成多个物理设备的描绘，包括显示被多变量统计表达识别的故障情况的信息，描绘经由一个用户界面提供，该用户界面与过程控制系统的在线环境的一个操作员界面结合。

依照公开的另一个方面，有一种方法对于在线监控涉及(显示过程操作的)过程测量的过程操作，很有用处。该方法包括的步骤有：在过程操作时，仿真过程操作以生成显示该过程操作的仿真表达的、以过程测量为基础的模型数据，以及以模型数据和过程测量为基础，对过程操作实施多变量统计分析，以及评估得自多变量统计分析的输出数据，以使得可以对过程进行在线监控。

在有些实例中，多变量统计分析包括对显示过程操作的数据的主要元件分析(PCA，principal component analysis)。作为选择，或此外，多变量统计分析包括对显示过程操作的数据的偏最小二乘(PLS，partial least square)分析。

在有些实例中，评估步骤包括通过对输出数据进行分级分析来确定过程操作中是否存在故障情况。分级分析可以以一个或更多专家规则为基础。作为选择，或此外，分级分析包括对输出数据的辨别分析。

该方法也可以包括以下步骤：提供过程的图形显示，及通过调整与故障隐含的过程的部分有关的图形显示的部分，显示标志故障状况的数据。

依照公开的另一个方面，有一种方法对于在线监控有过程控制系统的过程设备的、涉及(显示过程操作的)过程测量的过程操作，很有用处。该方法包括的步骤有：以过程测量为基础，通过过程控制系统执行控制例程，以生成过程参数；以过程参数及过程测量为基础，对过程操作实施多变量统计分析以生成统计数据；在过程操作时对得自多变量统计分析的统计数据进行评估以确定是否存在故障情况；以及生成过程图形的用户界面显示，使得可以通过描绘过程设备内涉及多个物理设备的故障情况确定，对过程进行在线监控。

多变量统计分析可以包括显示过程操作的数据的主要元件分析(PCA，principal component analysis)。主要元件分析(PCA，principal componentanalysis)可以包括以显示过程的历史操作的过程数据为基础的多向主要元件分析(multi-way PCA)。作为选择，或此外，多变量统计分析包括对显示过程操作的数据的偏最小二乘(PLS，partial least square)分析。偏最小二乘(PLS，partial least square)分析可以包括以显示过程的历史操作的过程数据为基础的多向偏最小二乘(multi-way PLS)。

附图说明

图1为原理框图，图示位于过程设备内的一个分布式过程控制网络，该分布式过程控制网络包括一个操作员工作站，操作员工作站实施一个显示例程，显示例程使用智能过程对象来创建过程模型及图形显示，以仿真过程设备的操作；

图2为逻辑原理框图，图示存储于图1中所示的操作员工作站的一集合应用程序及其他实体，包括智能过程对象及过程模块，这些应用程序及实体可以用于在过程设备中实施加强功能性；

图3简单地描绘一个配置屏幕，配置工程师通过该配置屏幕，使用存储于对象库的智能过程对象来创建一个过程图形显示或一个过程模块；

图4详细地描绘一个范例过程图形显示，包括通过互相连接多个智能过程对象的图形显示，在过程设备内创建的流及连接元件的描绘；

图5描绘一集合最小化过程图形显示，包括图4中所示的过程图形显示，这些最小化过程图形显示互相连接到设备的一个较大的图形显示；

图6描绘一个与图4中所示的过程图形显示有关的一个过程模块，也描绘该过程模块与一个高保真仿真例程之间的互连；

图7A及7B为逻辑原理框图，图示结合于一个过程设备内的一个图形显示、一个过程模块及一个控制模块之间的通信互连；

图8简单地描绘一个范例过程模块，该过程模块的模块与一个控制模块内的功能块互连，以提供高级控制及仿真性能；

图9为逻辑原理框图，图示可以在一个现有的过程控制网络内创建及实施使用智能过程对象的过程模块的一个方式；

图10为原理框图，图示一个范例系统，在该系统中，一个过程模块与有一个专家模块的一个分析模块结合；

图11为一个范例显示，这个显示可以被分析或专家模块配置应用程序用于促进它的一个分析模块或专家模块的配置；

图12为一个范例显示，这个显示可以用于定义一个事实模板；

图13为一个范例显示，这个显示可以用于定义一个规则模板；

图14是一个范例显示的一部分，可以用于指定应由过程设备内的某个特定节点执行的分析模块(或其专家模块)；

图15为原理框图，图示一个范例系统，在该系统中，一个过程模块及控制模块与一个分析模块结合；以及

图16为一个范例用户界面显示，该用户界面显示按照一个实例生成，而且其个别的显示元件根据图15中所示的分析模块作出的确定，提供设备健康状况指示。

具体实施方式

现在参考图1，图1详细描述一个范例过程设备10中的智能过程对象被用于构成过程图形显示及过程模块，过程图形显示及过程模块可以与控制模块结合，以在设备环境内提供加强控制及仿真。明确地说，过程设备10使用一个分布式过程控制系统，该系统有一个或更多控制器12，经由输入/输出(I/O)设备或卡18(可以是“现场总线”[Fieldbus]界面、Profibus界面、HART界面、标准4-20mA界面、等等)，每个控制器12连接到一个或更多现场设备14及16。控制器12也经由一个数据高速通道24(可以是一个以太网链接)连接到一个或更多主工作站或操作员工作站20及22。一个数据库28可以连接到数据高速通道24，而且可以运行为一个历史数据库以采集及存储与设备10内的控制器及现场设备有关的参数、状况及其他数据，及/或可以运行为一个配置数据库，以将下载到和存储于控制器12及现场设备14及16的配置存储为设备10内的过程控制系统目前的配置。虽然控制器12、输入/输出(I/O)卡18及现场设备14及16典型地是位于及分布于有时苛刻的设备环境内，但操作员工作站20及22以及数据库28一般位于控制室或其他较不苛刻的控制人员或维护人员容易接近的环境内。

如图中所示，每个控制器12(可以是Emerson Process Management销售的DeltaV^TM控制器)存储及执行一个控制器应用程序，所述控制器应用程序使用任何数目的、不同的、独立执行的控制模块或模块29来实施一个控制策略。每个控制模块29可以由一般称为“功能块”的块构成，其中每个功能块是一个分例程的一部分或一个完整的控制例程，而且(通过被称为“链接”的通信)与其他功能块一同运行，以在过程设备10内实施过程控制回路。众所周知，功能块(可以是面向对象的编程协议内的对象)典型地执行输入功能(例如与传送器、传感器或其他过程参数测量设备)、控制功能(例如与控制例程有关、执行PID[比例、积分、微分]、模糊逻辑等控制)、或控制一些设备(例如阀)的操作的输出功能，以在过程设备10内执行一些物理功能。当然，存在一些混合的或其他类别的复杂功能块，例如模型预测控制器(MPC)、优化器、等等。虽然“现场总线”(Fieldbus)协议及DeltaV系统协议使用设计及实施于面向对象编程协议内的控制模块及功能块，控制模块可以被设计成使用任何需要的控制编程方案，(例如)包括时序功能块、梯形逻辑、等等，而且其设计及实施不限于使用功能块或任何其他特定编程技术。

如图1中所示的设备10，连接到控制器12的现场设备14及16可以是标准的4-20mA设备，可以是智能现场设备(例如“可寻址远程传感器高速通道”[HART]、Profibus、或Foundation^TM“现场总线”[Fieldbus]现场设备)，它们各包括一个处理器及一个存储器，或者可以是任何其他符合要求的类别的设备。一些这类设备(例如“现场总线”[Fieldbus]现场设备)(图1中标以编号16)可以存储及执行与在控制器12中被执行的控制策略有关的模块、或分模块(例如功能块)。图1中所示的功能块30被布置在两个不同的“现场总线”(Fieldbus)现场设备16内，可以与控制器12内的控制模块29一同执行，以实施过程控制，如众所周知的那样。当然，现场设备14及16可以是任何类别的设备(例如传感器、阀、传送器、定位器、等等)，而输入/输出(I/O)设备18可以是任何类别的、遵守需要的通信或控制器协议(例如“可寻址远程传感器高速通道”[HART]、“现场总线”[Fieldbus]、及Profibus)的输入/输出(I/O)设备。

在图1中所示的过程设备10中，工作站20包括一套操作员界面应用程序及其他数据结构32，它们可以被任何授权用户(此内有时称为“配置工程师”，有时称为“操作员”，虽然可能还存在其他类别的用户)存取，以观测及向在过程设备10内连接的设备、单位等提供功能性。这套操作员界面应用程序32存储于工作站20的一个存储器34，而且该套应用程序32内的每个应用程序或实体适合在与工作站20有关的一个处理器36上被执行。虽然整套应用程序32被描述为存储于工作站20内，但其中一些应用程序或其他实体可以在设备10内的其他工作站或计算机设备中或与设备10有关的其他工作站或计算机设备中存储及执行。此外，该套应用程序可以向与工作站20有关的一个显示屏幕37或任何其他期望的显示屏幕或显示设备(包括手提式设备、膝上计算机、其他工作站、打印机、等等)提供显示输出。同样地，该套应用程序32内的应用程序可以分解到及在两个或更多计算机或机器上执行，而且该套应用程序32内的应用程序可以配置为与其他应用程序一起运行。

一般而言，该套应用程序32准备或使得可以创建及使用四种不同的逻辑实体，逻辑实体的实施或运行可以结合，以期为过程设备10内的加强控制、仿真、分析、及显示功能作好准备。更明确地说，该套应用程序32可以用于创建及实施过程图形显示35(其一般提供与过程设备的一部分有关的操作员显示)、过程模块39(其一般提供过程设备的一部分的仿真)、过程控制模块，如控制模块29(其一般提供或执行过程的在线控制)、以及分析模块(其一般提供例如一个或更多统计分析、专家及其他规则基分析、及辨别分析)。过程控制模块29一般为本领域熟知，而且可以包括任何类别的控制模块，例如功能块控制模块、等等。过程图形显示元件35(将于以下详细描述)一般被操作员、工程师或其他显示用于为用户(如操作员)提供有关过程设备及其内的元件的操作、配置或设置的信息。过程模块39一般与过程图形显示元件35紧密联系，而且可以用于执行过程设备的操作的仿真，或用于执行一些在执行过程设备内以过程图形显示35的方式连接的不同元件的仿真。过程图形显示35及过程模块39被描述为存储于及由工作站20及22执行，虽然过程图形显示35及过程模块39可以被下载到及执行于任何与过程控制设备10有关的其他计算机(包括膝上计算机、手提设备、等等)。

图2描述工作站20的该套应用程序32内的一些应用程序及数据结构或其他实体。更多的涉及操作过程的监控技术的应用程序及数据机构或其他实体描述如下。一般而言，此内描述的任何应用程序或数据结构或其他实体可以以分布或其他方式存储于一个或更多计算机可读介质。因此，已公开的系统、方法或技术的实行不限于任何特定的数据存储安排。明确地说，该套应用程序32包括控制模块、过程模块、分析模块、及图形显示配置应用程序38，它们被配置工程师用于创建控制模块、过程模块(亦称过程流程模块或过程仿真模块)、分析模块、以及有关的图形显示。虽然控制模块配置应用程序38可以是任何标准或已知的控制模块配置应用程序，但过程模块、分析模块及图形显示配置应用程序可以使用一个或更多智能过程对象来创建过程模块、分析模块、及图形显示；智能过程对象的性质将在以下更详细地描述。此外，虽然过程模块、分析模块、及过程图形应用程序38被分别地显示，一个配置应用程序可以创建全部这些类别的元件。

一个库40的智能过程对象42包括范例或模板智能过程对象42，范例或模板智能过程对象42可以被配置应用程序38存取、复制及使用来创建过程模块39、分析模块41、及图形显示35。库40可以符合一个或更多以上所述的用于存储与揭示技术有关的数据、命令、或其他实体的计算机可读介质。如所理解的那样，配置应用程序38可以用于创建一个或更多过程模块39，每个过程模块39由一个或更多智能过程对象42构成或从一个或更多智能过程对象42创建，而且可以包括一个或更多过程流程或仿真计算法则45，过程流程或仿真计算法则45存储于一个模块存储器46。此外，配置应用程序38可以用于创建一个或更多图形显示35，每个图形显示35由一个或更多智能过程对象42构成或从一个或更多智能过程对象42创建，而且可以包括任何数目、连接在一起的显示元件。一个图形显示35b在图2中以放大的方式描述，而且包括一集合过程元件(例如阀、槽、传感器及流量传送器)的描绘，这些过程元件由连接元件(可以是管、导管、电力电缆、运输带、等等)互连。配置应用程序38也可以用于创建一个或更多分析模块41，每个分析模块41可以包括一个或更多智能过程对象42，而且可以进一步包括其他模块或元件以执行不同类别的分析，包括(例如)统计、专家(或其他规则基)、辨别及其他分级分析、以及任何操作、技术、例程及程序。如这里所使用的，“分级分析”、“分级工具”、及其任何衍生物的使用为广义，包括多中不同类别的分析，例如专家及辨别分析，它们可能涉及确定、决定、分析及其他涉及数据、及任何统计、观察或其他衍生物(如以下所述的MSPC[多变量统计过程控制]、PCA[主要元件分析]、PLS[偏最小二乘法])的程序，而且可能、但不一定涉及根据一集合输入变量或预测来分级一集合观察为预定类别的程序。

一个执行引擎48在运行时间操作或实施每个图形显示35、过程模块39、及分析模块41，为一名操作员创建如图形显示35定义的一个或更多过程显示，以实施与过程模块39有关的仿真功能性、及实施与分析模块41有关的分析功能性。执行引擎48可以构成几个执行引擎的其中一个，执行引擎48可以以独立或结合的方式工作来实施公开的应用程序、工具及其他方面。然而，为了方便描述，执行引擎48被显示为一个单一实体。执行引擎48可以使用一个规则数据库50，规则数据库50定义将实施于过程模块39及/或分析模块41的逻辑为一整体及这些模块内的智能过程对象。执行引擎48也可以使用一个连接矩阵52，该连接矩阵52定义设备10内以及过程模块39及分析模块41内的过程元件之间的连接，为过程模块39及分析模块41实施功能性。

图2更详细地描述其中一个智能过程对象42e。虽然智能过程对象42e被描述为其中一个模板智能过程对象，但应该理解：其他智能过程对象一般将包括与智能过程对象42e相同或相似的元件、设置、参数、等等，而且视该智能过程对象的性质及用途而定，这些元件、设置、参数的细节或数值可以更改或因不同智能过程对象而不同。此外，智能过程对象42e可以是一个面向对象编程环境内的一个对象，因此包括数据存储、输入及输出以及与其有关的方法。作为选择，智能过程对象42e可以在任何其他期望的编程范例或协议内创建或实施。

如应该理解的那样，智能过程对象42e在被实例化之前，是与图1中的过程设备10内的某个特定类别的实体(如一个物理实体或逻辑实体)有关的一个对象。然而，在被复制及实例化之后，智能过程对象42e可以与过程设备内的某个特定实体有关。无论如何，智能过程对象42e包括一个数据存储53，数据存储53用于存储接收自或关于与智能过程对象42e有关的逻辑实体的数据。数据存储53一般包括一个数据存储53a，数据存储53a存储与智能过程对象42e有关的一般或永久的信息，例如制造商、修改、名称、类别、等等。一个数据存储53b可以存储变量或变动数据，例如参数数据、状况数据、输入及输出数据、成本或其他与智能过程对象42e有关的实体的数据，包括与该实体有关的、该实体曾经存在于或现在存在于过程设备10的数据。当然，智能过程对象42e可以被配置或编程为在定期或非定期的基础上、经由任何期望的通信链接、从该实体本身接收这些数据(例如成本数据)，或经由以太网总线24或以任何其他期望的方式、从历史数据库28接收这些数据(例如成本数据)。一个数据存储53c可以存储与智能过程对象42e有关的实体的图形表达，该图形表达经由操作员界面(例如与图1中的工作站20有关的屏幕37)用于为操作员提供实际显示。当然，该图形表达可以包括有关实体的信息的占位符(数据存储53c内标志下划线的那些)，例如存储于数据存储53b、由有关实体的参数或其他变量数据定义的信息。当图形表达作为其中一个图形显示35的部分在显示设备37上向操作员呈现时，这个参数数据可以显示于图形占位符。图形表达(及智能过程对象42e)也可以包括预定连接点(数据存储53c内标志“X”者)，预定连接点使操作员或配置工程师能附加上游或下游元件到过程元件，如图形表达所描绘者。当然，这些连接点也使智能过程对象42e能知道配置于一个过程模块内、连接到该智能对象的元件，以及可以指定应使用的连接元件类别(例如与该元件等有关的管、管道、等等)。

智能过程对象42e也可以包括一个或更多输入54及输出56，以使得能在使用智能过程对象42的一个过程模块之内或之外与其他智能过程对象通信。输入54及输出56与其他智能过程对象的连接可以在过程模块配置时、通过连接其他智能过程对象到这些输入及输出或通过指定将在智能过程对象之间发生的特定通信，由一名配置工程师进行配置。这些输入及输出中的有些输入及输出可以被定义为在智能过程对象的预定连接点被连接到智能过程对象，如以上所述。这些输入54及输出56也可以由定义设备10内的不同设备或实体之间的连接的规则数据库50及连接矩阵52内的一集合规则确定或定义。输入54及输出56(包括数据存储或有关缓冲器)一般将用于提供从其他智能过程对象到智能过程对象42e的数据通信，或提供存储于或生成于智能过程对象42e到其他智能过程对象的数据通信。这些输入及输出也可以用于智能过程对象42e与过程控制系统内的其他对象(例如控制器12内的控制模块、现场设备14、16等等)之间的通信。

如图2中所示，智能过程对象42e也包括一个方法存储58，用于存储零个、一个或更多方法60(在图2中描述为方法60a、60b及60c)，这些方法可以是在执行或实施使用智能过程对象42e的过程模块时、由智能过程对象42e实施的计算法则。一般上，存储于方法存储58内的方法60将使用存储于存储部分53a及53b的数据、以及从其他智能过程对象获取的数据或从其他来源获取的数据(例如经由输入54及输出56、从配置数据库或历史数据库28获取的数据)，以确定有关过程设备10或设备10内的一个实体的信息。例如，方法60可以确定智能过程对象42e定义的实体的不佳或良好操作条件、该实体或过程设备10内的其他实体的误差、等等。方法60可以根据智能过程对象的种类和级别预配置或提供，而且一般在每次智能过程对象42e在运行时间在执行引擎48内被执行时，方法60将被执行。一些可以在一个智能过程对象(例如智能过程对象42e)内提供的范例方法60包括监控泄漏、死区、死区时间、移动、可变性、条件监控、计算成本、或其他与实体有关的条件。

方法60也可以被提供以帮助仿真在流经过程实体的材料上、与智能过程对象有关的过程实体的操作。因此，方法60可以被提供以计算与设备10内的材料有关的质量平衡、能量平衡、流量、温度、成分、汽化状态、及其他系统级或流级参数，藉而仿真该元件的操作，以根据提供的输入计算预期输出等。当然，除了少数以外，这些方法可以存储于并由一个智能过程对象42e运行，而且有许多其他方法可以使用，这些方法一般按被表达的实体的种类、该实体在一个过程设备中被连接及使用的方式、以及其他因素来确定。必须注意的是，虽然智能过程对象42e可以存储及执行探测系统级状态、错误等的方法，这些方法也可以用于确定有关设备、逻辑元件(如过程控制模块及回路、及其他分系统级实体)的其他信息。如果需要，方法60可以以任何期望的编程语言(如C、C++、C#等等)编程或提供，或可以被引用到或可以定义在执行时应为智能过程对象42e运行的规则数据库50内的适用规则。

如果需要，每个智能过程对象可以包括一库的适用计算法则或方法，在被连接于一个过程模块内时，这些计算法则或方法可以用于定义智能过程对象的仿真行为。这种库在图2中的智能过程对象42e的下拉菜单61中描述，而且一个相似的菜单可以与每个其他的智能过程对象有关。在智能过程对象置于一个过程模块39内时，配置工程师可以经由(例如)下拉菜单61，选择仿真计算法则库中的一个计算法则，定义该智能过程对象的仿真行为。照这样，取决于智能过程对象被用于建模的过程的种类及性质，配置工程师可以为一个智能过程对象定义不同的仿真行为。

如果需要，配置工程师可以改为提供一个专用或其他用户供应计算法则来定义由智能过程模块定义的过程元件的仿真行为。这种用户定义计算法则(在下拉菜单21中被描述为“用户定义”输入)在智能过程对象位于或用于一个过程模块39内时，可以被提供予及存储于一个智能过程对象内。这个功能性使仿真行为能被用户用户化，藉而提供更好或更准确的仿真。如果需要，以及如同以下更详细描述的那样，智能过程对象42或每个过程模块39可以包括一个操作员可执行开关(如电子开关或标志)，操作员可执行开关禁止在智能过程对象内使用仿真计算法则，使过程模块的行为由一个高保真仿真包或程序(如由HYSYS提供者)确定。在这个实例中，与使用智能过程对象内的仿真计算法则相反，智能过程对象或过程模块是从高保真仿真获得仿真参数。

在执行引擎48执行或实施一个图形显示35或一个过程模块39时，执行引擎48向图形显示35或过程模块39内的每个智能过程对象实施输入54及输出56定义的通信，而且可以为这些对象中的每个对象实施方法60，以执行方法60提供的功能性。如以上所述，方法60的功能性可以置于智能过程对象内的编程，或根据某智能过程对象的种类、级别、识别、标签名等，由执行引擎48执行的规则数据库50内的一集合规则来定义，以实施这些规则定义的功能性。

将注意到的是，智能过程对象42e的一个实例有一个与智能过程对象42e有关的过程模块构造内的标签名或唯一名，这个标签名或唯一名可以用于提供传送到或传送自智能过程对象42e的通信，而且可以在运行时间被执行引擎48引用。过程模块标签在控制系统配置内应是唯一的。这个标签惯例使得过程模块39内的元件能被过程图形显示35、过程模块39、分析模块41、及控制模块29的其他过程模块内的元件引用。此外，智能过程对象42e的参数可以是简单参数(例如简单值、结构参数或智能参数)，这些简单参数知道与其有关的预期单位及属性。智能参数可以由过程规则引擎或执行引擎48解释或使用，以确保所有信号以相同单位传送或适当地转换单位。智能规则也可以用于开启或关闭对智能过程对象(或过程模块)的集合的警告，为操作员创建一个智能警告策略及/或界面。此外，智能过程对象级别可以与设备10的过程控制策略内的设备及模块级别联系，以提供智能过程对象与其将需要解释或存取的过程变量之间的已知链接。

在用于过程图形显示或过程模块时，智能过程对象也可以包括操作模式、状况、及警告行为，以期这些智能对象可以在运行时间置于不同模式(例如关闭、启动、及一般模式)，可以根据其目前操作状态提供与对象有关的状况，以及可以根据检得的状况(例如参数超出范围、受限、高变量、等等)提供警告。智能过程对象可以有一个级/分级层次树，使它们能在级库中被分类，在复合结构中被一起采集等等。此外，智能过程对象可以使用得自其他元件(例如控制模块)及其他对象的信息，以使智能过程对象能识别与其有关的实体什么时候被临时占用(例如被设备10内的批次控制过程捕获)。

智能过程对象可以与任何需要的过程实体有关，例如物理设备(如泵、槽、阀、等等)或逻辑实体(如过程范围、测量或执行器、控制策略、等等)。在有些实例中，智能过程对象可以与连接器(如管、管道、线路、传输器)或任何其他在过程中将材料、电能、气体等从一个点移到另一点的设备或实体有关。在此内有时称为智能链接或连接器元件的与连接器有关的智能过程对象也被标记(即使实际设备或连接器本身可能没有被标记或可能不能在过程设备10内通信)，而且一般用于表示过程中的其他元件之间的物料流。

智能链接典型地包括特性或参数，特性或参数定义不同材料或现象(如电能)怎样流经连接(例如蒸汽、电能、水、污水、等等)。这些参数可以显示通过连接器的流的种类及性质(如一般速度、摩擦系数、流的种类如紊流或非紊流、电磁性、等等)，以及通过连接器的流的可能方向或方向。智能链接可以包括编程或方法，编程或方法确保智能链接连接的源对象及目标对象的单位匹配，否则，编程或方法可以执行转换。智能链接的方法也可以利用一个模型或一个计算法则为经过连接器的流建模，以估计经过实际连接器的流的速度或性质、实际连接的长度及大小、交通延滞、等等。智能过程对象的存储参数(如摩擦参数)可以用于这些方法。因此，实质上智能链接或连接器元件使智能过程对象能知道其他上游及下游对象或实体。当然，智能链接可以(例如)以任何期望或便利的方式定义其他对象之间的连接、系统内的流体的种类(如液体、气体、电能、等等)、实体的上游侧及下游侧、这个智能过程对象的其他哪些实体在该实体的上游及下游、材料、流体、电流的方向等等。在一个实例中，矩阵52可以在执行过程流模块之前被创建，而且可以为智能链接定义设备内的不同设备之间的互相连接，以及不同智能过程对象之间的互相连接。其实，执行引擎48可以使用矩阵52来确定上游及下游实体，以及藉而定义智能过程对象及与智能过程对象有关的方法之间的通信。此外，一个或更多集合的规则可以被提供，以用于智能过程对象之间的相互作用及按智能过程对象内的方法的需要，相互获取数据，以及解决与输出连接有关的智能对象的影响。

如果需要，智能过程对象42e也可以包括与关键文档的热链接(如“统一资源定位符”[URL])，关键文档可能适用于该对象种类，或可能是与智能过程对象42e有关的设备(取决于临界度及应用)的实例专用的。文档可以是厂商供应，也可以是用户专用。文档的一些例子包括配置、启动及关闭等程序、操作及维护文档。如果需要，操作员可以点击显示于操作员显示的对象，为对象或有关设备提出实例专用(如有)及一般文档。此外，操作员可以不受系统软件的限制、自主地添加/删除/更改文档，如维护要求、操作问题记录、等等。此外，这些热链接可以是用户可配置或用户可更改热链接，以提供添加知识链接到操作员界面内的对象的能力，以提供快捷导航到与对象有关的适当信息，以及提供能力以添加客户具体工作命令到特定对象种类或对象的特定实例。

虽然过程模块及过程图形在以上被描述为通过不同智能过程对象的相互连接而一起创建，但它们也可以个别地创建。例如，可以使用智能过程对象来创建过程图形，然后在完成时，可以根据图形元件及它们在图形显示中的相互连接来生成该图形的过程模块。作为选择，可以首先使用智能过程对象来创建该过程模块，而且一旦创建了过程模块，配置应用程序38可以自动地使用用于创建该过程模块的智能过程对象内的图形显示元件，生成该过程模块的图形显示。此外，过程模块及图形显示可以个别地创建，而这两个实体内的单独元件可以通过互相引用人工地连在一起(例如使用图形显示及过程模块内的元件的标签特性)。通过这个机制，智能过程对象可以被多个显示引用。无论如何，一旦创建，过程图形显示及有关过程模块可以独立或分离地运行，虽然它们将典型地按期望或需要来回地传输参数及信息。

为了便于理解，可能用在或用于创建过程图形显示及过程模块的智能过程对象的某些可能设置及例子，将在以下更详细地描述。其后，将描述可以以所述元件和设置来创建的过程图形显示及过程模块结合控制模块来提供高级控制及仿真能力的一种方式。当然，应该理解，智能过程对象元件和设置并不限于此内讨论的元件及设置，而且，如果需要，其他设置和元件可以用在或用于创建过程图形显示及过程模块的其中之一或两者。

一般而言，配置应用程序中可以提供一集合的预定图形元件，以使用户能构建反映过程设备的操作员或图形显示。这些图形元件的原意在于动态地显示与控制系统对接的在线测量及执行器。此外，反映过程操作的未测量参数可以使用过程模块中提供的在线过程仿真来计算，而且可以显示为有关图形显示的一个组成部分。

此外，在用于工程或培训仿真目的的离线环境中，过程模块提供的过程仿真可以代替过程测量值，用于图形元件中及用于有关控制模块中。这些由有关过程模块计算的值可以以过程图形中描述的执行器位置或状态以及人工扰动值为基础。照这样，图形显示及控制模块可以用于在线或控制情况以及在离线或仿真情况。此外，虽然图形元件的静态部分将在许多情况下与包含于已知图形库内的三维元件相似，以下将进一步以图形元件的许多可能种类及例子，描述这些图形元件的特点或特性、这些元件显示的信息、以及它们与控制系统输入/输出(I/O)及过程仿真模块的链接。

一般而言，与某个智能过程对象有关的过程模块内的图形元件及仿真计算法则属于多个不同种类的过程元件(包括流元件、过程连接元件、执行器元件、处理元件、测量元件及估计特性元件)的其中一个种类。流元件一般定义过程设备内的一个物料流，而且可以显露于图形显示中，以显示定义该物料流的成分、密度、流量、温度、压力、重量、及/或任何其他参数。流元件可以在过程模块的输入处定义，以及可以提供给过程模块内的元件，藉而使通过过程模块的物料流在过程显示中建模及描绘。同样地，流元件可以在输出处或过程模块的末端描述，以在图形显示中描述图形显示描绘的过程设备的部分的材料输出。流元件也可以用于定义不同图形显示(及有关的过程模块)怎样互相连接。例如，一个过程模块内的输出流可以是另一过程模块内的输入流，而且可以提供用于另一过程模块的输入流的值。流可以包含以下四个部分：名称(例如pH流)、方向(例如流输入)、测量(例如流量、压力、温度)、及成分(例如氮、氨、等等)。然而，如果需要，流可以有其他部分或参数。

过程连接元件定义设备内的材料(如固体材料、液体及蒸汽、及气体)从一个设备传送或运载到另一设备的方式。为清晰地描述经过过程的物料流，可以使用三个不同种类的过程连接，包括管、管道及传输器。当然，其他连接元件也可以使用，例如电气化学过程中用于传送能量流的电缆。管一般用于描述(及仿真)设备内的液体及高压蒸汽或气体流。管道一般用于描述(及仿真)设备内的低压气体流。传输器一般用于描述(及仿真)处理单位之间的固体材料的移动。因此，每个过程连接元件定义在设备的输入或输出处用于提供材料的连接种类(如管连接、管道连接或传输器连接)。

如果需要，正被连接转移的材料的特性由上游输入确定。这些信息加上一个定义连接是否完成的连接状况变量，可以被提供为图形显示上的连接元件的特性。连接元件可以开始于处理元件输出、执行器元件输出或流元件输出。以同样的方式，连接元件可以终止于处理元件输入、执行器元件输入或流元件输入。

在鼠标置于图形显示内的连接元件之上时，连接元件的特性可以自动地显示。此外，通过放置一个测量或估计特性元件(在以下定义)在连接元件上，与连接元件有关的特性可以永久显示。如果需要，可以通过在一个元件输出(如流输出、处理元件输出或执行器元件输出)上按下鼠标左键，并在维持按下鼠标左键时将鼠标放在一个元件输入之上来创建一个连接元件。要成功地建立连接，上游及下游元件的输入及输出种类(管、管道、或传输器)必须匹配。连接将自动接纳上游元件的种类。

如果需要，管元件可以在过程图形显示中被显示或描绘为管连接，管道元件(例如空气或气体)可以被显示为管道，以及传输器元件可以被显示为输送带。管、管道及传输器元件连接可以自动地在处理元件之间通过，而箭头可以在这些元件的描绘外显示，以显示流的方向。如果一个上游输出由两个连接共有，则管、管道及传输器中可以包括一个“T”。同样地，一个“T”元件可以用于结合多个输出。传输器元件的颜色或其他图形特性可以更改，以显示其状况(例如运行/停止、流动/不流动、堵塞、等等)。一般而言，传输器上的物料流是由连接到传输器的马达驱动器确定。因此，可以连接一个马达驱动执行器(以下更详细描述的一个执行器元件)到传输器。此外，测量元件(以下描述)可以被连接到管、管道及传输器元件，以使得可能显露与管、管道及传输器元件有关的测量，例如传输器的速度或管或管道中的材料的流量，传输器、管或管道上或内的材料的特性(如水分或重量)。此外，可以添加一个显露的特性元件，以显示未测量的管、管道及传输器元件上或内的材料的特性，例如材料的成分。

如果需要，每个管、管道及传输器连接元件可以图形地及动态地反映一个失去连接(例如通过颜色更改)，以及反映一个选定特性(压力、温度、长度、等等)在配置界限外(例如通过颜色更改)。此外，有关过程模块计算的参数可以显露于图形。例如，上游连接提供的特性(不论连接状况的优劣、连接状况是否限制连接元件的一个或更多选定参数)可以显露于图形显示，以向操作员提供有关连接元件或连接元件正在转移的流的信息。

一般而言，执行器元件执行一些有关流的执行功能，而且可以放在不同连接元件之间或一个处理元件及一个连接元件之间。执行器元件的例子包括调节阀(带执行器)、开关阀(带执行器)、泵(带马达)、送风机(带马达)、引风机(带马达)、喷射器(带开关阀)、减振器(带驱动器)、送料机(带变速马达)、传输器马达驱动器(可能附加到传输器元件)、等等。

阀元件的图形描绘可以动态地反映控制该阀的有关控制块的默认的阀位置(例如通过动画化)、阀故障(例如通过颜色改变)、阀的全开/关位置(例如通过颜色改变)、以及AO、DO、DC、设定点、PV、OUT、模式、等等(例如通过数字串或其他表示)。与阀元件(用于过程模块)有关的仿真元件可以有仿真计算法则，仿真计算法则计算和阀执行器有关的参数(例如排放压力、质量流量、液体温度、液体成分、入口压力、及出口压力)。如果需要，这些仿真或计算参数可以显露于过程图形。然而，用户或配置工程师通常必须将一个AO、DO或DC模块的参考配置在和阀、阀种类(例如线性、快开、等百分比、阀尺寸计算、等等)以及从开到关的动作时间有关的一个控制模块。当然，可用于仿真通过阀的物料流上的阀操作的仿真计算法则可以取决于阀的种类及尺寸信息。

泵元件的图形描绘可以动态地反映马达状况(例如使用颜色改变)、有关的DO或DC功能块模式及设定点(例如使用串)、马达速度(如果使用变速驱动器)、AO设定点、PV、OUT模式(如果使用变速驱动器)以及其他需要的参数。同样地，泵元件的过程仿真(用于过程模块)可以确定或计算参数，例如排放压力、液体成分、液体温度、及质量流量，这些参数可以在图形显示中显露。用户可能需要根据泵种类来定义泵曲线。然而，用户可以配置与马达启动/停止有关的DO或DC模块的参考、用于变速驱动器(如果使用)的有关AO功能块的参考及用于定义泵的操作的泵曲线(例如压力对流量)。

送风机或引风机执行器元件的图形描绘可以包括动态地描绘反映马达状况、DO或DC功能块模式及设定点、马达速度(如果使用变速驱动器)、AO设定点、PV、OUT、DO或DC功能块模式(如果使用变速驱动器)以及其他需要的参数的描绘，任何这些信息可以在图形显示中显露。这个元件的过程仿真元件(用于过程模块)可以确定或计算诸如排放压力、气体成分、气体温度、及气体质量流量等参数，这些参数可以在图形显示中显露。用户可以配置与马达启动/停止有关的DC模块的参考、用于变速驱动器(如果使用)的有关AO功能块的参考及用于定义风机的仿真操作的风机曲线(压力对流量)。

在有些实例中，某种特定类别的执行器只能用于某种特定类别的连接，例如管、管道、或传输器。下表定义典型执行器元件的一些范例连接限制。

	管	管道	传输器
				调节阀	X
开-关阀	X
				泵	X
喷射器	X
				送风机		X
引风机		X
				减振驱动器		X
送料机	X		X
				马达驱动器			X

处理元件包括以某种方式处理设备中的材料或流的设备装置。一般而言，处理元件的所有输入及输出将通过连接元件。标准处理元件包括槽(垂直及水平)、发热器、固定式混合机、反应器、混合器、暖风机及任何其他执行某种简单或标准处理活动的元件。对于标准处理元件，用户可以指定连接到该元件的输入及输出的数目以及设备的物理特性，如尺寸、体积、等等。这些标准处理元件的仿真计算法则及静态表达可以被设定为不能被用户更改，但可以在配置时间被选择如上述。当然，如果需要，其他(典型地是更复杂的设备装置，例如蒸馏塔、蒸发器、分离器、锅炉、等等)可以实施为传统处理元件。这些传统处理元件的静态表达、输入及输出的数目以及仿真计算法则可以被更改，以符合用户界面的要求。一旦一个传统处理元件已经被定义，这个传统处理元件可以被存储为一个组成或模板，可以再使用或使用为其他处理元件的创建的一个起点。

槽标准处理元件(垂直或水平)可以根据管与槽的连接配置，槽元件可以动态地反映槽中的物位(例如使用动态动画)、以及100％或空时的物位(例如使用颜色改变)。槽的过程模块仿真可以经由图形显示、计算及显露诸如槽的出口温度、出口成分、液体温度以及仿真物位等参数。然而，为将槽与系统连接，用户或配置工程师可能需要配置输入及输出连接的数目、与槽的完全连接、槽的特性如尺寸(例如直径及高度)、等等。

发热器处理元件可以经由图形显示动态地计算及反映热导系数(例如使用颜色改变)、出口产品温度、入口产品温度、出口压力(假设固定下落)、等等。用户或配置工程师可能需要配置与槽的完全连接、发热器表面积以及干净时的热导系数。

当然，其他处理元件(如固定式混合器、中和器、发酵器、锅炉、反应器、混合器、暖风机、热交换器、等等)可以有适合这些类别的设备的显示及仿真能力。非标准处理元件(如蒸馏塔)可以使用传统处理元件来图形表达，其中与容器有关的仿真(如果未包括在标准选择内)可以是用户定义。这些元件中的处理可以被描述或定义为联系容器的每个输入与每个输出的阶跃响应模型。输入可以是气体及/或液体流。作为选择，用户可以定义描述处理元件的输入和输出之间的关系的公式，而这些公式可以存储于使用该元件来执行仿真的过程模块内。如果需要，可以提供一些简单固定图形表达来帮助用户迅速地创建与传统处理元件有关的固定图形。如果这些简单图形被使用，用户可能只需要指定需要的输入及输出连接的数目和该传统处理元件支持的连接的类别(例如管、管道、或传输器)。作为响应，图形项目将被显示，而且可以即刻用于创建操作员图形。如果需要，与过程元件的每个输入及输出有关的增益及任何动态可以被指定— —如果用户选择指定仿真计算法则为阶跃响应。如果用户选择传统计算法则，则可以提供一个表达式编辑器给用户，用于定义仿真计算法则。根据选择的方法，传统处理元件输出的特性可以分别地计算。此外，用户可以参考他们已经在个别软件组装内定义的一个或更多计算法则。

此外，几个组成或模板可以被提供以创建传统处理元件。这些模板可以包括(例如)带传统计算法则的锅炉模板，其传统计算法则计算出口气体O₂(氧气)、出口气体CO(一氧化碳)、产生的蒸汽、锅炉鼓筒位及锅炉通风机。这种模板可以以一个简单燃料输入为基础。然而，通过更改该模板，可以仿真多燃料锅炉。其他预定义的模板可以包括一个专用的容器-旋流分离器模板，容器-旋流分离器模板可以与喷雾干燥机的传统处理元件一起使用，而且可以包括一个阶跃响应模型来建模分离器操作。同样地，塔模板、喷雾干燥机、及蒸发器筒体可以使用一个阶跃响应模型来定义预期的过程响应。以蒸发器为例，根据能量输入及输入流的浓度，可以计算输出流的浓度及蒸汽释放量。多蒸发器元件可以与热交换器及喷射器元件连接在一起，以创建一个多效蒸发器。同样地，一个专用的容器-烟囱传统模板处理元件可以与锅炉处理元件一起使用。在这个实例中，如果需要，入口的特性在经过烟囱时可以保持不变，或反映在烟囱中执行的排放减少。

可以用于创建图形显示及过程模块的其他类别的元件包括测量元件及特性元件。测量元件包括传送器元件，可以用于图形显示以存取与物理传送器及开关元件有关的测量值。一般上，传送器元件可以动态地反映不良或不确定状况、控制模块内的有关模拟输入(AI)功能块的模式、与一个实际传送器(传感器)有关的测量值及单位等、或与该实际传送器有关的其他数据。在离线模式(或仿真模式)中，传送器元件可以用于存取及显示过程模块提供的仿真值，而不是与模拟输入(AI)或PCI模块有关的值，或可以用于提供测量值予控制模块内的有关模拟输入(AI)模块，以用于仿真控制例程内。传送器元件可以被添加到连接元件或处理元件，而且，当传送器元件被添加到显示时，用户一般将需要识别提供测量的控制器方案中的模拟输入(AI)、PCI或离散输入(DI)模块。在在线模式中，测量值可以被显示于测量元件旁。在离线模式(或仿真模式)中，测量的仿真值(相应过程模块开发者)可以自动地被显示。在在线操作中，如果发生测量故障，用户可以选择将控制及显示转换到仿真值。

开关元件可以动态地反映不良或不确定状况、有关离散输入(DI)(例如人工或OS)的模式、以及开关的离散值(开、关、等等)。在离线仿真模式时，用户可以使用开关显示元件、通过选择仿真值或人工值及状况、以及通过人工地输入开关的值和状况来存取及更改图形显示及控制模块中的开关参数。然而，用户一般必须通过提供一个参考给控制方案中的一个有关离散输入(DI)模块，通过提供一个参考给触发该开关的元件特性及界限以及与开关的状态改变有关的死区，来配置该开关元件。

估计特性元件一般显露过程模块确定的系统的估计特性，而且可以被添加到连接或处理元件，以显示该元件的任何特性。在估计特性元件被置于连接元件时或一个设备时，用户可以浏览及选择将被显示的特性。因此，不能通过物理测量获得的仿真特性可以通过使用估计特性元件显露。这种估计特性元件可以动态地反映良好/不良连接、估计特性值、及在有关界限或更变范围外的特性。如果该特性在界限范围外，用户一般必须配置参考到将被显示的特性以及界限和颜色改变。

如应该理解的那样，通过附加传送器元件及估计特性元件到处理元件、执行器元件及连接元件，与这些过程元件的输入及输出有关的特性可以在在线操作或离线仿真时被参考。这些特性也可见于图形显示中。

一般而言，操作员可以运行或执行配置应用程序38来创建一个或更多过程模块39或图形显示，以在过程10操作时实施或在仿真环境中实施。在一个实例中，配置应用程序38向配置工程师呈现一个配置显示，如图3中所示。如图3中所示，配置显示64包括一个库或模板部分65及一个配置部分66。模板部分65包括模板智能过程对象67集合的描绘，模板智能过程对象67集合包括图2中所示的智能过程对象42，而且可以是以上所述的任何连接元件、测量元件、流元件、处理元件、及估计特性元件。如果需要，只有一个图形定义的非智能元件68也可以被提供。本质上，模板67及68是通用对象，可以被拉或下落到配置部分66，以在过程模块或图形显示(或两者)中创建智能过程对象。一个部分完成的过程图形显示35c被描述为包括一个阀、两个槽、两个泵、一个流量传送器及两个传感器，它们通过流路径连接器相互连接，流路径连接器可以是以上所述的、提供流输出的智能链接或连接器元件。将可以注意到，图形显示35c可以是由智能过程对象及非智能元件组成。

在创建图形显示时，如创建图形显示35c(或过程模块)时，配置工程师可以选择并将模板部分65中描述的智能过程对象67及元件68拉到配置部分66，以及将它们下落到那里的任何期望位置。一般上，配置工程师将选择并拉一个或更多智能设备过程对象67a或非智能元件68描绘设备到配置部分66。配置工程师接着将使配置部分66内的智能设备过程对象与智能连接器过程对象67b互连，而且可以放置输入及输出流67c到显示中。此外，非智能元件可以被添加到显示。配置工程师可以在这个过程中利用弹出特性菜单等、改变每个智能过程对象的特性；明确地说，可以改变与这些智能过程对象有关的方法、参数、标签、名称、热链接、模式、分级、输入及输出等等。在过程或配置工程师已经以每个需要的元件创建了过程模块(典型地表达一个过程配置、范围、等等)时，该配置工程师可以定义与该模块有关的规则或其他功能性。这种规则可以是执行规则，例如那些与系统级方法的执行有关的执行规则，如质量平衡及流量计算。过程工程师或操作员也可以决定添加将在过程显示在线时有用的趋势及面板。在创建图形显示35c后，配置工程师可以将该显示存储于一个存储器，并且可以在这时或过些时候以执行引擎48可以提供图形显示的方式，实例化及下载该显示到执行引擎48。当然，配置工程师可以以相同或相似方式创建一个过程模块，虽然过程模块元件(而不是过程图形显示元件)的不同图形可以被描绘。此外，操作员可以在设备运行时选择开启细节层次。例如，其中一个细节层次将显示每一连接的成分。

如以上所述，过程图形或过程模块可以被提供以一个特定标签。例如，一个图形显示或一个过程模块内的智能过程对象元件可以被提供以一个标签，标签包括一个重叠，该重叠可以在运行时间根据其他因素(如在过程控制系统内选择的一个设备或一个路径)被(例如)执行引擎48填充或选择。过程控制系统内重叠名称及间接参考的使用在6,385,496号美国专利(U.S.Patent No.6,385,496)中详细讨论，该美国专利被转让予本发明的受让人，并且在此明确地通过此内的引用而并入本申请。任何这些技术可以用于提供及解决此内描述的智能过程对象的标签重叠。通过使用重叠及类似的，相同的过程模块可以包括或用于支持多集合设备等的不同视图。

图3的显示64描述一个过程模块或图形显示的不同视图的键(视图1、视图2、视图3)。通过使用其中的一些相同的智能过程对象，这些键可以用于为与过程有关的不同用户存取及创建不同视图。

一般而言，在配置工程师创建过程模块或图形显示时，配置应用程序38自动地将智能过程对象连同它们之间的连接存储于一个数据库。该数据库可以对应一个或更多计算机可读介质，这些计算机可读介质不只是用于存储配置信息，而且还用于存储其他与此内描述的应用程序的执行或实施有关的数据。为便于描述，这些计算机可读介质在此内被称为一个单一数据库，而应明白，该数据库可以是任何形式或结构。该数据库可以用于创建其他过程模块及图形显示，这些过程模块及图形显示可以(例如)通过使用一个或更多相同的智能过程对象提供不同视图。同样地，在创建第二个视图时，配置工程师可以简单地参考智能过程对象(为已经在该数据库内创建和存储者)及存储于数据库的任何方法、等等，以将该智能过程对象置于第二视图中。照这样，随着过程控制模块及图形显示被创建，该数据库可以被占据，而且通过使用已经存在于过程流量数据库内的智能过程对象，该数据库可以在任何时候用于创建及执行其他视图、模块、及图形显示。利用这种数据库，数据库内的每个智能过程对象可以支持或用于过程模块及参考于多图形显示。如应该理解的那样，可以通过为这些模块建立显示然后指定将应用于或涉及过程模块的流量计算法则，来建立过程模块。当然，个别过程模块可以分散于不同计算机及由不同计算机执行，而且过程模块可以交互连接以在同一计算机或不同计算机上协同操作。当这样完成时，输入及输出流将被外部地参考，以将过程模块联系在一起。

如以上所述，作为过程模块或图形显示的创建的部分，配置工程师可以附加或提供过程模块的仿真计算法则。这些仿真计算法则可以预配置，以计算或确定关于过程模块描绘或建模的某些过程或系统级特性，如质量平衡计算、流量计算、效率计算、经济核算、等等。因此，过程模块本身可以有模式、状况、及警告行为，可以被分配予工作站，而且可以下载为显示下载的部分。如果需要，仿真计算法则可以由执行引擎48执行，以通过使用过程模块的智能过程对象内提供的数据，进行涉及过程仿真的质量或热量平衡、流路径、流效率、流优化、经济核算、或其他需要的计算。此外，这些仿真计算法则可以从控制策略(也就是：与控制器、现场设备等有关的或被下载到控制器、现场设备等的控制模块)存取参数，而且可以相反地向这些控制模块提供数据或信息。

将可了解，需要执行引擎48使过程计算法则能够执行配置于所有显示上的所有过程对象及链接的融合体。因此，不论任何有关图形显示是否负载(即：征集)和正向用户显示信息，仿真计算法则(过程模块内)一般将执行。当然，仿真计算法则可以在整个过程10或过程10的定义子集中被反复核对。将可了解，在任何特定过程模块被执行时，执行引擎48可以在操作员界面上向操作员提供显示，根据与该过程模块有关的图形显示、描绘过程模块内的互连对象或实体。显示的参数、图形、等等将通过过程模块内的智能元件的配置和互连来确定。此外，在这个显示或其他显示上提供的警告及其他信息可以以智能过程对象内的方法及与某特定过程模块有关的仿真计算法则定义及生成。如果需要，执行引擎48可以提供为一个过程模块提供一个显示到超过一个操作员界面，或可以被配置或设置为不提供任何显示，即使执行引擎48继续执行过程流模块，并藉而执行与其有关的方法、警告行为、流计算法则、等等。

如果需要，可以从图形显示自动地生成过程模块(或反之亦然)，而过程模块可获得的功能性由过程图形元件确定。应该清晰的是，过程模块以构建为尾随过程图形显示为宜。因此，当用户配置过程图形显示时，用户能包括过程模块的附加信息，如质量或能量流。这些流被用于过程模块，以确定仿真功能块需要的起始条件。

此外，由于过程模块实质上为运行于计算机的实际软件模块，它们也可以参考控制器模块及被控制器模块参考，以使用与控制模块有关的参数、控制策略、显示、等等。此外，使用这个性能，过程模块的创建可以独立于过程图形显示之外。

一般而言，过程模块将由处理元件、流、及它们的有关连接组成。由于(过程模块内)过程图形元件及仿真元件之间有一一对应，用户可以构建图形显示以及自动地从该显示生成相应过程模块。当然，如果需要，用户可以创建过程模块然后使用智能过程对象内的图形、从该模块自动地创建图形显示。然而，为了允许过程模块自动生成，用户可能需要识别与测量元件及估计特性元件有关的执行器、连接或处理元件特性。用户也可能需要在创建过程图形之前、或在有些情况下在构建控制模块之前、创建过程仿真。在构建仿真之后，将可以填充控制模块内的、对I/O模块的参考。此外，在创建有关图形显示时，将可以浏览到现有过程模块，以设立特性参考。

在有些实例中，过程图形可能不包含构建过程仿真需要的所有细节。因此，需要提供编辑器以使用户能编辑已经从过程图形自动创建的仿真或过程模块。此外，由于多个过程图形可能需要显示同一设备，在过程图形的构建中可能需要元件能参考现有过程模块。

一般而言，与处理元件对应的仿真将有共同结构。如果需要，模块输入连接及仿真的参数被存储于过程模块，所以不需要控制模块的参考。此外，仿真支持的输入及输出连接的数目可以定义为可扩充，仿真执行的结果可以被反映于仿真输出连接或被反映为仿真的参数，仿真计算法则可以定义为阶跃响应或可以由用户输入。当用户输入仿真计算法则时，用户可以独立地为每个输出指定动态。

此外，输入及输出连接可以被支持以共同的集合参数。与输入及输出连接有关的参数可以在模块之间传输为阵列参数或结构，而且可以包括连接状况(例如良好、不良、限制、等等)、质量流量参数、压力参数、温度参数、比热参数、密度参数或任何其他需要的参数。在有些实例中，其他参数(例如流组成)可以被提供及用于仿真计算法则。为支持这个需要，标准及扩充流元件可以被提供。作为扩充流元件配置的部分，用户可以选择一个集合的预定数据组以定义流元件。这种扩充连接将只是能连接到使用这个信息的一个模块。一般上，扩充参数可以包括一个组名和许多特定元件。例如，流向锅炉处理元件的燃料输入流可以包含燃料的组成，包括燃料集合、燃料中的碳、氢、硫、氧、水分及氮含量(全部以重量％表示，如果需要)。作为另一例子，涡轮式发电机元件可以使用一个蒸汽流，而通到仿真的连接可以使用扩充参数集合，扩充参数集合包括一个蒸汽集合、进入该阶段的蒸汽焓(实际)、离开该阶段的蒸汽焓(实际)、蒸汽焓(如果是等熵膨胀)、等等。

在过程模块内的仿真元件被用为高保真仿真包时，扩充集合也可以被使用。在这个实例中，有些流的组成在过程图形中可见。此外，如果需要，可以提供一个交互式编辑器，使得较容易创建或更改显示于图形显示的值，以及将在图形显示中呈现的、与控制模块有关的面板及细节显示。

图4描述一个范例图形显示100，图形显示100可以通过使用以上所述的元件及配置应用程序创建。明确地说，图形显示100描绘从水、酸和基生产白醋的过程设备的一个部分。如图4中所示，过程图形显示100包括其输入的四个流元件102，流元件102定义基进料、酸进料、水进料及冷却水。基进料流102通过一个管连接元件104传输到一个阀106的执行器元件。阀106的输出经由一个管连接元件104连接到一个混合器108的一个第一输入。以同样的方式，酸进料102连接到一个传送器元件110，然后再连接到一个阀112，阀112连接到混合器108。酸进料102和传送器110、传送器110和阀112、以及阀112和混合器108经由管连接元件114连接。

如容易看见的那样，混合器108的一个输出经由管和两个传送器124及126、被连接到一个热交换器122。冷却水流102经由一个阀128被传送到热交换器122，并且经由一个阀130离开该热交换器以产生一个回水流元件131。同样地，热交换器122的输出通过一个传送器元件132和一个阀134被传送，以提供一个输出乙酸流元件136。虽然并非总是被动用，图形显示中的元件在所有实例中都是经由管连接元件相互连接。

将可了解，生成为显示元件本身的特性的或可以是传送器形式的个别元件以及估计特性元件或在控制模块内参考模块的显示框140，在图形显示100中被描述，以显示或显露参数，例如与不同元件有关的过程变量(PV)值、设定点(SP)值、输出(OUT)值等。此外，如果用户要将鼠标指在有些元件上，显示100可以描述其他与参考元件有关的值。例如，将鼠标指在其中一个流元件(如乙酸流输出136)上，可以使图形显示过程在这点的酸流的组成、压力、温度、密度、流率、等等。当然，在图形显示100上显示的值和参数可以从过程控制系统内的一个实际参考传送器(例如从控制系统内的一个模拟输入[AI]模块)传送，或从仿真元件的功能性的一个过程模块仿真元件传送。图4中的图形显示100可以在制造白醋的过程操作时被提供给用户，或被提供给用户以仿真将使用的过程操作(例如执行设计或操作员培训活动)。

图5描述不同图形显示(以及不同过程模块)可以被连接在一起以形成较高级的描述(或仿真)更多过程设备的显示的方式。在图5中所示的显示150中，过程图形100被折叠到一个框，该框有一个名称或标志以及显示为连接点的一组流输入及输出。如果需要，用户可以通过选择及(例如)双击图5的过程图形100，以扩大图5的过程图形100为图4中所示的过程图形100。此外，其他折叠图形显示152及154被描述为经由输入流元件156及158，被连接到基进料、酸进料及水进料、以及冷却水进料。过程图形显示100的流输出136被连接到一个白醋存储槽162的一个流输入160。以同样的方式，过程图形显示152及154的流输出分别被连接到麦芽醋存储槽163及酸浸醋存储槽164的流输入。如将可了解的那样，过程图形152及154被配置为分别提供制造麦芽醋及制造酸浸醋的过程设备部分的图形；而且，关于过程设备的这些部分的数据及图形视图可以通过扩大这些显示来观察。

然而，图5描述，过程设备的不同图形部分可以经由流元件之间的连接相互连接在一起。明确地说，流元件可以被包括于一个显示内，以定义与连接元件有关的起始特性。此外，流元件可以被使用为显示之间的连接点。对于这些显示之间的表外连接，用户可以点击该流，以即刻动用包含参考连接的有关显示。因此，一般而言，流元件的质量/组成通常将用于定义过程输入(即：起始进料组成、等等)的起始特性，或用于定义另一显示上的流连接的链接。可以在质量/组成流元件的输入或输出上进行连接。对于流元件，用户一般可以配置流名称(在系统内应是唯一的)、流特性(如果没有参考输入或输出连接)、流的不同元件的质量分数(如果流是由超过一个元件组成)、压力或质量流量、温度、比热、密度、规定的连接类别(管、管道、传输器)以及参考输入流(如果用于存取另一显示的流)。同样地，能量流元件可以用于定义与过程输入(例如BTU/hr传导、等等)有关的起始能量，或用于定义另一显示上的流连接的能量特性的链接。

虽然图5描述使用流来互连不同的折叠图形显示，相同程序可以用于互连不同过程模块(及描述其互连)。明确地说，过程模块可以被折叠，以描述一个名称，而流元件输入及输出以及这些折叠过程模块可以通过使用不同过程模块的流输出及流输入之间的通信连接或链接的描绘，交互地联系或连接到其他过程模块。

图6描述与图4的图形显示100对应的一个过程模块100a。如将可看见的那样，过程模块100a包括表达图4中的图形显示描绘的每个物理元件的智能对象仿真的模块。为了便于了解，图6中对应于图4中的元件的每个仿真模块被指定以相同的参考号码后加一个字母“a”。因此，图6的混合器仿真模块108a是与图4中描绘的混合器108对应的仿真。同样地，阀仿真模块106a、112a、及118a对应于并分别交互连接到图4中描绘的阀106、112及118。

图6的过程模块100a因此包括图形显示100中描绘用于每个元件的一个过程仿真元件(可以表达为与一个智能过程对象有关或由一个智能过程对象指定的一个功能块)，而且这些仿真模块通过使用图形显示100内指定的连接元件，以图形显示100内指定的方式互连。如果需要，过程模块100a可以在图形显示100创建后或甚至可以在图形显示100创建时，被自动地创建。

如以上所述，过程模块100内的每个过程仿真元件包括仿真功能性(例如计算法则、规则、传递功能、等等)，仿真功能性是以用于过程的机械设备的行为以及在这些仿真元件的输入处的物料流的性质为基础。这些仿真在图6中被描述为每个处理、执行器及传送器元件内的仿真(SIM)模块。这些设备的动态及对流产生的效果可以藉而在过程模块100a内建模或仿真。与执行器和处理元件有关的仿真模块可利用的有些可能特性可以是出口温度(根据入口温度、流量及热容量)、出口流量(根据入口质量流量及元件内的累积)、出口压力(根据假设的横跨该单位的压力下降或下游压力)、以及出口组成(根据完全混合及入口组成)。当实施传统计算时，与出口特性有关的内置动态可以根据(例如)对过程输入内的改变的“一阶加死区时间响应”。如果需要，用户可以指定与每个计算特性有关的死区时间及滞后。对于过程测量元件(例如传送器及开关)以及连接元件，可以假设没有引入动态到参考特性。然而，如果需要，过渡及其他特性可以建模。然而，在许多实例中，得自上游连接的特性可以即刻反映于下游连接。

使用过程模块100a，可以仿真过程图形100内描绘的设备的部分的操作。这个仿真与显示100结合，这是由于得自过程模块100内的仿真元件的值可以自动地传输到和显示在图形显示100的图形以及用于控制模块。同样地，培训指导员可以使用显示来实现或改变过程模块100a执行的仿真的特性。

如果需要，可以通过为测量及执行器元件的输入/输出(I/O)定义参考，然后使用这些参考来自动创建目前在HYSYS(例如)中使用的分布式控制系统(DCS)界面表，将高保真仿真(例如HYSYS、CAPE等提供者)添加到仿真设置，以执行仿真中的输入/输出(I/O)。可以为可能用于构建高保真过程仿真的每个HYSYS(或其他高保真仿真)元件定义标准处理元件模板。这个高保真仿真165在图6中被描述为交互连接到过程模块100a。在这个实例中，用户可以选择禁止过程模块100a中的每个仿真元件中提供的仿真，而却使用高保真仿真165提供的仿真参数。用户可以通过启动一个开关166(可以是设置于过程模块100a内的电子开关、标志、等等)指定使用高保真仿真165。

一般而言，在开关166被设置为使用高保真仿真165时，过程模块100a内的有关仿真功能块担当阴影模块，也就是：它们的仿真计算法则仿真(SIM)模块没有被执行，而模块参数却由高保真仿真165读取和撰写。然而，过程模块100a内的模块还是传输相同的参数和其他信息到过程图形及控制模块，并从过程图形100(最终用于高保真仿真165)和控制模块29接收信息。

如将可了解的那样，以这种方式使用过程模块，提供了一种容易而方便的、以操作员、工程师等人员(即：使用与过程模块100a有关的过程图形显示100)可以观察的方式、在过程设备内连接高保真仿真包(软件产品)的方法。明确地说，过程模块的流参数可以连接到或与高保真仿真中建模的流联系，而且过程模块内的路径可以自动结构化或与高保真仿真内的路径联系。实质上，过程模块在这个实例中被用为变量或数据占位符，变量或数据占位符提供了便利的将高保真仿真包内的数据映射到用于过程设备控制及仿真环境的控制模块和图形显示的方式。

此外，过程模块及有关图形显示减少或消除为高保真仿真提供个别显示的需要，而高保真仿真现时典型地是由高保真仿真提供者向用户高价提供。反之，由于过程模块已经与图形显示联系，在过程模块被连接到高保真仿真包时，图形显示可以用于提供高保真仿真包所计算的信息给用户，并使得用户或操作员可以操纵对高保真仿真包的输入。此外，由于过程模块交互地连接到控制模块，高保真仿真包生成的参数或数据可以用于控制模块，以执行在线控制活动。以这种方式使用过程模块，高保真仿真包除了可以与控制模块结合外，还可以与控制模块同时被执行。

如将可从以上讨论了解的那样，过程模块和图形显示可以以集成方式创建及运行，以提供过程设备10的部分的操作员视图，连同仿真图形显示描绘的过程设备操作的过程模块。过程模块和图形显示还可以方便地与一个或更多对过程设备的局部或部分执行控制活动的控制模块结合(例如交互地连接)。因此，图1中所示的控制模块29可以交互地与图1中描述的一个或更多过程模块39或图形显示35结合。当然，除了图1中所示的之外，如果在任何特定情况必要或需要，控制模块29、过程模块39、及图形显示35可以实施于设备10内的任何其他计算机或设备。

图7A及7B更详细地描述一个控制模块29、一个过程模块39、及一个图形显示35的结合。明确地说，图形显示35包括一个阀180，阀180连接到一个循环槽182的输入和一个泵184，连同一个阀186，阀186与循环槽182的输出相连。元件180-186经由管连接元件(未标注)连接在一起，而流元件在图形显示35的输入及输出被提供，以定义在这些点的物料流。

由于图形显示35的配置，过程模块39(可以与图形显示35同时创建)包括过程仿真元件，其形式为对应于图形35中描绘的物理元件的一个阀元件180a、一个槽元件182a、一个泵元件184a、及一个阀元件186a。控制模块29(其控制至少一些与图形显示35有关的或在图形显示35中描绘的物理元件)包括一组互连的功能块，这些功能块提供图形显示35及过程模块39描绘的元件内的控制，或提供与图形显示35及过程模块39描绘的元件有关的控制。在这个例子中，控制模块29包括两个控制回路190及192。第一控制回路190有一个模拟输入(AI)功能块(该模拟输入[AI]功能块接收有关流到槽182的流体流量的流输入信息)、一个比例积分微分(PID)控制功能块(该功能块执行比例积分微分[PID]控制)、及一个模拟输出(AO)功能块(该功能块操作阀180以实现需要的物料流到槽182)。同样地，控制回路192包括一个模拟输入(AI)功能块(提供有关槽182内的一个物位传感器测量的槽物位信息)、一个比例积分微分(PID)控制功能块、及一个模拟输出(AO)功能块(从比例积分微分[PID]控制功能块接收控制信号，以操作阀186，实现槽182内液位的控制)。控制模块29也包括一个离散输入(DI)功能块，离散输入(DI)功能块显示(例如)泵184的开/关状态或操作，而且如果需要，可以被控制回路190及192用于对槽182执行控制活动。

如将可了解的那样，任何图形显示35、过程模块39及控制模块29内的任何元件可以(经由有关的通信标签)与这些元件中的其他元件通信，以在这些不同实体之间来往提供信息，藉而提供更好或加强的控制、仿真及操作员显示，如以下将作更仔细说明的那样。例如，如图7B中所示，回路190的比例积分微分(PID)控制块可以被配置为向图形显示35提供信息，以显示比例积分微分(PID)控制块当时使用的流量设定点，或可以从图形显示35读取将用于控制模块29的设定点(如这些元件之间的箭头线显示者)。同样地，过程模块39的槽元件182a可以提供仿真输出到过程控制模块29的控制回路192的模拟输入(AI)功能块，以显示元件182a内的仿真计算法则确定的槽仿真物位。这个槽仿真物位也可以在图形显示29上被描述为供操作员观察的附加信息。

如果需要，控制回路192的模拟输出(AO)模块可以向图形显示35的阀186提供信息和从图形显示35的阀186接收信息。此外，控制回路192的模拟输出(AO)功能块可以被配置为提供其控制输出到过程模块39的阀元件186a。既然这样，阀元件186a可以对阀位置的预测值与控制回路192中测量的实际阀位置进行比较，以确定物理元件中是否存在任何故障。在差异超过某个数量的情况下，过程模块39可以包括在图形显示35上生成警告或警报、显示过程设备内的潜在问题(例如故障传感器等等)的软件。亦如图7B中所示，阀元件186a可以提供仿真测量或参数到图形显示35，以向操作员显示或提供。该仿真测量或参数可以显示来自阀186的仿真或预测流、或任何其他与阀186有关的仿真参数。当然，任何其他需要的信息或数据，包括实际测量数据、仿真数据、或图形显示数据，可以被提供给图形显示35、过程模块39及控制模块29中的元件，以提供更好或增强的控制、仿真或显示。

一般而言，结合过程模块和控制模块、以及图形显示(如果需要)有许多优势。在一个以上所述的实例中，过程模块执行的仿真可以对仿真或预测测量、参数或其他过程值与控制模块提供的测量或计算参数进行比较，以探测系统内的潜在问题。例如，过程模块39计算的流自阀的流量和在过程内测量的流自阀的流量之间的巨大差异，可以是生成警告、显示存在一些设备问题的理由。相反地，在控制模块29知道故障传感器或其他元件不再能起作用或可供控制模块利用的情况下，控制模块29可以使用仿真参数来提供加强控制。既然这样，控制模块29可以在不需要操作员参与或不需要停止过程的情况下、自动地以过程模块开发的仿真输出取代测量值或参数(可能已知为故障，可能状态不良、等等)。此外，在同一显示上显示仿真及实际控制数据可以帮助操作员或用户探测设备内的问题，对仿真模式有用、对执行更好的设计活动等等有用。

图8是一个更详细的图，显示一个控制模块200可以交互地与过程模块202(藉而同与过程模块202有关的任何图形显示)结合的方式。图8中的控制模块200包括三个模拟输入(AI)功能块204、205及206，其输出被连接到一个控制功能块207，控制功能块207可以是(例如)多输入/多输出控制块，如模型预测控制(MPC)功能块。控制块207的三个控制输出被传送到三个模拟输出(AO)功能块208、209及210的控制输入，模拟输出(AO)功能块208、209及210可以控制(例如)过程内向混合器提供不同流体的阀。

过程模块202与由控制模块200控制混合器和阀的过程的部分有关。明确地说，过程模块202有阀(执行器元件)211、212及213，它们仿真流向混合器元件214的三个流(过程模块202左边的箭头描绘者)的流量。一个阀元件215仿真从混合器元件214流出的流体流量，以定义过程模块202右边的输出流，一个传送器元件217可以显示(或仿真)从混合器元件214流出的流体的测量组成。将可注意到，为求清楚起见，连接元件在过程模块202中以简单线段描述。

在这个实例中，模拟输出(AO)功能块208-210可以控制过程设备中的阀211-213(过程模块202中)的操作，而对模拟输入(AI)功能块204-206的控制输入可以由过程设备中的一个组成传感器、一个流量传感器或其他传感器提供，传感器被描绘为传送器217(过程模块202中)。

如将可看见者，过程模块202及控制模块200内的逻辑元件可以交互连接，使得可以以需要或有用的方式从过程模块202提供信息到控制模块200，反之亦然。在一个实例中，一个通信连接(以虚线218表示)可以被配置于过程模块202的传送器元件217的输出(其显露混合器214中的材料组成的仿真测量)及过程控制模块200中的模拟输入(AI)功能块206的仿真输入(SIM_IN)之间。照这样，混合器214内的流体位平的仿真测量被提供给模拟输入(AI)功能块206，(例如)因某些原因，造成在该功能块的控制输入(IN)的信号的状况不良或已知有故障时，模拟输入(AI)块206可以使用这个仿真输入。照这样，在实际物理测量无效或不可获得时，模拟输入(AI)功能块206还可以提供与模拟输入(AI)功能块206有关的近似测量值，藉而使控制模块200能在传感器存在故障的情况下继续运行及提供控制。这个连接也可以使控制模块200能以仿真模式运行，在仿真模式中，有效仿真数据(仿真过程模块202提供者)在离线操作员培训时被使用或用于测试控制模块200。

作为选择，或此外，一个通信连接(以虚线219表示)可以被配置于过程控制模块200内的模拟输出(AO)功能块208的输出和阀元件211的输入(建模由过程设备中的模拟输出[AO]功能块208控制的实际阀)之间。这里，阀元件211可以使用得自实际阀或发至实际阀的数据，以确定仿真数据(即：阀元件211的仿真[SIM]块计算的测量及参数)是否正确或与用于实际控制例程200的数据匹配。如果存在有效差异，过程模块202可以生成警告或警报、显示潜在问题，或可以使用实际数据在过程模块202内提供更好或更准确的仿真。例如，阀元件211可以使用模拟[SIM]块内有关阀元件211的位置的实际控制数据、在仿真中反映实际阀位置。当然，可以对过程模块202和控制模块200的元件之间进行其他连接，在这两个模块之间的任一方向提供数据流，以执行加强控制及/或仿真。此外，来自过程模块202或控制模块200的任何数据可以经由与过程模块202有关的图形显示，自动地提供给操作员。

如果需要，过程模块可以在过程控制网络或过程设备内提供及仿真多余功能。明确地说，过程模块可以仿真设置于过程设备内的实际多余元件(例如多余设备、多余控制块、等等)的操作，而且可以探测或仿真实际多余元件的操作(例如在备份多余元件应接替时、等等)。此外，如果需要，过程模块连同其仿真能力可以被使用为过程设备内的一对多余元件。既然这样，在主要(及实际物理)设备发生故障或问题时，过程模块(或其任何部分)可以以一个备份设备操作，以提供备份或多余数据(信号、计算、等等)。既然这样，发挥多余元件作用的过程模块可以以任何已知方式、与控制模块(执行控制或传感操作)交互连接，以提供多余性能。在过程模块以上述方式被连接到一个或更多高保真仿真包时，这种在过程设备内使用过程模块为多余元件的方法特别有用。

将可了解，此内描述的智能过程对象、图形显示元件及过程模块的功能性可以在操作员工作站20运行，而且不需要被下载到或配置于设备10内的控制器、现场设备、等等之内，这使得功能性更容易实施、观察、更改、等等。此外，这个功能性使得系统级确定比在过程设备、控制器等内更容易作出，这是由于系统级的设备信息典型地可以在操作员工作站20获得，尤其可以在执行引擎48获得，然而所有这些信息并非典型地可以在过程设备10内的每个控制器及现场设备获得。然而，虽然这么做有优势，一些与过程模块有关的逻辑(如原始逻辑)可以嵌入过程设备内的装置、设备及控制器。使用智能过程对象来创建集成过程控制模块及图形显示使得执行引擎48能(例如)自动地探测泄漏及以最小量的用户配置活动产生智能警告，以在工程设计和操作员培训时计算及跟踪设备10内的流量及质量平衡、跟踪设备10内的耗损、及为设备10提供高级诊断、以及仿真设备10的操作。

图9描绘在一个有分布式控制策略的过程设备内结合执行引擎48和过程模块及其使用的图形显示的一种可能方式。如图9中所示，由过程模块创建或与过程模块有关的显示级定义220在执行引擎48执行时向操作员提供显示，并且被提供给控制配置数据库及工程工具222，它们可以在控制策略文档内以任何期望的方式使用及组织这些显示级定义。与配置数据库及工程工具222有关的数据存储可以包括或涉及许多计算机可读介质中的任何计算机可读介质，其任何部分也可以用于存储其他与披露系统有关的数据或实体。过程计算法则224可以在运行时间之前被连接到这些显示级定义，然后显示级定义和向着显示级定义的流量计算法则可以被实例化及被提供到图形显示/过程模块运行时间环境226(可以以一个或更多执行引擎48的形式实施在一个或更多工作站)。图形显示/过程模块运行时间环境226使用一个“下载脚本句法分析程序”(Parser)228，以在执行时分析代码(即：正好及时执行对象代码转换)及使用一个规则基执行引擎230来执行流量计算法则或执行其他提供给显示级或向着显示级的规则基程序。在这个过程时，图形显示/过程模块运行时间环境226可以与控制模块运行时间环境232通信，控制模块运行时间环境232可以在与过程有关的控制器及现场设备中执行，以提供数据或信息给控制模块运行时间环境232或从控制模块运行时间环境232存取数据或其他信息。当然，图形显示/过程模块运行时间环境226可以使用任何期望或预配置通信网络(如图1的以太总线24)、与控制模块运行时间环境232通信。此外，此内描述的将图形显示、过程模块及控制模块结合到标准过程控制系统或过程设备中的其他方法，也可以使用。

如将可从以上讨论了解的那样，过程模块和图形模块可以以集成方式创建及运行，以提供过程设备10的部分的操作员视图，连同一个仿真图形显示描绘的过程设备的操作的过程模块。如以上所述，过程模块及图形显示还可以与对过程设备的有关部分或局部执行控制活动的一个或更多控制模块结合。因此，图1中所示的控制模块29可以交互地与图1中所示的一个或更多过程模块39及图形显示35结合。当然，除了那些在图1中描述者外，在任何特定情况需要或必要时，控制模块29、过程模块39、及图形显示35可以实施于设备10内的任何其他计算机或设备。

在每个过程模块可以包括分析功能性(如以上所述)的同时，过程模块、图形显示、及控制模块也可以与数据分析功能性结合，以自动化及支持在线监控操作过程。例如，被指令对一个过程设备的一部分及任何数目的、与其结合(如操作地或交互地于其连接)的图形显示及控制模块进行建模的一个过程模块，可以与一个或更多数据分析模块或系统结合，以监控过程设备该部分的操作。如以下所述，数据分析模块或系统可以提供或实施统计分析及分级(例如辨别、专家、或其他规则基)分析(或其他逻辑)，以协助涉及过程设备的特定部分局部的不正常情况的探测、预测及/或其他管理。为达到这些目的，统计及分级分析可以(例如)由统计、分级及其他工具实施，这些工具可以使用过程模块提供的仿真模型数据，以及从与过程模块有关的过程设备内的物理实体(例如现场设备)获得或传送的实际过程测量数据。然后，可以对模型数据及过程测量数据进行比较，以生成(例如)错误数据，错误数据由统计分析工具处理，生成适合被受指令探测或预测不正常情况的分级工具分析的输出数据。如果探测到数据模式或其他条件显示特定的不正常情况，则分级工具可以执行或实施(例如)对应探测条件或情况的操作员警告、或更改用户界面显示以提供探得不正常情况的显示。由于过程模块、分析模块、图形显示及控制模块的集成性质，涉及提供警告(或其他显示)的用户界面显示可以对应同一操作员用户界面及其他用于监控过程控制系统的用户界面。因此，运行时间环境226也可以包括和涉及分析功能性的实施、连同任何对应警报、警告等的表达。作为选择，或此外，此内描述的分析功能性可以在与运行环境226分离的环境内实施，并可以经由与运行环境226分离的环境表达。无论这样或那样，过程模块和分析模块的集成性质也可以涉及在以上有关过程模块的描述中提及的智能过程对象内实施分析功能性。

图10是一个原理框图，显示与一个实例一致的一个范例系统300，其中一个过程模块304与有一个或更多提供统计及/或分级功能性的单位(如专家模块310)的一个分析模块308结合。过程模块部分304包括一个阀模块312、一个槽模块314、一个泵模块316、及一个阀模块318。阀模块312的一个输出被连接到槽模块314的一个输入，泵模块316的一个输入被连接到槽模块314的一个输出。泵模块316的一个输出被连接到阀模块318的一个输入。阀模块312的一个输入和阀模块318的一个输出被连接到流元件(未标注)。阀模块312、槽模块314、泵模块316、及阀模块318经由管元件(未标注)被串联连接。

分析模块308可以提供一个专家或辨别分析工具或系统(或其他分级功能性)，以通过使用来自过程模块304内的模块的至少过程及/或仿真数据、帮助探测及/或管理与过程模块304内的模块有关的至少一些物理元件的不正常情况。换句话说，专家、辨别或其他分级分析可以通过使用来自过程模块304的至少数据，帮助探测、预防及/或管理过程设备内的实际不正常情况。此外，专家、辨别或其他分级分析可以帮助探测及/或管理与过程模块304内的模块有关的至少一些物理元件的不正常情况，或帮助探测及/或管理与过程模块304内的模块有关的至少一些物理元件的仿真显示的、或与至少一些物理元件有关的仿真显示的不正常情况。照这样，专家、辨别或其他分级分析可以(例如)帮助探测及/或管理过程设备内的仿真不正常情况。这对于配置及/或设计控制系统、安全系统、警告系统等等及/或培训操作员，可以很有用处。使用过程模块304的仿真功能性也可以支持探测、防止、及/或管理不是直接在过程设备内测量而得的过程参数显示的不正常情况。例如，过程模块304的仿真功能性可以根据从操作过程获得的过程测量集合，生成显示不可测量过程参数的模型数据。不可测量过程参数事实上可以显示过程未来的操作状态。照这样，分析系统308可以有能力根据过程模块304提供的仿真模型，预测不正常情况。

在图10中所示的范例中，分析模块308包括一组应用规则324和应用这些规则的专家引擎326。规则324可以代表(例如)直觉推理法或“经验规则”，它们指定在不同情况应执行的行动。典型地，一个规则可以包括一个“如果”部分，“如果”部分指定促成该规则被应用的一个特定事实集合。此外，规则也包括一个“则就”部分，“则就”部分指定在规则的“如果”部分被满足的情况下应采取的行动。经常地，规则324可以被配置为探测与过程模块有关的不正常情况。在这些实施中，应采取的行动可以涉及通知人员不正常情况已经发生或正在发生。因此，规则324可以显示应采取的行动，例如生成一个警报或警告、在操作员屏幕显示通知、发送电子邮件、发送传呼到传呼机、发送文字信息到移动通信设备、等等。同样地，规则324可以显示应采取的行动，如筛选警报或警告。例如，潜在问题可以导致生成大量有关设备、测量、参数等的警报或警告。分析模块308可以用于帮助筛选这些作为结果的警报或警告，以使它们不至隐匿潜在问题。应采取的行动可能与纠正不正常状况及/或减轻其效果有关。因此，规则324也可以显示应采取的行动，如重写控制信号值、重写设定点值、更改设备设置、关闭设备、等等。

专家引擎326可以对应用于与过程模块304有关的数据的规则324进行评估。例如，专家引擎326可以分析过程模块304生成的或来自过程模块304的模型数据。例如，过程模块304内的任何元件可以与分析模块308(经由有关的通信标志)通信，以向分析模块308提供信息，藉而提供更好或加强的控制、仿真、及/或不正常情况防止。例如，槽模块314可以被配置为向专家引擎326提供过程变量(例如槽物位测量、输入流测量、等等)、警告、参数、等等。作为选择，分析模块308可以被配置为获取槽模块314的信息或获取可藉由槽模块314获得的信息。同样地，阀模块312及318可以被配置为向专家引擎326提供过程变量数据(例如阀位置、控制信号值、等等)、警告、参数、等等，或专家引擎326可以被配置为从阀模块312及318获取信息。

此外，专家引擎326可以分析其他与过程模块304有关的数据，例如与过程模块304内的过程模块有关的、过去的警告及警报、操作员行动、设定点更变、操作模式、等等(例如存储于事件录或历史数据库)、过程变量、参数的历史值、等等(例如存储于历史数据库)、过程变量、参数的未来值、等等(根据模型，如阶跃响应模型、第一主模型、等等)。此外，专家引擎326可以选择地分析其他类别的数据，例如与其他过程模块有关的数据、与过程模块304中没有描绘的设备有关的数据、等等。

专家引擎326可以包括(例如)CLIPS专家系统工具、及/或任何其他适合的现成或专用专家系统工具。因此，本行业的普通技术人员将能认识到CLIPS专家系统工具并非必需。虽然在图10中专家引擎326被描绘为分析模块308的一个元件，专家引擎326可以与分析模块308分开。例如，专家引擎可以应用与各个过程模块有关的多个专家模块的规则。现在参考图2，执行引擎48可以选择地包括一个或更多专家引擎326。

此外，虽然图10中的分析模块308被描绘为与过程模块304分离，分析模块308可以结合于过程模块304内。作为一个例子，规则324可以是过程模块304的部分，专家引擎326可以与过程模块304分离。更普遍的是，专家引擎326的配置及显示规则324的数据可以以任何期望方式或数据结构被存储于一个或更多计算机可读介质，包括(例如)配置数据库及工程工具222(图9)、过程历史数据库、等等。

在替代性的实例中，分析模块308包括一个或更多其他类别的分级功能性、工具、元件、等等。以上有关专家引擎326及专家规则324的实施及结合不限于涉及专家、专家系统、专家规则、或专家引擎的实例。

现在揭示有关过程及分析模块的结合及互动的进一步详情。如以上所述，过程模块可以包括多个互连的过程对象，这些互连的过程对象协力帮助表达过程设备内的过程实体、逻辑实体、单位、等等。亦如以上所述，智能过程对象包括在智能过程对象、非智能过程对象、控制模块、过程图形等之间传输数据的输入及输出；其中传输的数据是由智能过程对象生成。因此，过程模块可以提供单一对象，因而可以从与过程设备的一些物理或逻辑单位有关的许多设备获得多种数据。此外，由于过程模块304与分析模块308结合于系统300中，专家系统可以比过去的专家系统更容易地被配置及结合。例如，过程模块304可以自动地向分析模块308提供它的一些或所有模型数据。另一方面，在过去使用专家系统的过程系统中，操作员必须人工地确定及配置应向专家系统提供的数据，因此相当费时。同样地，由于过程模块(例如过程模块304)可以附带有关过程图形，所以如果可以参考过程图形来执行配置，它可以使得配置专家模块较为容易。此外，由于过程模块304可以提供建模及/或仿真功能性，分析模块308可以使用这些功能性，方便地存取过程模块304生成的数据。此外，附带有关专家规则或其他分析工具的过程模块分级可以被创建。例如，可以为过程模块分级配置分析工具的默认规则或默认标准。于是，在创建过程模块分级时，可以为过程模块分级提供有默认规则或默认标准的集成分析模块。然后，如果需要，(例如)用户可以更改默认规则或仅仅使用默认规则于过程模块实例。这些及其他配置能力可以经由一个或更多配置应用程序提供，如经由配置应用程序38(图2)提供。

过程模块304及/或过程模块304内的过程对象可以包括附加参数，以支持其与分析模块308的结合。例如，一个或更多过程对象可以包括参数，或现有参数可以被更改，以显示是否有故障(例如测量的故障)。例如，分析模块308可以确定传感器有故障，然后可以更改过程模块304以显示与传感器有关的测量可能有故障。这些数据可以被其他过程模块、控制模块等使用。同样地，这些数据可以反映在过程模块的过程图形，以向操作员显示探得故障。一般上，分析模块308的内部状态、规则评估、等等生成的输出可以被显露为过程模块304的参数及/或过程模块的过程对象的参数。因此，这些显露参数可以被引用于过程模块、其他模块、等等的过程图形。

此外，一个或更多过程对象可以包括参数，或现有参数可以被更改，以许可警报及/或警告的筛选。同样地，过程模块304可以包括参数，或现有参数可以被更改，以许可警报及/或警告的筛选。例如，分析模块308可以探测与过程模块304有关的潜在问题，而且可以更改过程模块304，以筛选可能因潜在问题而生成的但没有明确地显示潜在问题的警告。如以上所述，这种警告筛选可以帮助防止潜在问题被隐匿。

现在参考图1及图10，专家规则324(除了分析模块308的其他元件及方面以外)可以被存储于配置数据库28。照这样，规则324可以使用标志及/或重叠来参考过程模块304、过程的元件，或其他过程模块的元件，如特性、参数、模式、状态、等等。此外，如果过程模块304已经被配置工程师更改、更新、重新命名、等等，分析模块308还是可以使用标志及/或重叠从过程模块304参考信息。同样地，如果分析模块308参考的参数已经被配置工程师删除，配置软件可以警告配置工程师该参数已经被分析模块308参考。因此，一般上，结合分析模块308及过程模块304及/或存储专家规则324于配置数据库28可以帮助使专家规则324随着过程设备的配置更变，保持为最新。此外，许多配置数据库使用版本控制技术来跟踪配置的版本。因此，如果规则324被存储于配置数据库28，规则324的版本可以被跟踪。

现在参考图9及图10，与过程模块有关的分析模块可以被提供给控制配置数据库及工程工具222，控制配置数据库及工程工具222可以在控制策略文档内以任何期望方式使用分析模块。专家规则324可以在运行时间之前与显示分级定义联系，然后显示分级定义及向着显示分级定义的专家规则可以被实例化及被提供给图形显示/过程模块运行时间环境226(可以在一个或更多工作站内以一个或更多执行引擎48的方式实施)。专家规则可以被(例如)图形显示/过程模块运行时间环境226实施的专家引擎或规则基执行引擎230应用。在这种实施中，分析模块308可以存取范围广泛的实时数据(以及选择地存取非实时数据)。例如，如果操作系统— —如MicrosoftWindow操作系统的Vista版本(代号“Longhorn”)— —被使用，分析模块308可以存取多种数据来源通过服务提供的实时及非实时数据。

此外，其他模块可以存取分析模块308的状态、参数、特性、输出、等等的实时值。例如，可以根据得自一个或更多分析模块308的数据，更改显示在操作员工作站上的过程图形。作为另一个例子，如果一个分析模块308确定一个传感器有缺陷，显示于操作员工作站上的过程图形可以被更改，以显示有缺陷的传感器。例如，传感器的描绘的一个颜色可以被更改，传感器的描绘可以忽明忽灭，一个窗口可以被显示于临近传感器的描绘处，显示该传感器可能有缺陷、等等。此外，(例如)分析模块308可以生成警报及警告，而且可以筛选其他模块的警报及警告。此外，如果操作系统— —如MicrosoftWindow的代号为“Longhorn”的操作系统的版本— —被使用，分析模块308通过服务向其他模块提供数据。

此外，操作员可以在运行时间检查及/或更改一个或更多分析模块。例如，操作员可以在运行时间更改过程图形，以观察分析模块308的附加参数、状态、模式、等等。同样地，操作员可以在运行时间更改规则324或更改分析标准及分级逻辑。例如，操作员可以添加附加规则、更改规则、删除规则、禁止及/或启动规则、等等。

一般上，用于配置分析模块(如分析模块308)的用户界面可以包括可供操作员使用的预定规则或标准集合。例如，预定规则可以包括预定事实模板及应对事实采取的行动的对应行动模板。例如，事实模板及行动模板可以被提供给特定过程设备实体或单位，例如发热器单位。如果用户决定使用一个特定事实模板或一个特定行动模板于一个发热器过程模块，一个分析模块配置应用程序可以自动地创建一个对应该事实模板及行动模板的规则或标准。此外，该规则或标准可以自动地向着过程模块内的正确过程对象。此外，用户可以被允许更改预定规则及/或创建新规则。例如，操作员可以被允许浏览及选择与过程设备有关的事实。此外，用户可以被允许创建适合CLIPS专家系统工具或一些其他适合的分级工具的评估的新规则。

此外，用户界面可以允许用户在操作时观察分析模块308的操作。例如，规则324指定的事实可以在专家模块被执行时向用户显示。此外，用户可以更改及/或指定这些事实，以观察分析模块308对应这些事实的操作。此外，(例如)用户界面可以允许用户在规则内插入断点，使得分析模块308在断点的状态可以被观察。

图11是一个范例显示340，显示340可以被分析模块配置应用程序用于促进分析模块的专家元件的配置。显示340包括一个存储部分344、一个实例部分348、及一个信息部分352。存储部分344可以包括可以用于创建规则实例或其他分级标准的模板的显示。模板可以包括事实模板及行动模板。例如，事实模板可以用于创建规则的“如果”部分，而行动模板可以用于创建规则的“则就”部分。为创建一个事实的一个实例或一个行动的一个实例，  (例如)用户可以从部分344拉一个事实或实例模板，并将它放置于部分348。

如果用户选择部分344或部分348内的一个特定事实、事实模板、行动、或行动模板，有关选择事实、事实模板、行动、或行动模板的附加信息可以被显示于信息部分352内。该信息部分可以允许用户更改显示信息。因此，用户可以更改选定事实、事实模板、行动、或行动模板。

图12是一个范例显示360，显示360可以用于定义事实模板。显示360可以包括一个用户界面机制362(例如一个文字框或类似者)，以便为该事实模板创建一个名称，以及一个用户界面机制364(例如一个文字框、一个下拉菜单、一个使弹出窗口被显示的按钮、等等)，以在与事实模板有关的过程设备内选择一个逻辑面积。显示360也可以包括一个用户界面机制366(例如一个文字框、一个下拉菜单、一个使弹出窗口被显示的按钮、等等)，(例如)以允许用户选择将与该事实模板有关的一个特定过程模块或过程模块分级。同样地，显示360可以允许用户通过一个用户界面机制368，选择一个特定过程模块；以及通过一个用户界面机制370，选择该过程模块的一个特定参数。

图13是一个范例显示380，显示380可以用于定义规则(或其他分级标准)模板。显示380可以包括一个用户界面机制382(例如一个文字框或类似者)，以便为该规则模板创建一个名称，以及一个用户界面机制384(例如一个文字框、一个下拉菜单、一个使弹出窗口被显示的按钮、等等)，以在与规则模板有关的过程设备内选择一个逻辑面积。显示380也可以包括一个部分386，以允许用户定义该规则模板的“如果”部分。同样地，显示380可以包括一个部分388，以允许用户定义该规则模板的“则就”部分。用户可以使用一个句法(例如用于CLIPS或用于任何其他适合的专家系统者)来定义“如果”及“则就”部分。按钮390可以被提供以协助用户更迅速地创建规则模板。

分析模块可以被分配到过程设备内的特定节点(例如工作站、控制器、等等)，以用于执行。因此，分析模块被执行的节点可以相同于或不同于分析模块被配置的节点。在一个实例中，分析模块被分配到与过程模块有关的同一节点。作为选择，分析模块及过程模块可以被分配到不同节点。作为另一例子，通过使用图形技术，可以将分析模块分配到节点。图14是一个范例显示400的一个部分，显示400可以用于分配分析模块给过程设备10内的特定节点(例如工作站、控制器、等等)执行。该显示包括一个探测器部分404及一个信息部分408。探测器部分404包括一个树结构412，树结构412可以包括文件夹416及418，文件夹416及418对应于过程设备10内的工作站。文件夹418包括一个分析模块文件夹420。通过拉一个与分析模块对应的项目到文件夹420或文件夹418、可以将一个分析模块分配到对应于文件夹418的节点。作为选择，同样地通过拉一个与分析模块对应的过程模块项目、可以将一个分析模块分配到期望的节点文件夹。

如以上所述，来自过程模块的数据可以被提供给与过程模块结合的分析工具。本行业的普通技术人员将可了解，来自过程模块的数据在被提供给分析工具或其他逻辑分析单位之前被处理、分析、等等。例如，图15是一个范例系统500的一个原理框图，在系统500中，一个过程模块502与一个分析模块504结合。分析模块504可以包括一个统计分析工具或模块506、一个专家工具或模块508、以及一个辨别分析工具或模块509。统计分析工具506将在以下更详细地讨论。专家及辨别分析工具508及509可以包括各自的引擎及标准集合，类似于以上有关图10的讨论。作为选择，或此外，专家及辨别分析工具508及509可以由一个或更多普通执行引擎实施。无论如何，专家及辨别分析工具508及509可以包括或存取配置数据以用于分析，这可能因而包括或定义规则或其他分级标准的集合。

统计分析工具506也可以由专用执行引擎或普通执行引擎实施。无论由何者实施，统计分析工具506都可以包括或存取在统计分析时使用的配置数据。

一般上，以上所作有关图10中所示的系统300的特性、方面及其他细节的描述及描绘也可以适用于分析模块504，不论分析模块504是否包括专家功能性。因此，即使如果分析模块504只是包括(例如)统计分析工具506，分析模块504或统计分析工具506与系统500的其他部分被配置、存储、实施、结合、等等的方式可以类似于或遵循图10中所示的分析模块308的配置、功能性、等等。此外，整个分析模块504或其任何部分或元件可以被配置为过程模块502的一部分，而(例如)过程模块502内的过程对象的实施涉及或包括任何期望程度的统计及/或专家分析。

过程模块502可以包括以上描述的有关过程模块39(图7B)的所有功能性，此外，过程模块502可以与类似于控制模块29(图7A)的一个控制模块510结合。在执行时，过程模块502及控制模块510可以实施图7B中所示的通信。照这样，过程模块502从过程设备接收过程测量，这可能但不一定涉及由过程控制模块510(或，更普遍的是，过程控制系统)处理的中间步骤。过程模块502在过程操作时接收过程测量，而其仿真模型功能性是以显示操作过程的最新数据为基础，而且由操作过程的最新数据更新。过程模块502与过程控制模块510之间的通信在图15中被示意性地显示为双向箭头，这些箭头可以代表如图7B中所示的模块的特定元件或对象之间的通信、数据分享、等等。

统计分析系统506可以使用“多变量统计过程控制” MSPC)技术，以促进探测、分离、预测或防止不正常情况，例如过程及测量故障。用于“多变量统计过程控制”(MSPC)技术的两项统计投影技术即“主要元件分析”(PCA)及“偏最小二乘法”(PLS)分析，已经被开发，以应对过程行业的需求。统计分析工具506可以使用“主要元件分析”(PCA)及“偏最小二乘法”(PLS)分析其中之一或两者，或可以使用一个或更多其他技术。此外，与“多变量统计过程控制”(MSPC)同时用于故障分析的两项分析是“平方预测误差Q”(Square Prediction Error Q)(模型匹配欠缺的一个测量)及“Hotelling’s T2”(“主要元件分析”[PCA]模型内的变化的一个测量)。因此，统计分析系统506可以选择地采用使用“平方预测误差Q”(Square Prediction Error Q)及/或“Hotelling’s T2”的技术。作为选择，或此外，统计分析工具506可以支持其他用于评估或处理统计处理结果的技术，例如通过生成用户界面显示、供操作员或其他用户直接评估。这些界面显示可以在统计处理生成数据的情况下，通过包括或涉及任何适合形式的统计分析的图形描绘，支持非自动化分析。在图15所示的范例中，显示包括通过一个用户界面提供的一个绘图511、一个条线图512、以及一个图表513。这些显示可以使用以上所述的任一应用程序，按以上描述的任一配置或运行时间环境的以任何数目的方式生成。例如，可以通过选择与涉及的过程模块502有关的图形显示中描绘的一个有关的或对应的显示元件动用图形描绘511、512及513。

不论特定的统计投影技术或分析模块504生成或促进的任何输出的形式，统计分析工具506可以被实施及使用，以生成以过程模块502提供的过程操作的仿真表达为基础的过程操作的一个或更多统计表达。更明确地说，过程模块502向分析模块504传递显示过程的仿真操作的模型数据，以支持将模型数据与实际过程测量数据进行比较。一般而言，比较可以协助故障情况或不正常情况的探测、预测、等等。由于仿真模型在线，比较能更准确地反映或说明过程的正常(或预期)状态。更明确地说，以及如以上所述，过程模块502可以在过程操作的仿真表达的计算中使用一组实际过程测量(例如过程输入)。与过去根据一段时间的平均或最佳断面(例如黄金批)— —如应用于多向“主要元件分析”(PCA)或过去测量的其他平均数— —执行比较相比，在使用仿真模型的同时使用这些数据为输入数据，能支持更具目标及更灵活的比较。

图15中显示的模块之间的数据流可以改变的方式，取决于模块结合的程度。在有些实例中，所有过程测量数据在被传送到分析模块504的途中可以通过过程模块502(或可以被过程模块502获得)，不论这些数据是否被过程模块502的仿真模型使用。例如，可能的情况是，有些或所有分析功能性在过程模块502内实施。这些数据也可以被过程模块502用于更新或更改仿真模型。如图15中所示，在其他实例中，控制模块510可以直接向分析模块504提供(或使分析模块504可以获得)实际过程测量数据。

来自仿真模型的模型数据和实际过程测量数据之间的比较可以涉及或包括生成表达过程参数或变量阵列的差异的错误信号。该差异或错误的计算可以由统计分析工具506内的模块514执行。在其他实例中，错误信号可以由(例如)过程模块502内的元件生成或确定。作为选择，或此外，运行时间环境内的某些其他工具或模块可以专用于生成错误信号。无论如何，参数阵列可以以使用(例如)其中一个配置应用程序的配置程序为基础，在配置过程中，过程设备装置或参数通过其中一个过程图形显示被选择。在有些实例中，在整个过程范围通过这些程序被选择时，大量的过程参数可以被选择为集合。

用于错误计算的参考数据不一定必须是由(例如)控制模块提供的实际过程测量数据。在有些实例中，参考数据可以包括或得自预期值(例如由产品规格表提供的值)或其他得自外部来源(即：过程控制系统外)的值。例子包括根据定期或其他基础抽取的样本的实验室输入值。在这些和其他实例中，参考数据可以包括一个或更多常数值，而参考数据不需要被更新或管理以反映某种操作状态。应注意的是，参考数据不需要显示正常操作(即：期望的操作状态)，而却可以涉及一个或更多显示多种不同操作状态的参考数据集合。这些操作状态中有些可以是符合要求的，在这种情况下，其背离可以导致警报或警告。相反地，与其他操作状态有关的参考数据可以显示特定故障情况。无论哪种情形，显示这种操作状态的参考数据可能但不一定是实际过程测量数据。

在涉及典型众多(例如数以百计)的变量的情况下，统计分析工具506对处理这些数据以便(例如)为专家分析工具506或辨别分析工具509的进一步分析作好准备，很有用处。为了达到这个目的，统计分析工具506可以被配置为实施或支持实施一个“多变量统计过程控制”(MSPC)分析工具516(例如主要元件分析[PCA]或偏最小二乘法[PLS]分析下载矩阵)，以通过一个涉及(或关系到)某些与不正常情况的探测或预测有关的事件的较小和更易管理的变量集合生成错误信号的表达。这个变量集合构建有关仿真模型数据与实际数据之间的差异的一个统计表达，因此显示相对于正常或预期操作的过程偏差。该统计表达可以包括或涉及过程模块502最初提供的数以百计的变量的一个子集，以及任何数目的、得自该子集的变量。在有些实例中，“多变量统计过程控制”(MSPC)分析工具516的输出包括“多变量统计过程控制”(MSPC)分析工具516确定的每一变量的一个缩放数值集合。接着，这些数据集合通过或被提供给专家分析工具508及/或辨别分析工具509。在使用主要元件分析(PCA)的实例中，这些数据集合通过在“多变量统计过程控制”(MSPC)分析工具516配置或创建时被创建的主要元件、表达错误信号。处理比较(或错误)数据到其主要元件(或其他统计表达)内可以有效地简化专家分析工具508(或其他分级分析工具)随后的(例如)通过分析平方预测误差(Square Prediction Error)式样的分析。

以下描述“多变量统计过程控制”(MSPC)工具516可以被配置或创建以及一般可以使用此内描述的过程图形模块提供的用户界面功能性来初步确定统计分析的目标及/或范围的范例方式。更明确地说，可以通过一个或更多过程图形显示来选择某个过程设备范围、过程设备组、或过程设备的其他部分。为了达到这些目的，配置环境可以呈现一个或更多用户界面显示，包括过程图形显示、过程模块显示、等等，以支持用户选择用于创建及配置主要元件分析(PCA)的过程参数。支持这种选择的用户界面可以通过其中一个配置应用程序提供。过程设备的部分可以(例如)对应于与特定控制模块或过程模块有关的设备。无论如何，一旦设备部分被选择，配置应用程序可以接着确定涉及或隐含的过程参数集合。然后，这个集合用于统计分析工具的配置，并在过程设备监控操作中被使用。

如图15中所示，用户可以获得对应过程模块502的一个图形显示520。如以上所述，用户可以参考图形显示520来配置分析模块504。用户可以选择地或另外参考过程模块502的显示来配置分析模块504。无论如何，分析模块504、统计分析工具506、专家分析工具508及辨别分析工具509可以使用或依赖一个或更多配置应用程序及相应的用户界面来为其提供配置环境。配置环境可以与其他模块或配置应用程序提供的用户界面或过程图形结合，或被其他模块或配置应用程序提供的用户界面或过程图形支持。

用户可以选择使用被自动包括在主要元件分析(PCA)内的所有相互有关系的与过程模块502有关的过程及仿真数据。作为选择，用户可以选择仅仅包括这些数据的一部分。有关数据可以通过使用过程模块502内的过程连接自动地被确定，而且可以自动地被包括于计算中。此外，用户可以选择使用与过程设备的其他部分有关的数据(例如来自其他过程模块、控制模块、等等的数据)。此外，用户可以选择检查应测定数据的某些时期。既然这样，一个参数历史图可以被显示予用户，然后用户可以选择生成主要元件分析(PCA)表达应考虑的一个时帧。使用选择的数据时帧，主要元件分析(PCA)表达可以接着自动地被生成。

一旦过程参数已经被确定，“多变量统计过程控制”(MSPC)工具516(例如主要元件分析[PCA]或偏最小二乘法[PLS]分析下载矩阵)一般上被创建或训练，以辨别与过程的正常操作之间的偏差。可以在训练过程中通过向错误计算工具514提供两个数据集合(每个数据集合皆生成自仿真模型)来导入这些偏差。其中一个数据集合表达正常操作，而另一数据集合则表达扰动输入导入情况下的操作。扰动输入可以显示或表达“多变量统计过程控制”(MSPC)工具516应被配置以探测的某种故障(例如测量故障)。这两个数据集合之间的差异或错误信号接着被提供给“多变量统计过程控制”(MSPC)工具516，以生成计分，供专家或辨别分析元件用于故障探测。

现在继续参考图15的模范实例来说明分析模块504的操作以及过程模块502提供的在线仿真模型的功能性。由于上述原因，过程模块504可以包括一个或更多对象或元件，这些对象或元件能够计算(例如仿真)许多不同类别的参数。因此，过程模块502生成的模型数据可以以多种方式表达过程的操作。例如，模型数据可以包括不能从过程设备内的装置进行的过程测量集合获得的一个变量或过程参数的显示。明确地说，过程模块502内确定的仿真计算可以被实施，以确定非测量或不可测量过程参数，以供分析模块504接着用于实施统计分析。例如，过程模块502可以提供模型数据，包括过程的未来操作状态的显示。在一个模范实例中，这些未来操作状态可以(通过过程模块502或其他模块)得自产品规格表提供的信息或数据。然后，这些模型数据可以以多变量技术方便地用于生成未来操作状态的统计表达，这个统计表达可以与目标值进行比较，以生成错误元件，供作“多变量统计过程控制”(MSPC)分析。例如，批次过程的过程模型可以提供批次结束时间的预测，然后可以与产品规格的批次结束时间比较。

更普遍的是，一旦多变量统计过程控制/主要元件分析(MSPC/PCA)工具516被配置或训练，计分向量输出或“平方预测误差”(Square PredictionError)式样可以接着被分析，(例如)使用专家工具508或辨别分析工具509、或任何其他分级分析工具，以探测不正常情况(例如故障传感器)。于是，与不正常情况(例如故障传感器)有关的设备有关的图形元件可以自动地在操作员屏幕被突出显示。例如，可以在过程图形520上向用户突出显示、动画化、或以其他图形方式显示图形元件。由于分析模块504与过程模块502结合(其因而与过程图形520结合)，在系统500中不需要另外的图形显示来显示统计分析探得的过程设备问题。当然，本行业的普通技术人员将知道，在其他的实施中可能使用另外的图形显示。

在有些实例中，尽管不存在模型来支持主要元件分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)分析、或其他统计分析，上述的过程分析及评估可以进行。模型的不可获得可以是由于过程复杂性或任何其他原因造成的欠缺或不存在功能过程模块。在这些情况下，分析模块可以被配置为使用显示过程的过去操作的历史数据集合及其他离线数据集合。于是，在不需要(例如)与多向主要元件分析(multi-way PCA)、多向偏最小二乘法(multi-way PLS)分析、或批次动态主要元件分析(BDPCA)技术一致的模型数据的情况下，可以进行多变量统计分析。

图16描绘一个范例图形显示530，图形显示530提供存在于过程设备的一个部分的故障的一个显示，或更概括地说，提供其内的过程设备装置的健康状况的显示。图形显示530被导入一个在线文档，其中，过程设备及仪器的操作被监控，以达成维护目的。如以上所述，这种在线监控是以实际过程测量与得自在线仿真模型的模型数据的比较分析为基础。分析导致图形显示530的更改，以提供设备测量故障的显示。

虽然图形显示530可以直接经由(例如)一个面板或数据域532来提供信息或数据，分析模块504(图15)可以支持生成或提供显示元件、专用于图形显示过程设备的一个或更多设备或部分的健康状况。在图16中所示的模范实例中，每个描绘设备的一个健康状况显示534可以在图形显示530显示为一个半圆或圆顶形图形项目，每个图形项目有一个遮蔽或上色部分显示健康级别。在健康显示534完全被遮蔽时，分析模块504已经确定设备看来操作正常，或健康良好。另一个健康显示536被部分遮蔽或填充到某个程度、显示与该设备有关的一个阀的相对健康情况。既然这样，与该阀有关的实际过程测量集合可能已经在一个统计有效程度上背离了与该阀有关的过程模块元件计算的模型数据。于是，分析模块504可以从过程模块502接收这些数据，然后将这些数据与实际过程测量比较，以达到大约60％的相对健康级别。于是健康显示536因此被遮蔽到代表60％级别的程度。

通过图形显示520(图15)描绘过程仪器或设备的健康状况的方式，可以因不同实例的不同需要而有所不同。其实，与配置应用程序一并提供的图形编辑器可以向用户提供设计健康显示的外形及显示方式的其他细节的机会或能力。例如，图形编辑器可以用于配置图形显示元件，该图形显示元件有一个新的图形元件，图形元件提供数字健康显示，显示于数据面板的动态域。健康信息或有关内容可以经由一个面板或任何其他期望的图形元件显示。在有些实例中，面板可以提供多维健康评估，而不是一个单一阀(例如60％)。更普遍的是，过程图形的维护视图可以包括或使用跨越被监控的多种仪器及设备的、任何数目的不同健康指示器，而且不以任何方式被限于图16中所示的范例类别或方式。

可以用于分析模块504的一种探测传感器故障的方法描述于5,680,409号美国专利(U.S.Patent No.5,680,409)“用于探测及识别过程中的故障传感器的方法及仪器”(Method and Apparatus for Detecting and Identifying FaultySensors in A Process)，其在此明确地通过此内的引用而并入本申请。分析模块504可以使用5,680,409号美国专利(U.S.Patent No.5,680,409)内描述的技术，但也可以使用多种其他技术。分析模块504也可以结合或使用于2004年10月22日提交的“美国专利申请序号10/971,361”(U.S.PatentApplication No.10/971,361)“预防过程设备内的不正常情况”(AbnormalSituation Prevention in A Process Plant)、“美国专利申请序号10/972,155”(U.S.Patent Application No.10/972,155)“用于预防过程设备内的不正常情况的数据表达”(Data Presentation for Abnormal Situation Prevention in A ProcessPlant)、及“美国专利申请序号10/972,224”(U.S.Patent Application No.10/972,224)“用于预防过程设备内的不正常情况的配置系统及方法”(Configuration System and Method for Abnormal Situation Prevention in AProcess Plant)中描述的系统及方法，或被同时用于三者描述的系统及方法，其公开在此通过引用而并入本申请。分析模块540可以选择地或另外结合或使用6,633,782号美国专利(U.S.Patent No.6,633,782)“诊疗专家及过程控制系统”(Diagnostic Expert and A Process Control System)，其公开在此通过引用而并入本申请。

当然，除了探测传感器故障外，分析模块504可以用于探测其他不正常情况。设备操作中不正常情况的探测可以允许采取向操作员发出有关情况的警告的预防措施，使得情况可以在发展到损坏设备的程度、发生紧急事件等等情况之前获得处理。

与图10中所描述的专家模块相似，专家及辨别分析工具508及509可以被提供以一个集合的默认规则或默认标准，用于探测故障。例如，用于分析计分的默认标准，或与统计分析工具506生成的数据有关的“平方预测误差”(SPE)，可以被提供。标准可以选择地或另外被定义，以识别(例如)统计分析工具506生成的一个变量的一个“平方预测误差”(SPE)范围、与某特定不正常情况有关的范围。这个范围值可以由对主要元件分析(PCA)工具506处理的参数的历史数据进行观察的工程师确定。在工程师识别不正常情况存在的时间时，“平方预测误差”(SPE)值可以自动地被存储为识别情况的范围值。在操作员识别不正常情况已经在正常操作时发生时，操作员可以确定范围值。随后，如果专家工具508、辨别分析工具509、或其他分级工具探测到“平方预测误差”(SPE)值属于该范围之内的迹象，可以生成显示不正常情况的警报或警告。

专家及辨别分析工具508及509也可以用于探测诸如过程性能退化的不正常情况。例如，可以通过过程模块提供的仿真能力，可以准确地确定发热器的热导系数。不适当的设备设置及/或管内的磨损或累积物及热导表面可以改变设备的行为及/或导致过程性能退化。有效过程改变及/或过程性能退化的自动探测可以帮助防止设备损坏及/或生产损失。

专家工具508也可以用于分析及/或筛选与不正常情况有关的警告。例如，可以使用多种技术(包括已知技术)来探测问题的潜在原因。潜在问题可以导致生成不直接识别潜在原因的警告。过程模块502及/或过程模块502内的过程对象提供的信息可以用于允许启动或禁止警告筛选。例如，警报可以被优先化，使得操作员可以少被不正常情况造成的警报过载分散注意力。照这样，操作员可以更迅速地识别潜在问题。

专家及辨别分析工具508及509除了可以从统计分析工具506接收数据外，还可以直接从过程模块502接收过程及/或仿真数据。作为选择，或此外，工具508及509可以从其他来源(如其他过程模块、控制模块、警告、警报、历史数据库、时间记录、等等)接收数据。

分析模块504可以被配置为生成统计分析数据绘图，例如主要元件计分、计分分布、等等的时间序列图及/或条线图。如以上所述，由于分析模块504与过程模块502结合，这些绘图可以通过图形显示520被显示，以响应用户要求。

虽然统计分析工具506及分级分析工具508及509在图15中被图解为存在于一个单一分析模块504内，本行业的普通技术人员将认识到，工具506、508及509可以被实施于各别的模块或系统。例如，专家工具508可以被实施为与图10所示的分析模块308类似的专家模块，统计分析工具506可以被实施为统计分析模块或系统。统计分析及专家分析工具506及508可以相互结合到任何期望程度。

在被实施时，此内描述的任何软件可以被存储于任何计算机可读存储器，例如磁盘、光盘、或其他存储介质、计算机或处理器的随机存储器(RAM)或只读存储器(ROM)、等等。同样地，可以使用任何已知或期望传输方法— —例如包括计算机可读盘或其他移动计算机存储装置或通过通信频道(如电话线、互联网、环球信息网、任何其他局域网或广域网、等等)— —将这些软件传送给用户、过程设备或操作员工作站(其传送被视为与经由移动存储介质提供这些软件相同，或可互换为经由移动存储介质提供这些软件)。此外，这些软件可以在没有调制或加密的情况下被直接提供，或可以在被传送过通信频道之前通过使用任何期望调制载波及/或加密技术被调制。

虽然本发明已经以特定实例描述，这些实例的用意只在于阐明而不是限制本发明。本行业的普通技术人员将很清楚，已公开的实例可以在没有背离本发明的精神及范围的情况下被修改、添加或删除。

Claims (30)

1.一种用于在线监控过程设备内的过程操作的系统，过程设备有过程控制系统来控制与显示过程操作的过程测量有关的过程，系统包括：

过程仿真模块，用于建模过程设备内的多种物理设备，以生成显示过程操作的仿真表达的模型数据；

分析模块，根据模型数据及过程测量对过程操作实施多变量统计分析；

一个或更多计算机可读介质，用于存储过程仿真模块及分析模块各自的配置；以及，

一个或更多计算机可执行的执行引擎，用于实施过程仿真模块及分析模块各自的配置，以使得可以在过程操作中根据与过程控制模块的通信对过程进行在线监控。

2.如权利要求1中所述的系统，其中分析模块的配置包含主要元件分析(PCA)工具，用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。

3.如权利要求1中所述的系统，其中分析模块的配置包含偏最小二乘法(PLS)分析工具，用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。

4.如权利要求1中所述的系统，其中分析模块的配置包含主要元件分析(PCA)工具及偏最小二乘法(PLS)分析工具，结合用于生成显示模型数据与过程测量之间的差异的输出数据。

5.如权利要求1中所述的系统，其中分析模块的配置进一步包含专家分析工具，专家分析工具包含存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置以应用于得自多变量统计分析的输出数据的规则。

6.如权利要求1中所述的系统，其中分析模块的配置进一步包含辨别分析工具，辨别分析工具包含存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置以应用于得自多变量统计分析的输出数据的标准。

7.如权利要求1中所述的系统，其中模型数据包含过程参数数据，过程参数数据根据过程测量显示过程的未来操作状态，这样，多变量统计分析的实施得以使用过程参数数据来评估过程的未来操作状态。

8.如权利要求1中所述的系统，其中模型数据包含非测量过程参数，非测量过程参数显示过程操作并得自过程测量，而且其中分析模块的配置适应分析非测量过程参数。

9.如权利要求1中所述的系统，进一步包含过程图形，过程图形被存储于一个或更多计算机可读介质，适应被一个或更多执行引擎用于生成用户界面，用户界面中有过程仿真模块建模的多种物理设备的图形显示，其中图形显示被配置为根据多变量统计分析提供多种显示元件以各个地表达多种物理设备目前的操作情况。

10.如权利要求9中所述的系统，其中多种显示元件中的每个显示元件可以个别地被选择，以配置分析模块。

11.如权利要求1中所述的系统，其中过程控制系统的元件包含过程控制模块，过程控制模块包含多种过程控制例程，多种过程控制例程被存储于一个或更多计算机可读介质，并被配置以支持在过程操作时将过程测量传送到过程仿真模块及分析模块。

12.如权利要求1中所述的系统，其中分析工具的配置包含主要元件分析(PCA)工具，主要元件分析(PCA)工具包含多个模型数据集合，每个模型数据集合对应于一个被提供给过程仿真模块用于仿真个别不正常操作情况的扰动输入。

13.如权利要求1中所述的系统，其中，过程仿真模块及分析模块的实施在过程控制系统的在线环境中结合。

14.如权利要求13中所述的系统，进一步包含图形显示模块，图形显示模块被存储于一个或更多计算机可读介质，并适于被一个或更多执行引擎实施，以生成显示多变量统计表达识别的信息的、多种物理设备的描绘；多种物理设备的描绘，是经由与过程控制系统的在线环境的一个操作员界面结合的一个用户界面提供的。

15.一种用于在线监控过程操作的的方法，过程操作与显示过程操作的过程测量有关，方法包含以下步骤：

仿真过程操作，以生成显示过程操作的仿真表达及以过程测量为基础的模型数据；

以模型数据及过程测量为基础，对过程操作实施多变量统计分析，以及，

在过程操作时评估得自多变量统计分析的输出数据，以使得可以对过程进行在线监控。

16.如权利要求15中所述的方法，其中多变量统计分析包含对显示过程操作的数据进行主要元件分析(PCA)。

17.如权利要求15中所述的方法，其中多变量统计分析包含对显示过程操作的数据进行偏最小二乘法(PLS)分析。

18.如权利要求15中所述的方法，其中评估步骤包含通过对输出数据进行分级分析确定过程操作中是否存在故障情况的步骤。

19.如权利要求18中所述的方法，其中分级分析以一个或更多专家规则为基础。

20.如权利要求18中所述的方法，其中分级分析包含对输出数据进行辨别分析。

21.如权利要求18中所述的方法，其中模型数据包含以过程测量为基础显示过程的未来状态的过程参数数据。

22.如权利要求18中所述的方法，其中模型数据包含显示过程操作的非测量过程参数。

23.如权利要求18中所述的方法，进一步包含提供过程的图形显示，以及通过更改与涉及故障情况的过程部分有关的图形显示部分来显示指示故障情况的数据的步骤。

24.一种用于在线监控过程设备内的过程操作的方法，过程设备有过程控制系统来控制与显示过程操作的过程测量有关的过程，方法包括以下步骤：

经由过程控制系统，执行控制例程，以生成以过程测量为基础的过程参数；

以过程参数及过程测量为基础，对过程操作实施多变量统计分析，以生成统计数据；

在过程操作时评估得自多变量统计分析的统计数据，以确定是否存在故障情况；以及，

生成过程图形的用户界面显示，以使得可以通过描绘与过程设备内的多个物理设备有关的故障情况确定，对过程进行在线监控。

25.如权利要求24中所述的方法，其中多变量统计分析包含以显示过程操作的数据为基础的主要元件分析(PCA)。

26.如权利要求25中所述的方法，其中主要元件分析(PCA)包含以显示过程的历史操作的过程数据为基础的多向主要元件分析(multi-way PCA)。

27.如权利要求24中所述的方法，其中多变量统计分析包含对显示过程操作的数据进行偏最小二乘法(PLS)分析。

28.如权利要求27中所述的方法，其中偏最小二乘法(PLS)分析包含以显示过程的历史操作的过程数据为基础的多向偏最小二乘法(multi-way PLS)分析。

29.如权利要求24中所述的方法，其中评估步骤包含通过对统计数据进行分级分析确定是否存在故障情况。

30.如权利要求24中所述的方法，进一步包含：仿真过程操作以生成显示仿真过程操作的模型数据，以便以模型数据与过程参数及过程测量的统计比较为基础，进行多变量统计分析。

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