显示和处理工业控制系统中设备的技术数据的设备、系统
和计算机实现的方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种使用
计算机程序来显示、呈现和操纵一个或多个工业设备的技术数据的方法，其中该计算机程序对工业设施或者商业设施中的一个或多个设备进行控制、配置或状态监测。本发明具体地涉及一种方法，该方法使用主动式显示设备来提供图形
用户界面形式的改进的人机
接口，该人机接口适于多人使用和/或与其他人进行协作，以便控制、仿真、测试或者获取关于一个或多个工业设备的数据。
背景技术
[0002] 在控制室环境以及需要任务协作(现场协作和远程协作二者)的其他环境中，人们需要公共的(物理)场所来呈现和共享信息，以及与信息进行交互。多数当今的控制室具有用于呈现信息概况的传统大屏幕，但是操作者无法主动式地与呈现在大屏幕上的这些信息进行交互。
[0003] 常见的问题是：在解决问题、进行决策或者规划中所涉及的所有人员都需要能够
访问信息，以及与信息进行交互。当人们可以讨论呈现问题或者问题背景的草图、图表或者计算机可视表示时，情况有所改善。在控制室中，要解决的问题通常可能过于复杂以至于无法手绘草图。控制室操作者使用关于处理和当前情况的概况和详细信息。
[0004] 然而，当今的信息呈现手段对协作的支持是有限的。桌面监视器的大小对于所要呈现的信息量以及可以观看该屏幕的人员的数量二者而言都是有限的。大屏幕通常仅允许有限的交互，甚至根本不允许交互。
[0005] 一般协作情况的典型示例是办公室环境，在该办公室环境中，两人或者更多人例如针对定义项目规划的工作单元和任务而在一起工作。
[0006] 在工业过程控制的领域内，
国际申请WO 2005/114368描述了一种方法，其用于操纵由工业设施或者商业设施中的控制系统所管控的工业设备的数据。使用基本上静态的、易于查看的大尺寸显示部件2来提供
图形用户界面，以获取关于一个或多个工业设备的数据和/或控制一个或多个工业设备的数据。该申请还描述：计算设备或者诸如PDA的移动计算设备可以向大型显示器发送到其GUI或其GUI副本的链接或者URL，以便于信息获取和访问。
发明内容
[0007] 本发明的主要目的是提供一种使用改进的图形用户界面来控制或者监测工业设备的方法，以使用计算机控制程序以及至少部分地运行所述控制程序的至少一个计算设备来获取和显示工业设备的技术数据，其中所述控制程序包括图形用户界面，其配置为能够生成
信号以获取与一个或多个工业设备相关的所述技术数据。
[0008] 次要目的是提供一种执行所述方法的系统，以及用于执行所述方法的计算机程序。本发明的另一目的是提供用于执行所述方法的多个图形用户界面(GUI)实例。
[0009] 根据本发明，上述以及更多目的是通过根据本发明的方法和系统实现的。
[0010] 根据本发明的第一方面，这些以及更多目的由形式上为一种方法的本发明实现，该方法由至少部分地运行于计算设备上的一个或多个计算机程序来执行，使得能够在大显示屏上显示运行于该计算设备上的图形用户界面的副本，以及借助于与大显示屏上所显示的GUI相关而执行的动作来获取和/或操纵数据。
[0011] 根据本发明的另一方面，这些目的由形式上是一种系统的本发明实现。
[0012] 根据本发明的另一方面，描述了一种主动式显示设备，其配置有改进的输入设备。
[0013] 在优选实施方式中，该主动式显示设备配置用于与无线通信和无线设备进行协作。
[0014] 在本发明的一个方面中，将一种例如配置为
触摸屏的扁平和
水平屏幕形式的、改进的主动式显示设备配置和建立为台(table)。一种交互台或者触摸台，其被设计为允许多人站在或者坐在其周围。每个参与者在其面前的台上具有其自己的“归属(home)”区域，在该区域中显示这个人的个人文档和应用。当参与者移动到台的不同部分或者边时，该“归属”区域可以跟随参与者。与交互式协作台的交互直接地作为通过手和/或通过特定交互设备的触摸屏来进行。本发明至少部分地在2006年10月13日提交的美国临时
专利申请US 60/851298中公开，在
说明书中通过引用将其完全并入。
[0015] 根据本发明，所述主动式显示设备配置有方向输入部件，所述方向输入部件包括来自以下列表的任何项：按钮、操纵杆、球、
鼠标、触笔、触摸表面、弹性方向输入部件。
[0016] 触摸台允许多个用户同时就不同应用/文档或者相同的应用/文档进行交互。每个协作者可以将文档/应用从其“归属”区域拖拽到主区域。交互式触摸台允许基本的图形界面操纵动作，诸如移动、旋转、拉伸、剪切和缩放应用的或者文档的界面或者窗口。
[0017] 此外，可以编辑应用或者文档的内容，诸如改变设定点或者对警示进行确认。重要的是，系统标识执行这种任务的人。交互式触摸台尤其有益地用于如下协作，其中应用或者文档等对于讨论和协作而言至关重要。
[0018] 优点包括，该交互式台：是多用户系统；支持同时多输入；可以针对自然和直观的协作而运行；每个参与者可以同等地做出贡献；其支持登录用户的在线
修改；其以多种不同的方式支持给出信息(例如，直接书写文本或者数字(手写)，以及在“滚动条”中进行选择等)。
[0019] 本发明为诸如操作者或者工程师的用户提供了如下用于如下操作的手段：获得可以运行在第一计算机上的GUI、应用界面或者文档的显示副本，以及将其传送至交互台，以便较为简易地操纵GUI、与其他用户协作、以及较为简易地访问可经由该GUI获取的信息。与在小显示屏(例如，16寸监视器或者PDA显示器)上检查信息和/或图像不同，用户可以检查显示在大屏幕上的信息。用户还可以与其他操作者或者工程师对
选定工业设备的信息和/或图像进行讨论，从而获得关于该装备的信息，解决问题，安排生产过程、不同的产品批次或者版本等，维护一个或多个设备，等等。
[0020] 本发明的主要优点是：关于选定设备的技术数据以及其他信息可以快速、容易地获取、显示和操纵。这使得可以及时地执行测试、故障检修以及总体管控和/或控制选定的工业设备、自动化设备、
机器人、配电设备。其效果是降低了可预测延迟(例如，生产建立时间、机器配置或规划维护)以及由于不可预测的停转、问题等所引起的停机时间二者。
[0021] 在本发明的优选实施方式中，计算设备包括一个或多个
微处理器单元或者计算机。计算机或者
服务器包括
存储器装置，用于存储控制交互台的图形用户界面的一个或多个计算机程序。优选地，这种计算机程序包含指令，用于处理器执行上文所述并且在下文更详细描述的方法。在一个实施方式中，在诸如CD ROM的计算机可读介质或者数据载体上提供该计算机程序。
附图说明
[0022] 下面将具体参考附图，仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，附图中：
[0023] 图1是示出了具有根据本发明实施方式的主动式显示设备的工业设施中的布局的示意图或
框图；
[0024] 图2是用于根据本发明实施方式的主动式显示设备的输入设备的示意图；
[0025] 图3a-图3c是根据本发明实施方式的一个或多个方法的
流程图；
[0026] 图4是根据本发明另一方面的显示器和应用的示意图或框图；
[0027] 图5和图6是示出了根据本发明优选实施方式的主动式显示设备和与该设备结合使用的应用的视图的截屏；
[0028] 图7-图10是示出了使用根据本发明优选实施方式的主动式显示设备来操纵应用、界面或者文档的视图的截屏；
[0029] 图11-图12是示出了使用主动式显示设备将应用、界面或者文档传送至另一用户或者移动至其他用户的截屏；
[0030] 图13-图17是示出了使用根据本发明实施方式的主动式显示设备来操纵应用、界面或者文档的截屏。
具体实施方式
[0031] 用户，例如工厂中或者用于工业运营或商业运营的其他设施的操作员、工程师或者技术人员，希望获取和/或操纵关于工业设备的信息。用户可能已经激活了工业控制系统的一个或多个控制程序，以显示包括感兴趣的工业设备在内的部分设施。
[0032] 根据本发明的实施方式，可以以某些方式来对显示或者处理感兴趣工业设备的一个或多个程序、应用、界面或者文档进行选择和标记，优选地，这是通过将图形用户界面上的表示拖拽到充当篮子或者其他容器的图形设备(此后称为“小组件(widget)”)来实现的。
[0033] 用户继而可以去往主动式显示设备，即为他或者她提供标识装置的交互台。图1示出了主动式显示设备，即交互台。该图示出了水平配置的大型台2，其具有主动式显示屏区域3。在台的某些部分上，配置有一个或多个归属区域4a、4b、4c。归属区域4a显示用户已经预选以便在交互台上使用的程序或者应用41-43。在归属区域4a上，通过配置有例如RFID标签(
射频识别标签)的对象来标识用户，这本例中，该对象附在用户的咖啡杯45上。同样地，在归属区域4b配置物品。在归属区域4c中，用户放下被系统标识为属于用户的ID卡50。在4c，用户也预先选定了各种程序或者应用或者文档46-48。
[0034] 图4在一个简化框图中示出了来自用户工作站的显示。该图示出了具有
图形对象16的显示屏15，其中图形对象16表示称为“小组件”的传送程序。用户将选定的程序、应用、界面和/或文档17-19拖拽到小组件上。继而，用户前往交互台。当用户接近交互台时，交互台附近的无线设备识别用户所携带的无线设备或者ID对象，继而通过他或她的ID来识别用户。这致使小组件16和预先选定的应用等17-19出现在交互台2(图1)上距该用户最近的归属区域。可以通过将应用、界面或者文档的链接或者引用从计算设备或者诸如PDA的移动计算设备发送到大型主动式显示器3来执行该传送，从而使大型主动式显示器可以显示各种应用界面等，以便简易地进行信息获取、操纵和访问。
[0035] 图1示出了交互台2，其将在主动式显示区域3上显示某两个应用或者界面10、13以及文档12。显示器11是与过程图10相关联的树形或者对象结构图，从而使得过程图的部分可以具有到控制系统对象的链接，其中控制系统对象用来控制和监测工业控制系统中的真实对象。
[0036] 图2示出了用于交互台的输入设备。该图示出了一类由用户拿在手里的触笔或者指点对象。触笔21具有尖端22，并且可以具有内置的
开关23，用以提供与尖端
位置相关联的信号收发、开关或者选择功能。
基座25a是圆形的，如视图25b所示。触笔可以配置有第二内置开关24，以便在操作触笔的基座25a时提供选择、信号收发或者开关功能。触笔的点可以在台2的表面上的任意方向上移动，如多个箭头27所示。当使用触笔的基座在显示器上进行标记或者选择时，基座还可以在箭头R所示的方向上旋转。
[0037] 图3a示出了本发明实施方式的至少一个方法的流程图。用户例如通过将与工业设备或者过程相关联的一个或多个应用或界面或文档拖拽到称为小组件的工具上，从而选择该一个或多个应用或界面或文档。该方法包括：
[0038] -选择应用或界面或文档，并将其连接至传送工具(小组件16)；
[0039] -用户带着其自己的ID或者ID对象前往交互台2；
[0040] -用户被识别出来，并且交互台2在归属区域上显示用户预先选定的应用。
[0041] 台识别用户ID卡50或者对象45，并且在归属区域4a-4c上显示ID对象和小组件。用户继而可以在交互台上移动或者打开应用等。
[0042] 图3b示出了根据本发明实施方式的方法的另一部分的流程图。在交互台处的用户可以选择应用等之一，并在台上移动或者打开它。所显示的应用或界面或文档可以调整大小、旋转等。该方法包括：
[0043] -选择应用或界面或文档，将其移动到台2的主动式区域上；
[0044] -用户1在台2的主动式区域上对应用等进行大小调整和/或导航；
[0045] -用户1在台2的主动式区域上移动或者旋转应用等；
[0046] -用户1从小组件或者通过移动所显示的应用等通过台来传送给用户2；
[0047] -用户2在台的主动式区域上操纵相同的应用等。
[0048] 由此，不止一个用户可以操纵交互台上的应用。不止一个用户可以同时操纵相同的应用或者界面。
[0049] 图3c示出了根据本发明实施方式的方法的另一部分的流程图。用户可以选择界面的一部分，或者界面上的图形对象，并且从滚动
块或者其他选择装置输入值。输入也可以通过自由式书写来完成。可以选择和改变设定点或者其他参数。输入是通过由IR、无线无线电、超声中的任意一种所发射的信号而经由主动式显示装置进行的。指点设备或者触笔21可以具有计算机鼠标通常具有的、用来操作图形功能的所有图像界面功能，如剪切、复制、粘贴、调整大小等。
[0050] 该方法包括：
[0051] -在应用或界面或文档上选择点，并利用手写来书写注释；
[0052] -在应用或界面或文档上选择点，并从图形框选择信息；
[0053] -在应用或界面或文档上选择点，并检查或者改变设定点或者参数。
[0054] 图5示出了具有主动式显示器和触敏区域3的交互台2。归属区域显示有ID对象50(卡)和小组件16’的显示。图例53表示在你的ID旁边弹出的小组件。图6示出了归属区域上的ID卡50，以及由小组件16’传送的应用10-13，并且图例54表示选择应用以便启动，或者启动全部应用。在图7中，将应用或者界面10从其由小组件16’提供的表示或者图标10’拖拽到台上。图例55表示将应用拖拽到协作台上。图8示出了被拖拽到台上的另一应用或者界面13。一旦在交互台上打开，图9和图10示出了被拉伸和移动并且还被调整大小和旋转的应用。
[0055] 图11示出，归属区域可以用来将应用从小组件发送给交互台上或者另一位置处的另一显示器处的另一用户。图12示出，可以通过指点设备的动作将应用或者文档图形化地推送通过台到另一用户。用户也可以使用其手的移动而不是指点设备或者触笔的移动来用信号发送某些命令。例如，可以借助于惯性
传感器来确
定位于或者接近台或者主动式显示设备表面的用户的移动或者动作。图13示出了一个来自窗口的放大的截图，并且图13示出了用来执行计算机鼠标可以进行的选择、复制、调整大小等命令的触笔或者笔。
[0056] 图15示出了在过程显示器10上选择的参数72，通过用户持有触笔并对其进行旋转R来改变参数值。类似地，在图16中，用户U旋转R触笔并且参数74改变；而且该参数的另一图形化显示76改变。图17示出的是触笔或者其他指点设备可以用来在应用或者过程显示器10上进行徒手书写或者描绘78。
[0057] 设施的多数工业设备全部都以某种方式由用于监测和/或控制的一个或多个计算机程序来管控。该一个或多个控制程序包含每个工业设备的技术数据和/或到技术数据以及其他信息的链接。通过操纵交互式显示设备GUI3，用户可以选择与所选工业设备或作为其部分的过程或装备有关的全部或者任何此类信息，并且根据用户的决定来获取这种相关的已存储参数、变量、设定点、记录的值。该信息可以是任何形式，诸如数字、存储的值、实时的值、文本、表格、趋势图、图表、饼图等。也可以获取装备构造或者部分的图或者CAD图并将其放大显示在大屏幕上，从而使用户以及其他人可以容易地获取并访问、查看以及讨论或者使用关于该工业设备的信息。
[0058] 在另一优选实施方式中，用于控制设施中的过程和工业设备的程序可以使用不同于树形图的表示来符号化所控制装备的方面。装备和/或设备可以按照过程逻辑、关系图、过程流图、功能框图、流程图或者用于表示工业、化学或者商业过程的任何其他方式来表示。用户继而可以使用树结构或者过程逻辑结构等在控制程序中所表示的设备和过程之内和/或之间进行导航，从而获取关于设备或者过程等的技术数据。
[0059] 数据连接至少可以首先借助于无线网络或者临时无线网络来建立(例如使用诸如蓝牙或者IR连接的无线电技术)，以便初始对选定显示屏幕(工作站)的识别和/或对PDA用户的识别。此后，方法和优点如上文描述。可以使用设施中的任何工作站，只要具有标识工作站的装置；并且可以使用任何类型的受计算机控制的显示设备，包括固定工作站、便携式计算机或者膝上型计算机、笔记本等等，或者甚至是适当配备的电话(假设其连接至可以提供GUI的显示器)。
[0060] 使用近程无线电通信，可以进行与例如供
喷涂机器人使用的防爆标准相兼容的、适当的低
能量传输，诸如符合与以下任一项相兼容的协议的低能量传输：蓝牙特别兴趣组(SIG)发布的标准，IEEE-802.11的任何
变形，WiFi，超宽带(UWB)，ZigBee或者IEEE-802.15.4，IEEE-802.13或者等同项或类似项。在需要对无线信号进行加密或者这样做是有益的情况下，可以有益地使用与WAPI(WLAN认证和隐私
基础设施，GB15629.11-2003或者更新的)相兼容的标准。一般地，在通常高于400MHz的高频(例如，在ISM频带中或者更高)进行工作的无线电技术是无线通信的优选类型，其具有通过扩频技术的显著的干扰抑制装置。备选地，可以使用红外(IR)装置和诸如IrDA、IrCOMM等的协议来执行无线通信。也可以使用
声波换能器或者
超声波换能器来执行无线通信。
[0061] 一个或多个微处理器(或者处理器或者计算机)包括中央处理单元CPU，其执行根据本发明一个或多个方面的方法步骤，例如上文参考图3a-图3c所描述的。一个或多个方法在一个或多个计算机程序的辅助下执行，其中计算机程序至少部分地存储在该一个或多个处理器可访问的存储器中。将会理解，用于执行根据本发明方法的计算机程序也可以运行于一个或多个通用工业微处理器或者计算机上，而不是运行在一个或多个经过专
门适配的计算机或者处理器上。
[0062] 计算机程序包括计算机程序代码单元或者
软件代码部分，其使计算机或者处理器使
用例如上文结合图3a-图3从所描述的公式、
算法、数据、存储的值、计算和统计或
模式识别方法来执行方法。计算机程序可以包括一个或多个小的可执行程序。部分程序可以存储在如上文的处理器中，但是也可以存储在ROM、RAM、PROM、EPROM或者EEPROM芯片或者类似的存储器存储装置或者存储器存储设备中。程序或者部分程序还可以部分或者全部地本地(集中式)存储在其他适当的计算机可读介质(例如磁盘、CD-ROM或者DVD盘、
硬盘、磁光存储器存储装置)之上或之中，存储在易失性存储器中，存储在闪存存储器中，存储为
固件，或者存储在一个或多个数据服务器上。还可以使用其他已知的以及适当的介质，包括可移动存储器介质，诸如Sony存储器棒(TM)以及其他可移动闪存存储器，硬盘
驱动器等。程序还可以部分地从
数据网络提供，其中数据网络包括诸如互联网的公共网。所描述的计算机程序还可以部分地配置为分布式应用，该分布式应用能够几乎同时地在不同的计算机或者
计算机系统上运行。
[0063] 应当注意，尽管上文描述了本发明的示例性实施方式，在不脱离所附
权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以对已公开的方案进行多种变形和修改。
