ES2204654T3

ES2204654T3 - Presentacion de tendencias de procesos con variables multiples y metodos relacionados con la misma.

Info

Publication number: ES2204654T3
Application number: ES00947031T
Authority: ES
Inventors: A.Jamieson Gegory; Stephanie A. E. Guerlain; Peter T. Bullemer
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2004-05-01
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: DK1194821T3; ATE247843T1; DE60019349T2; DE60019349D1; EP1194821B1; ATE292815T1; DE60004673T2; CA2377572A1; EP1321840A3; PT1194821E; EP1321840B1; EP1321840A2; JP2003504712A; AU6070100A; EP1194821A1; US6577323B1; CA2377572C; DE60004673D1; WO2001002919A1

Abstract

Un sistema para proporcionar información de un proceso en tiempo real a un usuario, para un proceso con múltiples variables llevado a cabo en una instalación (12) de tratamiento, en el que el proceso multivariable puede ejecutarse bajo el control de una pluralidad de variables de proceso, comprendiendo el sistema: un controlador (14) que puede ser hecho funcionar para controlar una o más de la pluralidad de variables de proceso y proporcionar datos representativos de tales variables de proceso; y una interfaz gráfica (50) de usuario que recibe datos representativos de las variables de proceso desde el controlador para visualizar, en una única pantalla (58) de presentación, una pluralidad de regiones de presentación, caracterizado porque la pluralidad de regiones de presentación incluyen: una región (150) de presentación de tendencia general para presentar uno o más elementos de configuración de tendencia, en la que cada elemento de configuración de tendencia corresponde a, por lo menos, unavariable de proceso de la pluralidad de variables de proceso y es representativo de datos históricos para la variable de proceso correspondiente; y una región (250) de presentación de datos de variables de proceso para ofrecer una representación gráfica de los detalles asociados con una variable de proceso seleccionada de la pluralidad de variables de proceso seleccionadas mediante un dispositivo de entrada de usuario.

Description

Presentación de tendencias de procesos con variables múltiples y métodos relacionados con la misma.

Campo del invento

El presente invento se refiere, en general, al control de procesos. Más particularmente, el presente invento se refiere a presentaciones y a interfaces gráficas de usuario para el control de procesos.

Antecedentes del invento

Están surgiendo tecnologías de presentación que revisten importancia para una diversidad de aplicaciones. Por ejemplo, se han desarrollado diversas presentaciones e interfaces gráficas de usuario para aplicaciones de servicios financieros, computación personal, etc. Los recientes avances conseguidos en las tecnologías de hardware y de software hacen posible el desarrollo de potentes interfaces gráficas de usuario.

En la actualidad se encuentran en uso diversos tipos de sistemas de control de procesos, tales como para controlar desde procesos que pueden llevarse a cabo bajo el control de una única variable hasta procesos controlados empleando controladores multivariable, capaces de controlar múltiples variables. El control de un proceso se consigue, con frecuencia, empleando controladores basados en microprocesadores, computadores o estaciones de trabajo que vigilan el proceso enviando y recibiendo órdenes y datos a dispositivos de hardware para controlar un aspecto particular del proceso o todo el proceso en conjunto. Por ejemplo, muchos sistemas de control de procesos hacen uso de instrumentos, dispositivos de control y sistemas de comunicaciones para vigilar y manipular elementos de control, tales como válvulas e interruptores, para mantener los valores de una o más variables de proceso (por ejemplo, temperatura, presión, flujo, y similares) en valores objetivo seleccionados. Las variables de proceso se seleccionan y se controlan para conseguir un objetivo de proceso deseado, tal como conseguir un funcionamiento seguro y eficiente de las máquinas y del equipo utilizados en el proceso. Los sistemas de control de procesos gozan de una extendida aplicación en la automatización de procesos industriales tales como, por ejemplo, los procesos utilizados en las industrias químicas, petrolíferas y de fabricación.

En años recientes, se han desarrollado avanzados sistemas de control de procesos para controlar procesos multivariable. Por ejemplo, un tipo de control de proceso se basa en controles avanzados de configuración o de programación basados en conocimientos de ingeniería (por ejemplo, que incorporan alimentación directa, selección de señales y bloques de cálculo) para llevar continuamente a una instalación de tratamiento hacia un estado funcional conocido. Otro tipo de control avanzado de procesos es el control predictivo basado en modelos. Las técnicas de control predictivo basado en modelos han ganado aceptación en la industria de tratamiento debido a su capacidad para conseguir objetivos de control de múltiples variables en presencia de tiempos muertos, restricciones de procesos e incertidumbres en la generación de modelos.

En general, las técnicas de control predictivo basado en modelos incluyen algoritmos que calculan actuaciones de control como solución a un problema de optimización para reducir al mínimo los errores sometidos a restricciones impuestas por el usuario o impuestas por el sistema. Un algoritmo de control predictivo basado en modelos puede describirse, en general, con referencia a un proceso multivariable. En general, el control predictivo basado en modelos incluye dos partes principales: primero, se utiliza un programa de optimización para definir el mejor sitio para ejecutar el proceso en estado estable y, en segundo lugar, un algoritmo de control dinámico define cómo llevar el proceso al estado estable óptimo de forma suave, sin violar ninguna restricción. Por ejemplo, con una frecuencia especificada, por ejemplo, cada minuto, el optimizador examina el estado corriente del proceso y calcula un nuevo óptimo. A partir del optimizador, el controlador sabe cuándo las variables de proceso deben encontrarse en el estado estable final. El algoritmo de control calcula entonces un conjunto dinámico de cambios para las variables de proceso con el fin de llevar al proceso, en forma suave, al estado estable sin violaciones dinámicas de las restricciones. Por ejemplo, pueden calcularse las futuras actuaciones 60-120 de control para una variable de proceso. En general, se ejecuta una de las actuaciones de control calculadas y se descarta el resto. Luego, se repiten estos pasos. El objetivo de control para el control predictivo basado en modelos es, en general, proporcionar las variables óptimas controladas mediante cálculo, haciendo uso de un modelo basado en valores económicos.

El control predictivo basado en modelos se realiza utilizando productos disponibles de diversas compañías. Por ejemplo, el control predictivo basado en modelos se realiza con el producto Dynamic Matrix Control (DMC) (Control por Matriz Dinámica), disponible de Aspen Tech (Cambridge, MA., EE.UU.), y mediante el producto Robust Multivariable Predictive Control Technology (RMPCT) (Tecnología Robusta de Control Predictivo de Múltiples Variables), disponible de Honeywell Inc. (Minneapolis, MN, EE.UU.) que es un producto para aplicaciones de control con múltiples entradas y múltiples salidas que controla y optimiza procesos industriales altamente interactivos, por ejemplo cuando se utiliza en sistemas de control automatizados, adecuados.

De manera general, un controlador predictivo basado en modelos contiene tres tipos de variables, a saber, variables controladas (CV), variables manipuladas (MV) y variables de perturbación (DV) (denominadas también, algunas veces, variables de alimentación directa o FF). Las variables controladas son aquéllas variables que el controlador intenta mantener dentro de unos márgenes. Además, también puede ser deseable reducir al mínimo o llevar al máximo algunas de las variables controladas (por ejemplo, llevar al máximo la variable de proceso de rendimiento de alimentación). Las variables manipuladas son aquéllas variables, tales como las válvulas, que el controlador puede abrir y cerrar para intentar conseguir un objetivo del controlador (por ejemplo, hacer que sea máximo el rendimiento de alimentación) al tiempo que se mantiene a todas las variables controladas dentro de sus márgenes. Las variables de perturbación son aquéllas variables que pueden medirse, pero no controlarse. Las variables de perturbación ayudan al controlador proporcionando la información necesaria, tal como información relacionada con determinados factores, por ejemplo, la temperatura del aire exterior. El controlador puede reconocer, entonces, cómo afectarán tales factores a otras variables del proceso en el controlador, con el fin de predecir mejor cómo reaccionará la instalación a las perturbaciones medidas.

Un usuario del controlador predictivo basado en modelos (por ejemplo, un ingeniero, un operador, etc.) ha podido disponer, usualmente, de información de distintos tipos, relacionada con las diversas variables de proceso, incluyendo información relativa a las variables controladas, las variables manipuladas y las variables de perturbación. Por ejemplo, en el pasado, a un usuario se le ha proporcionado información tal como valores predichos, valores corrientes y otra información relacional de variables relativa a otras variables, por medio de diversas presentaciones e interfaces. El usuario puede vigilar dicha información e interactuar con el controlador de distintas formas. Por ejemplo, el usuario puede conectar y desconectar el controlador, tomar o abandonar el control de variables de proceso individuales, cambiar distintos tipos de límites impuestos sobre variables de proceso contenidas en el controlador (por ejemplo, cambiar los límites, bajos o altos, de variables de proceso individuales), cambiar el modelo del controlador, etc.

Sin embargo, con el fin de que el usuario pueda vigilar la condición general del controlador en forma efectiva, e interactuar con el controlador en la forma requerida (por ejemplo, cambiando límites de variables de proceso), al usuario se le debe presentar la información adecuada del controlador. Por ejemplo, a un operador que vigile el controlador se le debe presentar información relativa a la relación existente entre variables manipuladas y variables controladas, los límites a los que están restringidas las variables de proceso, los valores corrientes de las distintas variables de proceso, etc. Esta información debe ofrecerse de tal manera que un usuario pueda comprender perfectamente el comportamiento del proceso y, por ejemplo, sea capaz de detectar y resolver problemas que se presenten en el mismo. Aunque se han utilizado diversos tipos de presentaciones en pantalla para ofrecer a un usuario información relativa al controlador (por ejemplo, los descritos en la publicación de producto de Honeywell titulada Robust Multivariable Predictive Control Technology - RMPCT, Guía para usuarios para TPS (6/97) incorporada, por tanto, en su totalidad a esta memoria como referencia y a la que se conocerá, en adelante, como "Guía Honeywell para Usuarios") de tal forma que el usuario pueda vigilar y manipular los parámetros relacionados con una o más variables del proceso que se está controlando, se ha echado en falta la efectividad de una interfaz de esta clase y los usuarios pueden tropezar con dificultades a la hora de realizar las funciones de control y de vigilancia requeridas.

Por ejemplo, una dificultad con la que se tropieza a la hora de vigilar en paralelo múltiples variables dinámicas de proceso es que, generalmente, es necesario dedicar una gran cantidad de espacio de pantalla a la presentación de datos de texto con respecto a tales variables de proceso. Por ejemplo, este es un problema, en particular, con el que se enfrentan los operadores de instalaciones nucleares, químicas y petroquímicas, en las que el número de variables dinámicas de proceso es elevado. En general, una solución usual a este problema de vigilar múltiples variables consiste en el uso de gráficos históricos de tendencias que ofrezcan el comportamiento histórico de una o más variables. No obstante, este enfoque exige todavía demasiado espacio por cuanto requiere una gran dedicación de espacio a la presentación de múltiples gráficos históricos de tendencias en paralelo, incluso para sólo unas pocas variables de proceso. Ante esto, los usuarios se ven obligados, típicamente, a acceder en serie a, por lo menos, algunos de los gráficos históricos de tendencias para las variables de proceso.

Además, por ejemplo, un usuario en un proceso con control predictivo basado en modelos debe poder deducir causas potenciales de cambios observados en variables controladas y ayudar a los usuarios a predecir los efectos de cualesquiera manipulaciones planeadas de variables manipuladas, por ejemplo, el cambio de restricciones o de límites de una variable manipulada. Una presentación en pantalla particularmente beneficiosa utilizada en la actualidad para tal análisis está constituida por una tabla matricial que presenta una relación de ganancia entre variables controladas y variables manipuladas. Por ejemplo, una pantalla de matriz de ganancias que ofrezca valores de ganancias está disponible en la actualidad como se muestra en la Guía de Usuarios Honeywell. Sin embargo, tales presentaciones no proporcionan información adecuada ni ofrecen herramientas para utilizar la pantalla matricial con el fin de ayudar al usuario en tareas de resolución de problemas. De hecho, generalmente, sólo los ingenieros de proceso y no los operadores de los controladores, hacen un uso frecuente de las tablas.

Adicionalmente, por ejemplo, los controladores predictivos basados en modelos son, en general, herramientas basadas en restricciones como lo son diversos otros controladores, por ejemplo, los controladores intentan controlar un proceso dentro de ciertos márgenes o límites definidos para las variables de proceso que se están controlando. El uso de tales técnicas basadas en restricciones para controlar el proceso, presenta la problemática tarea de poder vigilar o seguir la pista de las relaciones entre los diversos límites de restricción y los valores corrientes de una variable de proceso o de una multiplicidad de variables de proceso. Por ejemplo, en un controlador predictivo basado en modelos, pueden especificarse límites de equipos de ingeniería, límites fijados por el operador, límites físicos de ingeniería y/o diversos otros límites, para cierto número de variables de proceso diferentes. En general, un usuario se ve obligado a vigilar las relaciones entre un gran número de variables de proceso. Tradicionalmente, la información para llevar a cabo tal vigilancia se ofrece presentándola en forma textual. Por ejemplo, a un usuario se le ofrecen valores tabulados representativos de límites altos y bajos de equipos de ingeniería, además del valor corriente para una variable de proceso. Entonces, es necesario que el usuario lea el texto y formule la relación entre los límites pertinentes y el valor corriente. Cuando se vigila un gran número de tales variables de proceso, la tarea de formular tales relaciones, es difícil.

Además, por ejemplo, un usuario se puede ver obligado a vigilar y manipular efectivamente parámetros de una variable de proceso, por ejemplo, el ajuste de los límites alto y bajo fijados por el operador para una variable de proceso. En la actualidad, las técnicas de interconexión utilizadas para presentar información al usuario y ofrecerle una manera de cambiar uno o más parámetros de una variable de proceso, no han resultado eficaces. Por ejemplo, típicamente, un usuario se basa, principalmente, en la presentación tabular de datos con respecto a una variable de proceso particular, por ejemplo, la presentación tabular, codificada por colores, de material textual. No obstante, en un caso particular, se han utilizado algunos elementos gráficos para mostrar uno o más subconjuntos de información, tales como límites y valores corrientes, con texto de apoyo, para uso en la vigilancia y manipulación de una variable de proceso. Sin embargo, tales enfoques han adolecido de, al menos, tres problemas. En primer lugar, son difíciles de utilizar, bien porque exigen un extenso conocimiento para la manipulación de datos cuantitativos, bien porque ofrezcan una integración incompleta. Por ejemplo, cuando se han utilizado algunos gráficos con material de texto, los gráficos no le han presentado al usuario tal información en una forma efectiva. Por ejemplo, un gráfico que incluya un par de líneas separadas indicativas de los límites de una variable de proceso; una barra separada que represente los límites, alto y bajo, a fijar por el operador para la variable de proceso; una línea separada, representativa de un valor presente de la variable de proceso, y límites de fijación comprendidos dentro de los otros límites, ha sido utilizado para presentar características de la variable de proceso particular. No obstante, tal presentación separada de los elementos carece de la integración necesaria para permitir una vigilancia fácil de la variable de proceso. En segundo lugar, al ofrecer las distintas relaciones entre límites presentadas de manera independiente, se utiliza un valioso espacio de la pantalla, lo que imposibilita la presentación de mas de unos pocos parámetros de proceso a la vez. Esto, nuevamente, obliga al usuario a realizar comparaciones en serie entre diversas variables. En tercer lugar, ninguna de las soluciones gráficas existentes permite la manipulación directa de los límites de la variable. Dicho de otro modo, el usuario debe cambiar los límites indicados utilizando una pantalla separada o información textual separada.

Como se ha indicado anteriormente, las presentaciones utilizadas para transmitir información a un usuario para vigilar y manipular variables de proceso, por ejemplo, variables de proceso de un controlador que proporcione el control de un proceso de producción continuo multivariable, no son efectivas. Por ejemplo, un problema particular supone el uso de una gran cantidad de información de texto que le exige al usuario formular las relaciones entre las diferentes variables de proceso del controlador (por ejemplo, formular relaciones entre valores corrientes y límites del proceso, formular relaciones a partir del material textual entre tendencias de múltiples variables de proceso, etc.). Aún más, tales presentaciones usuales que intentan proporcionar información adecuada a un usuario, por ejemplo, gráficos de tendencias, información textual, etc., exigen una cantidad indeseable de espacio en pantalla.

El documento EP-A-0843244 expone un método de análisis de tendencias para diagnóstico, para uso en el análisis de los datos de un motor para motores de aviación. El documento US-A-5859885 expone un sistema de presentación de información para uso en el control de un generador de energía nuclear.

El presente invento proporciona una interfaz gráfica de usuario que le permite a éste explotar sus poderes de percepción en la detección y resolución de anormalidades del proceso. Además, la interfaz ayuda a los usuarios, por ejemplo, ingenieros y operadores, a lograr una mejor comprensión de un controlador multivariable y a determinar qué acciones pueden tomar para ayudar al controlador.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un sistema para ofrecer información de proceso en tiempo real a un usuario acerca de un proceso multivariable que se lleva a cabo en una instalación de tratamiento, en el que el proceso multivariable puede llevarse a cabo mediante el control de una pluralidad de variables de proceso, comprendiendo el sistema:

un controlador que puede ser hecho funcionar para controlar una o más de la pluralidad de variables de proceso y proporcionar datos representativos de tales variables de proceso; y

una interfaz gráfica de usuario que recibe datos representativos de las variables de proceso del controlador para visualizar, en una única pantalla de presentación, una pluralidad de regiones de presentación, caracterizada porque la pluralidad de regiones de presentación incluyen:

una región de presentación de tendencia general para visualizar uno o más elementos de configuración de tendencia, en la que cada uno de los elementos de configuración de tendencia corresponde a, por lo menos, una variable de proceso de la pluralidad de variables de proceso y es representativo de datos históricos para la variable de proceso correspondiente, y

una región de presentación de datos de variables de proceso para visualizar una representación gráfica de detalles asociados con una variable de proceso seleccionada de la pluralidad de variables de proceso elegidas mediante un dispositivo de entrada de usuario.

En una realización del sistema, la pluralidad de regiones de presentación incluye, además, una región de presentación matricial para visualizar una agrupación de información que describe, al menos, una característica asociada con una o más variables de proceso de la pluralidad de variables de proceso enumeradas en asociación con la agrupación.

En otra realización del sistema, el controlador incluye un controlador basado en modelos, en el que la pluralidad de variables incluye, al menos, una de las variables controladas, las variables manipuladas y las variables de perturbación. Además, una o más de las variables de proceso pueden tener al menos un conjunto de límites altos y bajos, definidos por el usuario, asociados con ella.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona, también, un método ejecutado mediante ordenador para proporcionar a un usuario información de proceso en tiempo real para un proceso multivariable llevado a la práctica en una instalación de tratamiento, en el que el proceso multivariable puede ser ejecutado mediante el control de una pluralidad de variables de proceso, comprendiendo el método:

proporcionar datos representativos de una o más de las variables de proceso; y

presentar en una única pantalla de presentación una pluralidad de regiones de presentación en función de los datos representativos de la o de las variables de proceso, caracterizado por la operación de presentar la pluralidad de regiones de presentación incluye:

presentar una región de presentación de tendencia general que incluye uno o más elementos de configuración de tendencia, en la que cada uno de los elementos de configuración de tendencia corresponde a, por lo menos, una variable de proceso de la pluralidad de variables de proceso y es representativo de datos históricos para la correspondiente variable de proceso, y

presentar una región de presentación de detalles de variable de proceso para ofrecer una representación gráfica de los detalles asociados con una variable de proceso seleccionada de la pluralidad de variables de proceso seleccionadas por un usuario.

En una realización del método, se visualiza también una región de presentación matricial para ofrecer una agrupación de información que describa al menos una característica asociada con una o más variables de proceso de la pluralidad de variables de proceso enumeradas en asociación con la agrupación.

En otra realización, el método incluye la navegación por detalles asociados con una variable de proceso seleccionada visualizada en la región de presentación de detalles de variables de proceso por interacción con una variable de proceso representada en la región de presentación matricial y/o la región de presentación de tendencia general.

El anterior resumen del presente invento no está destinado a describir cada realización ni cada ejecución práctica del presente invento. Las ventajas, junto con una comprensión más completa del invento, resultarán evidentes y se apreciarán por referencia a la siguiente descripción detallada y a las reivindicaciones, tomadas en conjunto con los dibujos anejos, en los que:

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de proceso que incluye una interfaz gráfica de usuario, de acuerdo con el presente invento.

La Figura 2 es un diagrama de proceso de datos de la interfaz gráfica de usuario representada en la Figura 1.

La Figura 3 es una presentación en pantalla que muestra en general los componentes de la interfaz gráfica de usuario de la Figura 1.

La Figura 4 es una visión general de modelos de objetos de la interfaz gráfica de usuario de la Figura 1.

Las Figuras 5A y 5B son diagramas más detallados de una región de presentación general de variables de proceso tal como la mostrada generalmente en la Figura 3.

La Figura 6 es un diagrama más detallado que ilustra una región de presentación para ver cambios y detalles de variables de proceso, tal como la mostrada en general en la Figura 3.

Las Figuras 7A-7G son diagramas más detallados que ilustran una interfaz de calibración de variables de proceso para una región de presentación para ver cambios y detalles de variables de proceso tal como la mostrada en la Figura 6.

La Figura 8 es un diagrama que ilustra una interfaz de tendencias como la interfaz representada generalmente en la región de presentación para ver cambios y detalles de variables de proceso de la Figura 3.

La Figura 9 es una vista más detallada de la región de presentación matricial de un proceso multivariable, tal como la representada en general en la Figura 3.

La Figura 10 es una ilustración más detallada de un conjunto de dispositivos gráficos de resumen, por ejemplo, calibres de burbuja, tales como los usados en una presentación matricial como la ilustrada en la Figura 9.

La Figura 11 es un diagrama de una pantalla de detalles de variables de proceso que un usuario puede seleccionar a partir de una pluralidad de pantallas disponibles como se muestra en la pantalla de presentación de la Figura 3.

Descripción detallada de las realizaciones

La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra un sistema 10 de tratamiento que incluye una interfaz gráfica 50 de usuario para ayudar a los usuarios en la vigilancia y manipulación de una o más variables de proceso contenidas en un controlador 14 que puede ser hecho funcionar para controlar un proceso llevado a la práctica por una instalación 12 de tratamiento. El sistema 10 de tratamiento incluye la instalación 12 de tratamiento para llevar a la práctica un proceso mediante el control del controlador 14 y de uno o más subcontroladores 16 opcionales.

La instalación 12 de tratamiento es representativa de uno o más componentes de instalación para llevar a la práctica un proceso en una instalación o parte de un proceso en una instalación, que puede llevarse a la práctica mediante el control de una o más variables de proceso de un controlador 14. Por ejemplo, la instalación 12 de tratamiento puede ser una refinería petroquímica para realizar un proceso petroquímico, una instalación nuclear, una instalación química, etc. El presente invento no está limitado a ninguna instalación 12 de tratamiento particular, sino que resulta particularmente ventajoso en el control de procesos de producción continuos multivariable.

El controlador 14 y los subcontroladores opcionales 16 pueden incluir cualquier aparato de control que contenga una o más variables de proceso para uso en el control de un proceso ejecutado por la instalación 12 de tratamiento. Por ejemplo, diversas partes de la interfaz gráfica 50 de usuario descrita en esta memoria pueden ser aplicables a un controlador que permita el control de un proceso a través de una única variable de proceso. Sin embargo, el controlador 14 es, preferiblemente, un controlador basado en restricciones, en el que se proporcionan límites para la o las variables de proceso del controlador de tal manera que el controlador funcione para mantener a la o a las variables de proceso dentro de tales límites durante el control del proceso ejecutado por la instalación 12. Aunque el presente invento puede resultar beneficioso para la vigilancia y la manipulación efectivas de variables de proceso de un controlador para cualquier proceso multivariable, la interfaz gráfica 50 de usuario como se describe en esta memoria es particularmente beneficiosa para la vigilancia y manipulación de variables de proceso asociadas con un controlador predictivo basado en modelos. Para simplificar, el invento se describirá adicionalmente en esta memoria con respecto a un controlador predictivo 14 basado en modelos. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá que las técnicas de interconexión con el usuario descritas en este documento no están, en modo alguno, limitadas a los controladores predictivos basados en modelos ni a los procesos multivariable, sino que pueden encontrar aplicación, en general, en diversos controladores y procesos que incluyan controladores y procesos con una única variable de proceso.

En general, como se ha descrito previamente en la sección titulada "Antecedentes del invento" de esta memoria, un controlador predictivo 14 basado en modelos incluye algoritmos que calculan actuaciones de control como solución a un problema de optimización para reducir al mínimo errores sometidos a restricciones impuestas por el usuario o por el sistema. Un controlador predictivo basado en modelos es, típicamente, una aplicación de control con múltiples entradas y múltiples salidas, que contiene múltiples variables para uso en el control de un proceso. En general, el control predictivo basado en modelos comprende dos partes principales: primero, se utiliza un programa de optimización para definir el mejor sitio para ejecutar el proceso en estado estable y, en segundo lugar, un algoritmo dinámico de control define como llevar al proceso al estado estable óptimo de manera suave, sin violar ninguna de las restricciones. Por ejemplo, con una frecuencia especificada, por ejemplo cada minuto, el optimizador examina el estado corriente del proceso y calcula un nuevo óptimo. A partir del optimizador, el controlador sabe cuando las variables de proceso deben encontrarse en el estado estable final. El algoritmo de control calcula entonces un conjunto dinámico de cambios para las variables de proceso con el fin de llevar al proceso, de manera suave, al estado estable sin violaciones dinámicas de las restricciones. Por ejemplo, para una variable de proceso pueden calcularse las futuras actuaciones de control 60-120. En general, se ejecuta una de las actuaciones calculadas y se descarta el resto. Luego, se repiten estos pasos. El objetivo de control para el control predictivo basado en modelos es, generalmente, proporcionar mediante cálculos variables controladas en forma óptima (como se define en lo que sigue), utilizando un modelo basado en valores económicos.

Por ejemplo, puede realizarse un control predictivo basado en modelos utilizando productos disponibles de varias compañías. Por ejemplo, como se ha indicado previamente en la sección "Antecedentes del invento", el control predictivo basado en modelos se realiza con el producto Dynamic Matrix Control (DMC) (Control por Matriz Dinámica), disponible de Aspen Tech (Cambridge, MA., EE.UU.), y mediante el producto Robust Multivariable Predictive Control Technology (RMPCT) (Tecnología Robusta de Control Predictivo de Múltiples Variables), disponible de Honeywell Inc. (Minneapolis, MN, EE.UU.) que es un producto para aplicaciones de control con múltiples entradas y múltiples salidas que controla y optimiza procesos industriales altamente interactivos. Aunque en este documento se enumeran varios controladores, el presente invento no está limitado al uso con sólo estos controladores. Tales controladores se citan únicamente con fines ilustrativos y las técnicas de interfaz gráfica de usuario descritas en esta memoria son aplicables a todos los controladores cuando es deseable la vigilancia y/o la manipulación de una o más variables de proceso. Además, la descripción que se facilita en esta memoria con respecto al controlador predictivo 14 basado en modelos se da en términos muy generales ya que un experto en la técnica está familiarizado con tales controladores y con las entradas y salidas del mismo.

En general, un controlador predictivo 14 basado en modelos contiene tres tipos de variables: a saber, variables controladas (CV), variables manipuladas (MV) y variables de perturbación (DV) (denominadas algunas veces, también, variables de alimentación directa (FF)), aunque otros controladores pueden contener otros tipos de variables. Tal como se utilizan en esta memoria, las variables controladas son aquéllas variables que el controlador intenta mantener dentro de unos límites. Además, también puede ser deseable reducir al mínimo, hacer máximas, o mantener en un valor objetivo, algunas de las variables controladas (por ejemplo, hacer máxima una variable de proceso de rendimiento de alimentación). Las variables manipuladas son aquéllas variables tales como válvulas o "palancas" que el controlador puede abrir y cerrar con el fin de intentar conseguir un objetivo del controlador (por ejemplo, hacer máximo el rendimiento de alimentación) al tiempo que se mantienen todas las otras variables dentro de sus límites. Las variables de perturbación son aquéllas variables que pueden medirse, pero no controlarse. Las variables de perturbación ayudan al controlador proporcionando la información necesaria, tal como información relativa a ciertos factores, por ejemplo, la temperatura del aire exterior. El controlador 14 puede reconocer entonces cómo afectarán tales factores a otras variables de proceso del controlador, con el fin de predecir mejor la forma en que la instalación reaccionará a cambios de esos factores. Los subcontroladores 16 pueden consistir en un subconjunto de variables manipuladas y variables controladas. Sin embargo, típicamente, tales subcontroladores 16 intentan controlar mediante realimentación una variable manipulada para que se encuentre dentro de ciertos límites.

A un usuario del controlador predictivo 14 basado en modelos (por ejemplo, un ingeniero, un operador, etc.) se le proporcionan, de acuerdo con el presente invento, diversos tipos de información relativa a las diversas variables de proceso, incluyendo información relacionada con las variables controladas, las variables manipuladas y las variables de perturbación del controlador 14, mediante la interfaz gráfica 50 de usuario, como se describe adicionalmente en lo que sigue. El usuario puede vigilar tal información e interactuar con el controlador 14 de diversas formas, como también se describirá adicionalmente en lo que sigue. Por ejemplo, el usuario puede cambiar varios tipos de límites impuestos sobre las variables de proceso contenidas en el controlador (por ejemplo, cambiar los límites bajos o altos de variables de proceso individuales).

La interfaz gráfica 50 de usuario le proporciona a un usuario (por ejemplo, un ingeniero, un operador, etc.) capacidad para vigilar, comprender y ajustar el controlador 14 de tal forma que el usuario pueda interactuar, efectivamente, con el controlador con el fin de, por ejemplo, permitirle al usuario conocer si el controlador será capaz de enfrentarse a una perturbación del proceso. Además, la interfaz gráfica 50 de usuario le proporciona al usuario capacidad para vigilar múltiples variables de proceso (por ejemplo, regímenes de alimentación, proporciones de producto, marcas definidas por el usuario, etc.) para vigilar elementos tales como variables que cambian de forma oscilante cuando se está optimizando la variable de proceso, y vigilar las variables de proceso claves, críticas para la condición del controlador, todo ello en una única pantalla de presentación. La interfaz gráfica 50 de usuario le proporciona a un usuario herramientas tales como la relación entre variables manipuladas y variables controladas, una presentación de qué variables de proceso están restringidas en sus límites y una presentación de las relaciones entre variables de proceso para facilitar el diagnóstico de un problema particular en el controlador 14.

Por ejemplo, distintas situaciones pueden requerir que el usuario interactúe con el controlador 14. Por ejemplo, durante el mantenimiento de la instalación de tratamiento, puede ser necesario que diversas variables de proceso sean retiradas del control para calibrar instrumentos o para realizar otras actividades de mantenimiento. Puede ser necesario determinar cómo han marchado las cosas entre un cambio de turno de operador; puede haber una directiva de operaciones o de ingeniería para cambiar el modelo, las limitaciones, los objetivos, etc.; puede ser necesario que el operador gestiones perturbaciones, bien ayudando al controlador o bien dejándole que se ocupe de la perturbación, o desconectándolo; o pueden presentarse diversas otras circunstancias de diagnóstico, tales como que el controlador no esté perfectamente afinado, que lleve a cabo una actuación temporal para compensar una perturbación, etc.

De manera general, como se muestra en la Figura 1, la interfaz gráfica 50 de usuario recibe datos relativos a la o a las variables de proceso procedentes del controlador 14. Como se ha indicado previamente en esta memoria, la interfaz gráfica 50 de usuario puede utilizarse con respecto a una única variable de proceso que se controle o, más preferiblemente, reciba datos asociados con múltiples variables de proceso procedentes del controlador 14.

La interfaz gráfica 50 de usuario incluye, como se muestra en la Figura 1, una presentación 58 que puede ser hecha funcionar bajo el control del controlador 56 de presentación y la unidad 52 de tratamiento del ordenador. Pueden utilizarse diversos periféricos 60 de entrada de usuario para comunicar información a la unidad 52 de tratamiento del ordenador. Por ejemplo, los periféricos 60 de entrada de usuario pueden incluir instrumentos de escritura, un ratón, un teclado, una pantalla de presentación táctil, o cualquier otro periférico de entrada de usuario utilizado, generalmente, para interfaces gráficas de usuario. La unidad 52 de tratamiento del ordenador interactúa con una memoria 54 para ejecutar uno o más programas almacenados en ella. La memoria 54, bajo el control de la unidad 52 de tratamiento del ordenador permite almacenar en ella información variada, por ejemplo, información de pantalla, información de formatos, datos a presentar o cualquier otra información, como será evidente a partir de la descripción que se ofrece en este documento con respecto a las diversas pantallas visualizadas en el dispositivo de presentación 58.

La unidad 52 de tratamiento del ordenador funciona para adaptar la información por ella recibida. Por ejemplo, la información recibida desde el controlador predictivo 14 basado en modelos está destinada a entregar información de presentación a la unidad 56 de control de dispositivo de presentación, para visualizarla en un dispositivo de presentación 58 por pantalla. Además, por ejemplo, la información recibida a través de los periféricos 60 de entrada de usuario está destinada a ser utilizada para, por ejemplo, navegación o entrega al controlador 14, por ejemplo, cambios de límites para el controlador 14. La operación de presentación y la funcionalidad de control de entrada de usuario a través de los periféricos 60 de entrada de usuario, son generalmente conocidas en la técnica. Por ejemplo, puede editarse información textual, pueden seleccionarse variables de proceso, puede llevarse a la práctica el enfatizado mediante la pulsación de una tecla del ratón, pueden arrastrarse elementos para introducir cambios en la información, etc.

La memoria 54, como se muestra en la Figura 1, incluye el módulo 70 de interfaz gráfica de usuario (GUI) que incluye programación para usarla al proporcionar las variadas pantallas de presentación, como se describe más adelante en esta memoria y para editar dichas pantallas de presentación según sea necesario, sobre una base en tiempo real a medida que los datos son recibidos por la unidad 52 de tratamiento del ordenador desde el controlador 14. Por ejemplo, el módulo 70 de GUI permite la transmisión de datos de valores corrientes recibidos desde el controlador directamente al objeto apropiado en la pantalla de presentación. Además, la memoria 54 almacena el módulo 72 de análisis de datos, que incluye programación que facilita el tratamiento con respecto a datos recibidos desde el controlador 14, que han de ser modificados en su naturaleza general antes de proporcionar tales datos para actualizar la pantalla de presentación. Por ejemplo, el módulo 72 de análisis de datos es utilizado para tratar datos históricos con el fin de reducir tales datos a un elemento de configuración de tendencia particular, para presentarlo como se describe en lo que sigue.

Preferiblemente, las funciones de presentación se realizan utilizando un monitor estándar (de preferencia lo bastante grande para visualizar todas las regiones de presentación, como se describe en adelante) y los elementos gráficos presentados se ejecutan utilizando código de Visual Basic. Además, de preferencia, se utiliza un sistema NT para realizar el tratamiento requerido. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá que pueden utilizarse, según lo contempla el presente invento, cualquier código y cualesquiera componentes adecuados capaces de llevar a la práctica las técnicas incorporadas en las pantallas de presentación de interfaz gráfica de usuario y de permitir la interacción con el controlador 14.

La Figura 2 muestra un diagrama 100 de proceso de datos, ilustrativo, para un controlador predictivo 14 basado en modelos provisto de una interfaz gráfica 50 de usuario de acuerdo con el presente invento. Los datos 102 del controlador predictivo basado en modelos incluyen órdenes 105 de control de proceso para controlar la instalación 12 de tratamiento en una forma usualmente conocida en la técnica. Por ejemplo, el controlador predictivo 14 basado en modelos calculará, con una frecuencia especificada, un estado estable óptimo que dicte cuáles deben ser los valores de ciertas variables de proceso. Después, el controlador calcula un conjunto dinámico de cambios para las variables manipuladas, para llevar al procesador, de manera suave, al estado estable proporcionando los cambios deseados para las variables manipuladas a un aparato para ejecutar tales cambios, por ejemplo, subcontroladores 16, válvulas, otras "palancas", etc. Dicho de otro modo, las órdenes 105 de control de proceso se proporcionan para controlar las variables manipuladas.

El controlador predictivo 14 basado en modelos genera diversos valores proporcionados como datos a la interfaz gráfica 50 de usuario relacionados con las diversas variables de proceso contenidas en el controlador 14. Los datos 102 del controlador predictivo basado en modelos proporcionados a la interfaz gráfica 50 de usuario incluyen, por lo menos, datos de valores de predicción, datos de valores corrientes y datos 103 de modelos. Por ejemplo, los datos de valores de predicción incluyen los datos basados en las futuras actuaciones de control calculadas para las diversas variables de proceso como se ha descrito en lo que antecede. Por ejemplo, como se ha indicado anteriormente, el controlador predictivo 14 basado en modelos puede calcular las futuras actuaciones de control 60-120, generándose los valores predichos asociados para las variables de proceso, particularmente para las variables manipuladas y las variables controladas.

Los datos de valores corrientes proporcionados a la interfaz gráfica 50 de usuario incluyen valores corrientemente medidos de cualquier número de fuentes. Por ejemplo, pueden medirse valores corrientes mediante cualesquiera de los subcontroladores que incluyen perceptores, posiciones de válvulas, etc. Además, tales datos pueden ser proporcionados directamente desde un componente de la instalación 12 de tratamiento o pueden ser valores generados para una variable de proceso, por ejemplo, una variable controlada, mediante el controlador 14.

Los datos de modelos incluyen información estática tal como la relacionada con el propio controlador 14, por ejemplo, relaciones de ganancia entre una variable controlada en función de una variable manipulada, valores de retardo, coeficientes de diversas ecuaciones modelo, etc. Generalmente, tales datos son datos fijos y en muchas circunstancias le son proporcionados a la interfaz gráfica de usuario una sola vez, al contrario que los otros tipos de datos, que cambian continuamente.

Los datos de valores de predicción, los datos de valores corrientes y los datos de modelos le son proporcionados a la unidad 52 de tratamiento del ordenador y son utilizados por el módulo 70 de interfaz gráfica de usuario y el módulo 72 de análisis de datos en la forma requerida para presentar las pantallas, como se describe con mayor detalle en lo que sigue. Por ejemplo, el módulo 70 de interfaz gráfica de usuario recibe datos de valores corrientes desde el controlador 14 y utiliza tales datos corrientes para actualizar objetos 108 de presentación para su visualización. Además, por ejemplo, los datos 110 de entrada de usuario se proporcionan al módulo 70 de interfaz gráfica de usuario a través de la unidad 52 de tratamiento del ordenador para comunicación de vuelta al controlador predictivo 14 basado en modelos. Por ejemplo, los datos de entrada de usuario pueden incluir límites cambiados para una variable de proceso particular que son proporcionados al controlador 14 para uso en cálculos adicionales de control y de optimización.

El módulo 72 de análisis de datos trabaja sobre datos proporcionados desde el controlador 14 para proporcionar datos para objetos 108 de presentación. Por ejemplo, el módulo 72 de análisis de datos puede recibir y almacenar datos corrientes durante un período de tiempo con el fin de caracterizar tendencias de tales datos históricos almacenados para una o más variables de proceso. Tales tendencias pueden ser presentadas, entonces, como se describe adicionalmente en esta memoria utilizando elementos gráficos de configuración de tendencia que recuerdan gráficos generalizados de tales datos. Además, el módulo 72 de análisis de datos puede realizar comparaciones entre datos de valores corrientes y límites fijados con el fin de presentar información apropiada en colores como forma de alertar a un usuario acerca de una información particular presentada en la interfaz gráfica 50 de usuario. El módulo de análisis de datos, después de completar el tratamiento de los datos por él recibidos, puede proporcionar datos para la manipulación directa de objetos 108 de presentación o proporcionar información al módulo 70 de interfaz gráfica de usuario, permitiendo el módulo 70 de interfaz gráfica de usuario cualquier manipulación deseable de los objetos 108 de presentación.

La Figura 3 es un diagrama general que representa una pantalla de presentación ilustrativa para la interfaz gráfica 50 de usuario. Generalmente, el campo visible de la pantalla de presentación se divide en tres áreas funcionales que incluyen la región 150 de presentación general de proceso multivariable, la región 200 de presentación matricial de proceso multivariable, y la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso.

La Figura 4 es una visión general 300 de un modelo de objeto para la pantalla de presentación ilustrada en la Figura 3. En general, el objeto de datos principal es un Punto 306 de una pluralidad de Puntos 304 que pueden ser Puntos del tipo de variable manipulada, del tipo de variable controlada o del tipo de variable de perturbación. El Punto tiene muchos atributos y métodos asociados con él. Cada Punto tiene la responsabilidad de presentarse a sí mismo en el o los objetos de presentación apropiados. Cada Punto es actualizado según sea apropiado a medida que los datos cambian y actualizan los objetos de presentación según sea necesario.

El objeto capa exterior 302 es el contenedor para la aplicación de interfaz gráfica de usuario e incluye todos los elementos/objetos no mostrados por separado en la visión general del modelo objeto, por ejemplo, el reloj 157 de tiempo de iteración, la información 151 de controlador general, lengüetas para contenedores para objetos visuales tales como en la región 211 de lengüetas, la fecha 146, etc. El objeto capa exterior 302 corresponde a la capa exterior de presentación 140, como se muestra en la Figura 3.

El objeto conectividad y control de los otros elementos/objetos ilustrados por separado en la visión general del modelo objeto se describirán de manera resumida describiendo un par de objetos. Por ejemplo, el objeto 308 de presentación general de variables de proceso que corresponde a la presentación 152 de visión general de tendencia puede ser un contenedor de marcos para alojar gráficos. Tales contenedores pueden ser para un conjunto de imágenes que representan información de estado de objetos Punto. Un control de lista de imágenes forma parte de este objeto 308 y contiene todas las imágenes posibles para los iconos que se describen con mayor detalle en lo que sigue. Durante la configuración del sistema, las posiciones de las posibles imágenes de iconos son asignadas a los objetos Punto. En el momento de actualizar datos, los objetos Punto le pedirán al objeto presentación 308 que presente los iconos apropiados al estado de los Puntos según la determinado por la evaluación de algoritmos estimadores de estado, por ejemplo, datos históricos para algoritmos de reducción de comportamiento de tendencias, como se describe con mayor detalle en lo que sigue.

Además, por ejemplo, el objeto 308 calibre de variable de proceso correspondiente a la interfaz 256 de calibre de variable de proceso es propiedad de un objeto Punto que cambia la presentación. El usuario puede realizar cambios a los atributos de los objetos Punto a través de esta interfaz, por ejemplo, los límites, y el cambio puede conseguirse mediante el uso de una tabla textual o arrastrando un elemento gráfico, por ejemplo una marca de límite arrastrada utilizando un ratón. En forma similar, cada Punto tiene la responsabilidad de presentarse a sí mismo como el objeto 308 calibre de variable de proceso apropiado.

Se reconocerá que cada uno de los objetos de la Figura 4 corresponde a un objeto presentado en la Figura 3. Por ejemplo, el objeto 310 calibre de burbuja corresponde a un dispositivo gráfico de resumen 212, el objeto 311 presentar ver cambios corresponde a la región 250 de interfaz de presentación, el objeto 316 registrar cambios corresponde al registro 260, el objeto 312 de presentar matriz corresponde a la presentación matricial 201, el objeto 314 listar parámetros críticos corresponde a la lista 154 de parámetros críticos, el objeto 320 trazar gráfico de valores de función corresponde al gráfico 159 de función, y el objeto 324 presentar detalles de variables de proceso corresponde a la presentación de detalles de VP seleccionable utilizando "Detalle VP" en la región 211 de lengüetas.

La región 150 de presentación general de procesos multivariable está generalmente segmentada en cuatro áreas funcionales para orientar a los usuarios acerca de cambios recientes y problemas potenciales. Esta región 150 de presentación general proporciona soporte particular para cambios de turnos, por ejemplo, cambios de operadores entre turnos, y la vigilancia periódica del controlador 14. En general, las cuatro áreas funcionales de la región 150 de presentación general incluyen la información 151 de controlador, la presentación 152 de tendencia de proceso multivariable, la lista 154 de parámetros críticos y la región 156 de gráfico de tendencia. Cada una de estas cuatro regiones funcionales se describen en lo que sigue, describiéndose la presentación 152 de tendencia de proceso multivariable de manera particularmente detallada con referencia a las Figuras 5A-5B.

La información 151 de controlador aparece en la parte superior de la región 150 de presentación de visión general en forma de varios campos de texto y menús desplegables. En primer lugar, en la esquina superior izquierda de la región, existe un campo de texto 142 con el nombre del modelo de controlador activo. A continuación del campo de texto 142 con el nombre del modelo de controlador activo hay una presentación de texto 144 que muestra el nombre del controlador particular presentado. Si hay disponible más de un controlador, puede utilizarse un botón de menú desplegable para permitirle al usuario seleccionar de entre una lista con otros nombres. Bajo estos elementos, se encuentran los modos 153 de controlador y la indicación de estado 155. Por ejemplo, las indicaciones de estado pueden incluir indicaciones tales como optimizar, gestionar limitaciones, etc. El usuario puede seleccionar, por ejemplo utilizando un menú desplegable, un modo 153 de controlador tal como conexión, desconexión, calentamiento, etc. El modo puede cambiar en función de la condición del controlador. Finalmente, un reloj 157 marca los segundos transcurridos desde el comienzo de la última ejecución de controlador.

La lista 154 de parámetros críticos proporciona información especificada por el usuario acerca de un conjunto de parámetros específicos de posición. Estos parámetros podrían ser un conjunto predefinido de variables de proceso críticas, o una lista dinámica, tal como de variables de proceso que se encuentran cerca de sus límites o que los han sobrepasado, o de variables de proceso que cumplen otros criterios. La información de parámetros críticos proporciona información detallada acerca de un pequeño conjunto de variables que satisfacen ciertos criterios de carácter crítico. Por ejemplo, dicha lista 154 de parámetros críticos puede ser definida por el usuario de tal modo que cualesquiera características particulares disponibles, puedan ser actualizadas regularmente.

La región 156 de tendencias puede incluir cualquier número de gráficos de tendencias representativos de alguna funcionalidad general del sistema. Por ejemplo, como se muestra en la región de tendencias 156, un gráfico 159 de valores de función objetivo le ofrece a un usuario una idea acerca de cómo de bien está optimizando el proceso el controlador. Además, puede mostrarse, por ejemplo, un gráfico de energía, diseñado para ofrecer al usuario una idea de lo intensamente que está trabajando el controlador para ajustar las variables manipuladas. Como se muestra mediante el gráfico 159 de valores de función objetivo, pueden utilizarse diversas sombras de color para indicar límites para proporcionar al usuario otra información, tal como cuándo los valores de los gráficos deben avisar al usuario de que el controlador no está funcionando eficazmente.

La presentación 152 de tendencia de visión general del proceso multivariable se ilustra con mayor detalle en las Figuras 5A y 5B. La presentación 152 de tendencias codifica tendencias históricas para variables de proceso en elementos de configuración de tendencia. Cada elemento de configuración de tendencia es representativo de un comportamiento de tendencia. Preferiblemente, cada uno de los elementos de configuración de tendencia es representativo de uno de un conjunto predeterminado de comportamientos de tendencias del proceso. Sin embargo, tales elementos de configuración de tendencia pueden mostrar tendencias dinámicas, por ejemplo, gráficos de puntos de datos reales tales como puntos de datos seleccionados o muestreados. Tal como se utiliza en esta memoria, el término "histórico" se refiere a cualquier período de tiempo previo a un tiempo de referencia corriente.

Preferiblemente, los comportamientos de tendencia de proceso, como se describe en un conjunto ilustrativo de elementos de tendencia en lo que sigue, incluyen comportamientos indicativos del régimen de cambio de la variable de proceso (es decir, velocidad (primera derivada)) y del régimen de cambio de la velocidad (es decir, aceleración (segunda derivada)). El propósito de la presentación 152 de tendencia de proceso multivariable es proporcionar al usuario una visión general de alto nivel del estado del proceso y del controlador. La presentación 152 de tendencia se basa en la capacidad humana de detectar anormalidades en diseños visuales.

La presentación 152 de tendencia es una presentación gráfica de los resultados de un algoritmo de análisis de tendencia de señal del módulo 72 de análisis de datos realizado sobre datos procedentes del controlador 14. Este tipo de presentación de datos en masa proporciona una indicación, fácilmente perceptible, del estado de muchas variables de proceso sobre las que se ejecuta el algoritmo. El algoritmo es capaz de codificar visualmente otros tipos de información (por ejemplo, desviación de valores predecidos, selección de una variable, y cambio de estado no anticipado) y soporta navegación para la interfaz gráfica 50 de usuario.

La presentación 152 de tendencia general de proceso multivariable incluye un campo de iconos de componentes de la instalación general que tienen, incorporados en ellos, elementos 176 de configuración de tendencia. Los elementos 176 de configuración de tendencia pueden ser, por ejemplo, parte de un campo de mapa de bits, por ejemplo, un mapa de bits de 16 x 16 elementos de imagen, denominado en esta memoria icono 172 de tendencia de variable de proceso. Los iconos 161-164 de componentes de instalación están configurados, preferiblemente, para que se correspondan con un componente de la instalación 12 de tratamiento. Además, preferiblemente, tales iconos 161-164 de componentes de la instalación están dispuestos en la presentación 152 de tendencia de acuerdo con su situación funcional en el proceso multivariable continuo que se está controlando.

Incorporados en el cuadro definido por los iconos 161-164 de componentes de la instalación se encuentran los iconos 172 de tendencia de variable de proceso; cada uno de ellos incluye un elemento 176 de configuración de tendencia. Los iconos 161-164 de componentes de la instalación tienen, incorporados en ellos, un icono 172 de tendencia de variable de proceso para cada variable de proceso asociada con ese componente de instalación particular de la instalación de tratamiento. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5A, el icono 161 de componente de instalación incluye dos variables manipuladas 166, dos variables de perturbación 168 y cuatro variables controladas 170, que están asociadas con un componente 161 de instalación particular. El icono 162 de componente de instalación incluye dos iconos 172 de tendencia de variable de proceso, el icono 163 de componente de instalación incluye trece iconos 172 de tendencia de variable de proceso, y el icono 164 de componente de instalación incluye ocho iconos 172 de tendencia de variable de proceso. Preferiblemente, los elementos de configuración de tendencia están posicionados en estrecha proximidad unos con otros, con el fin de permitir que un usuario perciba patrones de cambios entre tales elementos 176 de configuración de tendencia posicionados.

El icono 172 de tendencia de variable de proceso transporta varios tipos de información. En primer lugar, el algoritmo de análisis de tendencia de señal que es parte del módulo 72 de análisis de datos de la interfaz gráfica 50 de usuario permite la reducción del comportamiento de la tendencia de una variable de proceso a elementos primitivos de tendencia representativos de tipos de comportamiento. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5B, en ella se puede ver un conjunto de elementos 176 de configuración de tendencia. El conjunto de elementos 176 de configuración de tendencia incluye siete elementos gráficos 180-186; cada uno de ellos representativo de un comportamiento de tendencia diferente. Con fines de ilustración, los siete elementos gráficos 180- 186 representan los siguientes comportamientos de tendencia indicativos del régimen de cambio (es decir, la velocidad) de valores de variables de proceso y, también, del régimen de cambio de la velocidad (es decir, la aceleración) para los valores de variables de proceso. El elemento 180 de configuración de tendencia representa un comportamiento de estado estable, el elemento 181 de configuración de tendencia representa un comportamiento en rampa ascendente, el elemento 182 de configuración de tendencia representa un comportamiento en rampa descendente, el elemento 183 de configuración de tendencia representa un incremento de un comportamiento de régimen decreciente, el elemento 184 de configuración de tendencia representa un incremento de un comportamiento de régimen creciente, el elemento 185 de configuración de tendencia representa una reducción de un comportamiento de régimen decreciente, y el elemento 186 de configuración de tendencia representa una reducción de un comportamiento de régimen creciente.

El algoritmo de análisis de tendencia de señal reduce los datos históricos recibidos del controlador predictivo 14 basado en modelos a uno de los elementos 180-186 de configuración de tendencia del conjunto 176 de elementos de configuración de tendencia. El algoritmo, después de comparar y determinar qué comportamiento de tendencia representa mejor los datos históricos para la variable de proceso que se está analizando, permite la presentación del elemento 180-186 de configuración de tendencia apropiado correspondiente al comportamiento de tendencia determinado. Preferiblemente, cada variable de proceso se reduce, de esta manera, a un comportamiento de tendencia y se presenta un elemento de configuración de tendencia correspondiente para la variable de proceso.

En general y de manera preferible, cada uno de los elementos 176 de configuración de tendencia es una forma monodimensional. Las formas monodimensionales recuerdan preferiblemente, un gráfico genérico del comportamiento de tendencia particular al que corresponde, por ejemplo, una línea recta horizontal para un comportamiento de estado estable.

Un experto en la técnica reconocerá, a partir de la descripción que se ofrece en este documento, que cualquier algoritmo capaz de reducir datos históricos para una variable de proceso a uno de un conjunto de comportamientos de tendencia, puede ser utilizado de acuerdo con el presente invento. Además pueden utilizarse varios tipos de configuraciones de elemento de tendencia para representar los diversos tipos de comportamientos de tendencias. Varias referencias describen algoritmos adecuados para análisis de tendencias, incluyendo: Betty Bin Xia, "Búsqueda de similaridades en conjuntos de datos de series de tiempos", Tesis de D.C. de la Universidad Simon Fraser (1997); B.R. Bakshi y G. Stephanopoulos, "Representación de tendencias de procesos - III, Extracción multiescalar de tendencias a partir de datos de procesos", en Computers & Chemical Engineering, volumen 18, págs. 267-302 (1994); M. Janusz y V. Venkatasubramanian, "Generación automática de la descripción cualitativa de tendencias de procesos para detección de fallos y diagnosis", en Engng. Applic. Artif. Intell. 4, 329-339 (1991); R. Rengaswamy y V. Venkatasubramanian, "Un enfoque sintáctico al reconocimiento de diseños para la vigilancia de procesos y diagnóstico de fallos", en Engng. Applic. Artif. Intell. 8, 35-51 (1995); y J.T.-Y. Cheung y G. Stephanopoulos, "Representación de tendencias de procesos. I. Esqueleto de representación formal", en Computers & Chemical Engineering, vol. 14, núm. 4-5, págs. 495-510 (Mayo 1990). De acuerdo con el presente invento, puede utilizarse cualquier algoritmo que reduzca datos históricos, preferiblemente datos históricos recientes, a comportamientos de tendencias que puedan ser presentados mediante un elemento primitivo de tendencia, por ejemplo, gráficos generalizados representados por elementos lineales simples.

También puede utilizarse codificación por colores para definir otras características de la variable de proceso. Por ejemplo, el elemento 176 de configuración de tendencia presentado en el icono 172 de visión general de variable de proceso puede codificarse en colores para reflejar la relación entre un valor corriente de la variable de proceso y límites, definidos por el usuario, para la variable de proceso. Por ejemplo, el elemento 176 de configuración de tendencia del icono 162 de visión general de la instalación puede tener color negro para indicar que el valor corriente de la variable de proceso se encuentra dentro de los límites definidos por el usuario, puede tener color amarillo para indicar que el valor corriente de la variable de proceso se encuentra dentro de un cierto porcentaje de los límites definidos por el usuario, o puede tener color rojo para indicar que el valor corriente de la variable de proceso se encuentra fuera de los límites definidos por el usuario en, por lo menos, un cierto porcentaje. Tales límites se describirán adicionalmente en lo que sigue con respecto a otras partes de la interfaz gráfica 50 de usuario.

Además, puede utilizarse codificación por colores para el fondo 177 de un icono 172 de tendencia de variable de proceso, como se muestra en el icono 162 de componente de instalación. Por ejemplo, colores de un juego de colores pueden codificarse en cualquier algoritmo, alarma o perceptor que se adecue a una aplicación particular. Por ejemplo, si para la variable de proceso resulta evidente una situación de alarma, el fondo 177 del icono de tendencia puede adoptar un color verde.

Cada uno de los iconos 172 de tendencia de variable de proceso está enlazado con una variable de proceso correspondiente para la que se ejecuta el algoritmo de análisis de tendencia. Los iconos 172 de tendencia de variable de proceso están incorporados en los iconos 161-164 de componentes de instalación estáticos asociados o en mapas de bits que reflejan el componente de la instalación al que se aplica la variable de proceso, por ejemplo, al componente 162 de la instalación se aplican dos variables de proceso. Los iconos 161-164 de componente de instalación agrupan los iconos 172 de tendencia de variable de proceso tanto visual como conceptualmente para facilitar al usuario una perspectiva en la que podría encontrarse un problema para el controlador 14. Tal agrupamiento de iconos 172 de tendencia se ve mejorado, además, por el agrupamiento de los iconos 172 de tendencia en grupos de tipos de variables de proceso (por ejemplo, variables manipuladas, variables de control y variables de perturbación). Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5A, con referencia al icono 161 de componente de instalación, las variables manipuladas 166 están agrupadas en la región superior del icono 161 de componente de instalación, las variables de perturbación 168 están agrupadas por debajo de las variables manipuladas 166 y las variables controladas 170 están agrupadas en la región inferior del icono 161 de componente de instalación. El agrupamiento de variables por tipo está separado mediante líneas delgadas para distinguir los grupos.

Los iconos 172 de tendencia de variable de proceso no necesitan estar incorporados en los iconos 161-164 de componente de instalación para que sean eficaces. Por ejemplo, dichos iconos 172 de tendencia pueden estar dispuestos en un formato de filas y columnas, pueden estar posicionados con texto que indique el nombre de la variable de proceso, o pueden estar configurados de cualquier otra manera que pueda aportar beneficios para ayudar al usuario a discernir, a partir de ellos, la información pertinente.

Además, los elementos 176 de configuración de tendencia representativos del comportamiento de la variable de proceso pueden presentarse solos o como parte de un mapa de bits, al igual que el del icono de tendencia 172 que proporciona un fondo para el elemento de configuración de tendencia. Un experto en la técnica reconocerá que puede utilizarse más de un elemento de configuración de tendencia en un icono 172 de tendencia, para representar la tendencia del comportamiento. Por ejemplo, un elemento de configuración de tendencia con un ángulo de 45º dirigido hacia arriba en el icono 172 de tendencia, junto con un símbolo representativo de un régimen decreciente, por ejemplo, una D, puede ser utilizado para representar un régimen particular al que está creciendo la variable de proceso. Igualmente, puede utilizarse cualquier número de combinaciones de configuraciones de tendencia primitivas para representar tendencias de comportamiento para la variable de proceso. El presente invento no está limitado a ningún conjunto particular de elementos de configuración de tendencia ni a ningún conjunto de tendencias de comportamiento por ellos representadas. Igualmente, elementos representativos de límites para la variable de proceso pueden ser presentados en el icono de tendencia, por ejemplo, tal como una línea en la parte superior del icono 172 para representar un límite alto. Por ejemplo, la presentación de una línea de límite podría utilizarse para mostrar que el valor corriente para la variable de proceso se está acercando a un valor de límite alto definido por el usuario.

Además, la presentación 152 de tendencia general del proceso multivariable incluye una barra de estado 160 para ayudar a los usuarios a reunir información adicional acerca de los iconos 172 de tendencia. Por ejemplo, cuando se hace pasar el cursor de un ratón por encima de un icono 172 de tendencia general, se presenta una descripción de la variable de proceso correspondiente al icono de tendencia, junto con una breve descripción de información adicional, tal como una marca pertinente o una alerta textual de límite próximo o cualquier otra materia textual deseada. La barra de estado 160 le ofrece al usuario una forma de obtener determinada información sin navegar por pantallas adicionales cuando aquél desea ver una condición inusual tal como un decrecimiento de un elemento 185 de configuración de tendencia de régimen decreciente. La barra de estado 160 puede actuar para confirmar la esperanza de un usuario de una señal anormal o para dirigir la actividad que debe realizarse a continuación para resolver el problema.

La presentación 152 de tendencia general de proceso multivariable permite, además, navegar en busca de información más detallada. Por ejemplo, cada uno de los iconos 172 de tendencia está enlazado con una fila o columna particular de la presentación matricial 201 de proceso multivariable, como se describirá en adelante con referencia a las Figuras 9 y 10. Además, cada uno de los iconos 172 de tendencia o sólo el elemento de configuración de tendencia, puede estar enlazado con la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso. Cuando un usuario selecciona uno de los iconos 172 de tendencia, se destaca una fila/columna correspondiente de una presentación matricial 201 y, además, en la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso, se representa información más detallada relacionada con la variable de proceso correspondiente al icono 172 de tendencia seleccionado.

Un experto en la técnica reconocerá, a partir de la descripción de esta memoria, que la presentación 152 de tendencia general de proceso multivariable, ayuda al usuario a vigilar el comportamiento de un proceso con múltiples variables. Para un proceso estable, los iconos 172 de tendencia aparecerán lisos y sin descripción. A medida que las variables de proceso se desvían de los estados estables y comienzan su transición a otros estados, los iconos 172 de tendencia comienzan a deformarse apareciendo líneas inclinadas y curvas, como se representa mediante los elementos 176 de configuración de tendencia preferidos de la Figura 5B. La deformación se reconoce fácilmente y llama la atención del usuario hacia las variables de proceso en transición, alertándole acerca de tales cambios. En el contexto de la interfaz de proceso completa, los iconos 172 de tendencia individuales pueden enlazarse con información más detallada acerca de la variable de proceso en transición, como antes se ha descrito, por ejemplo mediante selección con una tecla de un ratón o con un teclado.

Además, un experto en la técnica reconocerá que la información más detallada ilustrada en la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso para un icono 172 de tendencia general seleccionado es particularmente ventajosa por cuanto que la región de presentación 150 y la región 250 de interfaz de presentación, se visualizan en una sola pantalla. En consecuencia, la navegación resulta extremadamente fácil para el usuario y éste dispone de más de un tipo de información en la misma pantalla con fines de evaluación.

La región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso se representa adicionalmente de manera detallada en la Figura 6. La región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso le permite al usuario manipular los límites de control de una variable de proceso y examinar una historia visual y escrita de los valores corrientes y de los márgenes de los límites de una variable de proceso. La región 250 de interfaz de presentación pretende ayudar al usuario a realizar cambios de límites precisos, a partir de buena información, en un contexto significativo.

La región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso incluye un gráfico 252 de historia/predicción de tendencias, una interfaz 256 de calibración de variables de proceso, y una interfaz 258 de botones. Un experto en la técnica reconocerá que la Figura 6 presenta una ligera modificación respecto de la región 250 de presentación que se muestra en la Figura 3. Sin embargo, en general, sólo partes de la pantalla de presentación han sido dispuestas de otra manera y se han dado nombres diferentes a botones diferentes, en relación con la interfaz 258 de botones.

En general, la interfaz 256 de calibración de variables de proceso de la región 250 de interfaz de presentación, le permite al usuario ver y manipular los límites corrientes en el contexto del valor corriente de la variable de proceso, como se describe con detalle más adelante. La interfaz 258 de botones le permite al usuario visualizar predicciones y el impacto que tendrá un pequeño cambio de un límite, dar instrucciones al controlador para que lleve a cabo esos cambios, y restaurar los límites a valores utilizados en un intervalo de control previo. Por ejemplo, el botón 601 "¿Qué pasa si?" inicia el controlador para que ejecute una iteración tal que puedan generarse predicciones, y visualizarlas en la región de presentación 260, en relación con el cambio de un límite realizado por el usuario como se describe en lo que sigue. El botón 602 "Introducir" dará instrucciones entonces al controlador para que lleve a cabo esos cambios de límite si el usuario así lo desea. Además, si se selecciona el botón 603 "Restaurar", se restablecen los límites a los valores utilizados en el intervalo de control previo, cuando el usuario no desea llevar a cabo cambios de límite.

El gráfico 252 de historia/predicción de tendencia, proporciona posibilidades ampliadas de establecimiento de tendencias y aporta flexibilidad en las manipulaciones en la escala del tiempo. Un diagrama más detallado del gráfico 252 de historia/predicción de tendencia se representa en la Figura 8. Además de un trazo 350 de valores históricos de una variable de proceso particular, este gráfico 252 presenta, también, un trazo 352 de tendencia de predicción del comportamiento anticipado de la variable de proceso. Además, pueden ajustarse la escala de tiempo (por ejemplo, un período de tiempo más corto o más largo) y/o el marco del tiempo (por ejemplo, un período de tiempo anterior o posterior), reflejados en el gráfico 350 de historia de tendencia y en el gráfico 352 de predicción.

La escala vertical 357 del gráfico 252 de historia/predicción de tendencia coincide con la escala especificada por la interfaz 256 de calibración de variable de proceso, como se describe más adelante. En otras palabras, los límites alto y bajo de equipo de ingeniería son equivalentes para el gráfico 252 y para la interfaz 256 de calibración de variable de proceso. Dicha equivalencia hace que resulte fácil comparar la tendencia para la interfaz 256 de calibración de variable de proceso. Dos barras, una en la parte superior, 354, y una en la parte inferior, 355, representan la historia del conjunto de límites para la variable de proceso. Por ejemplo, la barra inferior 355 refleja la \Delta entre el límite bajo fijado por el operador y los ajustes de límite bajo de equipo de ingeniería, y la barra superior 354 muestra la \Delta entre el límite alto fijado por el operador y los ajustes de límite alto de equipo de ingeniería. Como se ve en la Figura 8, la barra inferior 355 refleja que la \Delta se mantiene invariable en todo el intervalo de tiempo, mientras que la barra superior 354 se hace más gruesa para mostrar una \Delta incrementada. El color de la barra de historia de la limitación puede cambiar en función del estado próximo al límite del valor corriente de la variable de proceso, para límites definidos por el usuario. Por ejemplo, si el valor corriente de la variable de proceso se encuentra entre los valores de límite alto y bajo fijados por el operador, entonces la barra de historia de la limitación es de un color particular, por ejemplo, gris. Si el valor corriente se encuentra próximo a los valores de límite alto o bajo de equipo del operador, entonces la barra se vuelve de otro color, por ejemplo, amarillo. Además, por ejemplo, si el valor corriente de la variable de proceso supera uno de los límites alto o bajo fijados por el operador en más de un 1%, entonces la barra cambia todavía a otro color, por ejemplo, al rojo.

Además, en la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso, se encuentra incluido un registro 260 de cambios, como se muestra en la Figura 6. El registro 260 de cambios documenta automáticamente información crítica acerca de cambios de límite y le pide al usuario que dé explicaciones a los mismos. Cuando el usuario "Introduce" un cambio de límite a través de la interfaz 258 de botones, se proporciona una entrada de registro con campos que especifican la variable de proceso y diversos parámetros, tales como los valores antiguo y nuevo, un sello 270, 272 con le fecha y la hora, y el autor.

La interfaz 256 de calibración de variable de proceso se representa con mayor detalle y se describe con referencia a diversas realizaciones de la misma en las Figuras 7A-7B. Los diversos límites del proceso que pueden incorporarse en la práctica utilizando la interfaz gráfica 50 de usuario descrita en esta memoria, pueden incluir cualquier número de conjuntos de límites, y el presente invento no está limitado en particular a ningún tipo específico de conjunto ni a ningún número de conjuntos. No obstante, con preferencia, se emplean cuatro tipos de límites en la interfaz 256 de calibración de variable de proceso, como se describirá con referencia a las Figuras 7A-7G. En primer lugar, en este documento se ofrecerá una definición de cada uno de los cuatro límites, con el fin ayudar a entender la interfaz 256 de calibración de variable de proceso.

Tal como se utilizan en esta memoria, los valores de límites físicos de ingeniería se refieren a los valores de límites que definen los límites físicos de una pieza de equipo o de la instrumentación. Representan el margen más amplio posible de cuantificación significativa de una variable de proceso. Por ejemplo, pueden ser límites físicos de ingeniería impuestos a mediciones que un perceptor es capaz de proporcionar.

Tal como se utilizan en esta memoria, los valores de límites de equipo de ingeniería son los valores de límite fijados por un usuario, particularmente un ingeniero de control, para establecer un margen en el cual un operador u otro usuario puede establecer con seguridad valores de límite fijados por el operador.

Tal como se utilizan en esta memoria, los valores de límites fijados por el operador son los valores de límites a través de los cuales los operadores pueden influir sobre el controlador 14. Tales límites establecen el margen en el que puede actuar libremente la solución de control cuando se le ofrecen suficientes grados de libertad para ello.

Finalmente, tal como se utilizan en esta memoria, los límites de lógica de optimización, denominados en esta memoria, también, como bandas lógicas de delta, son pseudo-límites que describen un desplazamiento dentro de los límites fijados por el operador, que intentarán respetar los cálculos de optimización.

La interfaz 256 de calibración de variable de proceso incluye un calibre 280 de variable de proceso que incluye un eje 285 de calibración (no presentado generalmente en la pantalla) y una escala 282 que se extiende a largo del eje de calibración 285 y en paralelo con él. Una o más barras 284 se extienden a lo largo del eje de calibración 285. Cada barra es representativa de un conjunto de valores de límite altos y bajos del proceso, para una variable de proceso particular. Además, una forma gráfica tal como un puntero 297 se presenta a lo largo del eje 285 de calibración para representar el valor corriente de la variable de proceso. Aunque los elementos 284 de barra gráfica que se extienden a lo largo del eje 285 de calibración pueden representar cualquier número de diferentes tipos de límites con relación a la variable de proceso específica, de preferencia, el o los elementos 284 de barra gráfica representan uno de los valores de límites de equipo de ingeniería y de los valores de límites fijados por el operador. Opcionalmente, una o más formas gráficas adicionales, por ejemplo, un puntero 298, pueden estar posicionadas a lo largo de la escala 282, indicando uno o más valores predichos para la variable de proceso. Por ejemplo, el valor predicho puede ser un valor futuro o puede ser un valor predicho de estado estable. Además, la o las formas gráficas adicionales podrían utilizarse para indicar valores históricos, por ejemplo, un valor medio, valores extremos, etc.

Como se muestra en la Figura 7A, la o las barras gráficas 284 incluyen una primera barra 281 que se extiende a lo largo del eje 285 de calibración. Un primer extremo superior 286 de la primera barra 281 es representativo de un límite alto de equipo de ingeniería, y un segundo extremo 288 es representativo de un límite bajo de equipo de ingeniería. Además, preferiblemente, el o los elementos 284 de barra gráfica incluyen una segunda barra 283 presentada, preferiblemente, dentro de la primera barra 281. La segunda barra 283 es representativa de límites fijados por el operador. Un primer extremo 290 de la segunda barra 283 es representativo de un límite alto fijado por el operador y un segundo extremo 291 de la segunda barra 283 es representativo de un límite bajo fijado por el operador. Se observará que los límites también se muestran en forma textual al lado del calibre. Por ejemplo, el valor de límite alto de equipo de ingeniería se ilustra en el campo textual 301, el valor de límite alto fijado por el operador se muestra en el campo textual 302, el valor de límite bajo fijado por el operador se muestra en el campo textual 304, y el valor de límite bajo de equipo de ingeniería se representa en el campo textual 305. El valor corriente de la variable de proceso se ilustra en al campo textual 303.

Las regiones rayadas junto al primero y al segundo extremos 290, 291 de la segunda barra 283 representativa de los valores de límites alto y bajo fijados por el operador, respectivamente, son los límites de optimización lógica. Estos límites definen la banda 295 alta de delta lógica y la banda 296 baja de delta lógica. Las marcas rayadas están diseñadas de tal modo que cuando el límite alto y el límite bajo de delta lógica se solapan (por ejemplo, cuando los límites alto y bajo de delta lógica son grandes en comparación con la región definida por los límites alto y bajo fijados por el operador), las marcas rayadas en diagonal convergerán en un punto, por ejemplo, la línea en la gráfica (véase la Figura 7C) con relación a la respectiva proporción de los límites alto y bajo de delta lógica. Esta característica emergente de la presentación gráfica representa con precisión un pseudo punto de ajuste, es decir, el valor de optimización objetivo que será utilizado por el algoritmo de optimización cuando se solapen las bandas de delta lógica. El controlador 14 intentará controlar la variable de proceso para llevarla hacia el pseudo punto de ajuste, si ello es posible.

El calibre 280 de variable de proceso incluye, además, una marca 292 de manipulación de límite alto y una marca 293 de manipulación de límite bajo. Estas marcas 292, 293 de manipulación pueden ser utilizadas por un usuario para cambiar los valores de límite de ajuste. Por ejemplo, dependiendo del nivel de autorización de un usuario, las marcas de manipulación se fijan para las barras de límite de tal manera que al usuario se le permite manipularlas si está autorizado para ello. Por ejemplo, aunque (como se muestra en la Figura 7A) únicamente se muestran la marca 292 de manipulación de límite alto y la marca 293 de manipulación de límite bajo, que se extienden desde los valores de límite fijados por el operador de tal manera que los límites puedan ser modificados por un usuario autorizado, marcas de manipulación adicionales pueden extenderse desde los extremos de la primera barra 281 en forma similar con el fin de permitirle a un usuario, por ejemplo un ingeniero con el nivel de autorización apropiado, modificar los valores de límite de equipo de ingeniería. Además, tales marcas de manipulación pueden extenderse desde los extremos de las bandas 295, 296 de delta lógica para permitirle a un usuario modificar los límites de lógica de optimización.

Los límites y el valor corriente presentados para una variable de proceso se representan en una sola escala a lo largo de un único eje 285 de calibración para crear un marco de referencia uniforme. Los usuarios pueden realizar cambios en los límites haciendo cambios tradicionales mediante entrada de texto en los campos textuales 301-302 y 304-305 o arrastrando la marca de manipulación 292, 293 a lo largo del eje 285 de calibración. Esta combinación de características anima a realizar cambios significativos en los límites porque ello le permite al usuario interactuar con información pertinente en un marco de referencia uniforme.

La escala 282 del calibre 280 de variable de proceso se ajusta automáticamente para asegurar que los datos del calibre se presentan en un contexto significativo. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7C, cuando un valor corriente de una variable de proceso, como se representa mediante la flecha 297, se encuentra fuera del margen de límites de equipo de ingeniería, entonces la escala 282 se recalibrará dinámicamente para mostrar en la escala 282 el margen de valores de límites fijados por el operador más un 20% adicional de tolerancia. En otras palabras, la escala cambia, pasando de terminar en 2000 a terminar en 2200. Únicamente se reajusta un extremo de la escala 282, en el que tiene lugar el desplazamiento, y los otros elementos gráficos se ajustan para adaptarse a la nueva escala. La escala 282 se ajustará por incrementos a medida que el valor corriente de la variable de proceso continúa desviándose del margen de límites de equipo de ingeniería. Por ejemplo, en el momento en que la flecha alcance un valor comprendido dentro del 5% del valor final de la escala 282, el margen de la escala se ajustará en un 20% adicional del margen de límites de equipo de ingeniería. Por ejemplo, dicho cambio de escala adicional se representa en la Figura 7D cuando el valor corriente se aproxima a 2160, como se ilustra mediante el puntero 297. El margen de la escala se incrementa entonces a 2640, que es un 20% más del margen de la escala previa ilustrado en la Figura 7C.

Puede hacerse uso de codificación en colores del puntero 297 o de otros elementos del calibre 280 de variable de proceso para reflejar relaciones entre el valor corriente de la variable de proceso y los límites definidos por el usuario para la variable de proceso. Por ejemplo, la forma gráfica o puntero 297 puede ser de un color particular, por ejemplo, gris, cuando el valor corriente de la variable de proceso correspondiente se encuentra dentro de los valores de límites alto y bajo de equipo de ingeniería (véase la Figura 7B). Además, cuando el valor corriente de la variable de proceso correspondiente se encuentra alrededor de uno del par de valores de límites alto y bajo de ingeniería, tal como dentro del 1%, entonces el puntero 297 puede ser de otro color, por ejemplo, amarillo (véase la Figura 7C). Adicionalmente, todavía, cuando el valor corriente de la variable de proceso correspondiente representado por el puntero 297 de valor corriente, se encuentra fuera de los límites alto y bajo de equipo de ingeniería, en al menos un determinado porcentaje, entonces el puntero 297 puede ser de, todavía, otro color, por ejemplo rojo (véase la Figura 7D).

Como se muestra en la Figura 7D, el valor corriente para la variable de proceso se encuentra fuera de los límites de equipo de ingeniería, representados por la barra 281. En tal caso, los límites físicos de ingeniería para la variable de proceso pueden estar representados a lo largo del eje 285 de calibración como se muestra mediante la barra 299 de línea interrumpida. Además, tal barra 299 puede ser de un color particular, alertando con ello al usuario acerca de tales desplazamientos del valor corriente o el elemento gráfico 299 puede ser un puntero o una simple línea en la escala 282, representativo de los límites físicos de ingeniería para la variable de proceso. Sin embargo, de alguna manera, los límites físicos de ingeniería se representan a lo largo del eje 285 de calibración.

Otras dos realizaciones ilustrativas de casos en que el calibre 280 de variable de proceso puede tener un aspecto diferente, son cuando la variable de proceso es una variable de perturbación y cuando los valores de límites de equipo de ingeniería no están definidos. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7E, para una variable de perturbación, el calibre 280 de variable de proceso es bastante simple, comprendiendo únicamente una escala 282 y un puntero 297 para el valor corriente de la variable de perturbación. Debe observarse que la sencillez del calibre de la variable de perturbación es el resultado del hecho de que las variables de perturbación no son controlables, sino que simplemente proporcionan la información del controlador.

La Figura 7F representa un calibre 280 ilustrativo de variable de proceso cuando no se han definido los valores de límites de equipo de ingeniería. Como se muestra en dicha figura, tales límites simplemente se han eliminado del calibre 280 de variable de proceso. La escala 282, cuando no están definidos los valores de límites de equipo de ingeniería, se basa en los límites fijados por el operador. Por ejemplo, la escala puede marcar el 120% del margen establecido por los límites fijados por el operador.

Son también posibles otras vistas ilustrativas del calibre 280 de variable de proceso. Por ejemplo, si un valor notificado de una variable de proceso no se encuentra dentro del margen de los límites alto o bajo de ingeniería o si se reciben datos que no son racionales, entonces el color del fondo puede cambiar a un amarillo claro y/o puede mostrarse una flecha en modo de sombra, situada en el último valor correcto conocido. La flecha en sombra es utilizada para indicar que el valor de la variable de proceso no es seguro. La flecha en sombra podría representar un valor de analizador que no hubiese sido actualizado en la iteración corriente del controlador, o representar el último valor correcto conocido para una variable para la que se hubiese perdido la señal.

Como se muestra en la Figura 7G, la regiones rayadas para la banda de límite alto de delta lógica y la banda de límite bajo de delta lógica, 295, 296, se solapan cuando la suma de la banda de límite alto de delta lógica más la banda de límite bajo de delta lógica es mayor que el margen entre los valores de límites bajo y alto fijados por el operador. Cuando ocurra esto, las dos bandas rayadas se encontrarán en una línea situada en (valor de límite bajo fijado por el operador)+[(banda de límite bajo de delta lógica)/(banda de límite alto de delta lógica + banda de límite bajo de delta lógica)]. Cuando se produzca tal solapamiento de delta lógica, el valor corriente representado por el puntero 297 debe optimizarse en la intersección de las regiones rayadas, es decir, el pseudo punto de ajuste. Como tal, las bandas de límite alto y bajo de delta lógica pueden fijarse para permitir que una variable de proceso sea optimizada en un valor de reposo, es decir el pseudo punto de ajuste, como se muestra en la Figura 7G. Se reconocerá que el margen de la banda de límite alto de delta lógica en función de la banda de límite bajo de delta lógica, determinará donde se optimizará el valor corriente, dentro del solapamiento de delta lógica. Por ejemplo, si la banda de límite alto de delta lógica es el doble de grande que la banda de límite bajo de delta lógica, el valor corriente se optimizará en una posición situada a los dos tercios del límite bajo fijado por el operador en las regiones rayadas representativas del solapamiento de la delta lógica, como se indica mediante el cálculo anterior, es decir (valor de límite bajo fijado por el operador)+[(banda de límite bajo de delta lógica)/(banda de límite alto de delta lógica + banda de límite bajo de delta lógica)].

Los usuarios pueden manipular los límites a los que tengan acceso en una diversidad de formas. Por ejemplo, dos al menos se representan en esta memoria. Los usuarios pueden utilizar una entrada de texto tradicional, tal como en relación con los campos de texto 301-302 y 303-304 presentados a la derecha del calibre 280 de variable de proceso. Alternativamente, pueden utilizar las marcas de límite 292, 293 para manipular directamente los límites en cuestión. Esto podría conseguirse, por ejemplo, pulsando una tecla del ratón sobre la marca de límite y arrastrándola al nuevo valor. Si el usuario arrastra las dos marcas de límite del operador hacia el mismo valor, aparecerá una sola línea negra con las dos marcas de límite visibles. Esto será un indicador para el control del punto de ajuste. Preferiblemente, al usuario no se le permitirá arrastrar la marca 293 de límite bajo fijado por el operador a un valor mayor que el de la marca 292 de límite alto fijado por el operador, o viceversa. Independientemente de la técnica utilizada para realizar un cambio, los campos textuales a la derecha del calibre 280 de variable de proceso se volverán azules hasta que se active el botón de Introducir o Restaurar de la interfaz 258 de botones, con el fin de llevar a cabo el cambio de los límites o restablecer los límites previamente presentados.

El calibre 280 de variable de proceso es utilizado para vigilar y manipular parámetros asociados con una variable de proceso particular, preferiblemente en un proceso multivariable continuo. La integración de la representación de información pertinente, por ejemplo, un calibre de barras y la capacidad de cambiar parámetros controlables, le permite a un usuario realizar difíciles cambios de control.

La región 200 de presentación matricial de un proceso multivariable incluye una presentación matricial 201 de proceso multivariable y otras presentaciones tales como de detalles de variables de proceso como se muestra y describe con detalle en esta memoria con referencia a la Figura 11. Por ejemplo, pulsando una tecla del ratón sobre la lengüeta de matriz de la sección 211 de lengüetas de la región 200, se visualizará la presentación matricial 201, mientras que pulsando una tecla del ratón sobre la lengüeta de detalles de variable de proceso o seleccionando dicha lengüeta, de la región 211 de lengüetas, se visualizará la presentación 230 de detalles de variable de proceso, como se muestra en la Figura 11.

La presentación matricial 201 de proceso multivariable incluye, generalmente, una agrupación matricial de información 218 que incluye información que describe, al menos, una relación entre una o más variables controladas y una o más variables manipuladas, o información que describe una o más características de una o más variables de proceso. Preferiblemente, una o más variables controladas 204 se presentan a lo largo de un primer eje de la agrupación matricial 218 y una o más variables manipuladas 206 se presentan a lo largo de un segundo eje de la agrupación matricial 218. Además, como se muestra en la Figura 9, las variables de perturbación 208 también pueden presentarse a lo largo del mismo eje con las variables manipuladas 206.

Las variables controladas 204 y las variables manipuladas 206 y las variables de perturbación 208, constituyen un conjunto de etiquetas textuales presentadas a lo largo de los ejes de la matriz 218. De preferencia, la agrupación matricial de información 218 incluye cualquier información que describa una relación entre las variables controladas y las variables manipuladas 206, tal como valores de ganancia, gráficos de retardo de ganancia, valores de retardo, dirección de influencia, etc. Más preferiblemente, tal información incluye valores 408 de ganancia. Una matriz de valores de ganancia que muestre la relación entre variables controladas 204 y variables manipuladas 206 ha sido utilizada, al menos en parte, en presentaciones previas para uso con controladores. Por ejemplo, como se describe en la página 93 de la Guía Honeywell para Usuarios, incorporada a esta memoria como referencia en su totalidad, en una pantalla de presentación se muestra una agrupación matricial que incluye valores de ganancia para una tabla de variables manipuladas, variables controladas y variables de perturbación.

La presentación matricial 201, como se muestra en la Figura 9, emplea la matriz de ganancia conocida. Por ejemplo, tal agrupación matricial 218 de ganancia es una tabla de valores 408 de ganancia en estado estable entre variables manipuladas y variables de perturbación agrupadas por columnas, relativa a cada una de las variables controladas dispuestas por filas. Los valores 408 de ganancia tienen magnitud y signo. Para reducir la complejidad de la información matricial, los valores 408 de ganancia pueden sustituirse por los símbolos -/0/+ para indicar la influencia direccional que una variable manipulada o de perturbación tiene sobre una variable controlada, sin especificar la magnitud de la ganancia. Si el número de columnas o de filas para gran número de variables de proceso supera el espacio de presentación disponible, pueden utilizarse barras 216 y 214 de desplazamiento de la imagen en pantalla para proporcionar acceso a todas las variables de proceso.

Sin embargo, aunque una matriz de ganancias es conocida, el presente invento proporciona elementos y/o técnicas adicionales o suplementarios en combinación con la matriz de ganancias conocida para ofrecerle a un usuario las herramientas necesarias para utilizar con eficacia la matriz de ganancias. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 9, las variables de proceso seleccionadas pueden destacarse en la presentación matricial 201 mediante un rectángulo de color trazado en torno a toda la columna o fila seleccionada. Por ejemplo, tal variable de proceso seleccionada se muestra mediante un rectángulo 406 construido en torno a "rendimiento C3" y su fila asociada. Dicha fila destacada le permite a un usuario centrarse sobre una variable de proceso particular y, como se describe con mayor detalle en lo que sigue, presenta información más detallada relacionada con la variable de proceso en la región 250.

Además, por ejemplo, otra herramienta gráfica suplementaria utilizada con la matriz de ganancias usual es el uso del color para actuar como señal visual. Por ejemplo, en condiciones normales, los valores de ganancia se presentan en texto negro sobre fondo blanco. Sin embargo, el color del texto y el del fondo pueden cambiarse para que actúen como señales visuales. Por ejemplo, un texto marcado en gris en una columna o en una fila, como se muestra mediante las filas 403, 405, indica que una variable de proceso ha escapado al control. Además, una columna o una fila marcada en gris puede indicar que una variable de proceso se encuentra en un estado que le cuesta al controlador un grado de libertad, por ejemplo, la variable controlada restringida al punto de ajuste o a un valor de límite tal como se muestra en las filas 402, 404 y en la columna 400. Además, por ejemplo, podrían seleccionarse pantallas para destacar columnas o para destacar filas a partir de un menú desplegable de la barra de herramientas. Por ejemplo, una opción consiste en presentar una fila o una columna marcada en gris para indicar una variable que se encuentra en un estado que no es parte de la ecuación de la solución final, por ejemplo, una variable controlada que no está restringida o una variable manipulada que se encuentra restringida. Además, una opción alternativa es destacar las filas y las columnas asociadas con variables que el usuario puede cambiar con el fin de mejorar la condición del controlador (por ejemplo, una variable manipulada en un límite fijado por el operador que se encuentre dentro de los límites de equipo de ingeniería o una variable controlada restringida al punto de ajuste). Además, podrían añadirse otras técnicas de anotación o modificarse técnicas actuales para servir a aplicaciones de usuario.

Además, y preferiblemente, una herramienta gráfica suplementaria que forma parte de la presentación matricial 201 multivariable es la presentación 210 de calibre resumen. La presentación 210 de calibre resumen incluye una pluralidad de dispositivos gráficos 212. Cada dispositivo gráfico 212 es representativo de, al menos, un estado de una variable de proceso correspondiente. Por ejemplo, el dispositivo gráfico 212 puede ser cualquier representación gráfica del estado del valor corriente para la variable de proceso que representa. además, por ejemplo, el dispositivo gráfico 212 puede ser, incluso, información textual relativa al valor corriente de una variable de proceso particular en combinación con uno o más conjuntos de valores de límites asociados con la variable de proceso.

Preferiblemente, la presentación 210 de calibre resumen incluye un dispositivo gráfico 212 para cada variable de proceso visualizada en la presentación matricial 201. De preferencia, el dispositivo gráfico está situado en la proximidad de la variable de proceso a la que corresponde, por ejemplo en una posición en que un usuario pueda evaluar visualmente tanto el estado de la variable de proceso representada por el dispositivo gráfico 212 como los valores de ganancia de la agrupación matricial 218. Más preferiblemente, el dispositivo gráfico 212 se encuentra directamente junto a la lista textual de la variable de proceso, por ejemplo, entre la agrupación matricial 218 y la lista de variables de proceso. Más preferiblemente, cada uno de los dispositivos gráficos 212 es un dispositivo gráfico resumen o generalizado como se describe en lo que sigue con referencia a la Figura 10.

La presentación matricial 201 incluye, además, un indicador 213 de grados de libertad. El indicador 213 de grados de libertad, situado en la esquina superior izquierda de la interfaz 201 de presentación matricial, proporciona una indicación de la condición del controlador. El indicador 213 de grados de libertad incluye una línea diagonal que se extiende desde la matriz 218 de ganancias, una pequeña caja en el extremo de esa línea y un dígito a cada lado de la línea. El dígito encima de la línea (expresado siempre como un valor positivo) es un cómputo del número de variables manipuladas del controlador que no está sometidas a una restricción o límite, es decir, variables manipuladas que pueden utilizarse para controlar variables controladas. El dígito debajo de la línea (expresado siempre como un valor negativo) es un cómputo del número de variables controladas que están restringidas a los puntos de ajuste o que se encuentran en los límites o fuera de ellos, es decir, variables controladas a las que ha de acceder el controlador 14. El valor de la caja representa la suma de estos valores positivo y negativo y se denomina valor indicador de grados de libertad. En tanto la suma sea mayor que 0 o igual a 0, el controlador puede mantener las variables controladas en sus puntos de ajuste o dentro de sus márgenes. Si la suma adopta un valor negativo, el color de fondo de la caja se cambia, preferiblemente, a un color particular, por ejemplo púrpura, para indicar que ha tenido lugar una transición importante.

La capacidad de realizar cálculos precisos de los grados de libertad depende de la identificación de los coeficientes de ganancia de estado estable entre cada variable manipulada y cada variable de perturbación y cada variable controlada en el controlador. Esto se denomina una "matriz completa". No es necesaria una matriz completa para conseguir un control eficaz del proceso y, algunas veces, no se obtiene por razones de coste y de complejidad de cálculo. Por tanto, los datos requeridos para generar un elemento de presentación de grados de libertad no estarán disponibles en todas las instanciaciones del controlador.

Una característica adicional de la presentación matricial 201 es la posibilidad de utilizar la presentación matricial 201 como pizarra sobre la cual puede accederse a otra información. Por ejemplo, como todas las variables de proceso del controlador 14 están representadas en la presentación matricial 201, ésta puede utilizarse como herramienta de navegación en el contexto de una interfaz mayor. Las filas y las columnas pueden enlazarse con información más detallada para variables de proceso (por ejemplo, en otras regiones de presentación) a las que puede accederse mediante un mecanismo de selección, por ejemplo apretando dos veces una tecla del ratón. Por ejemplo, la selección de una de las variables de proceso 204, 206, 208 tendrá como consecuencia la presentación de información detallada en la región 250 de interfaz de presentación para ver detalles y cambios de variables de proceso mostrada en la misma pantalla que la presentación matricial 201.

Además, las variables de proceso presentadas pueden ser filtradas o clasificadas en función de una o más características, por ejemplo, características de la variable de proceso tales como proximidad a límites, características de optimización, etc., o características de relaciones entre variables de proceso tales como relaciones de ganancia más intensas entre variables manipuladas y variables controladas, relaciones de ganancia positivas, etc. Si se clasifican en función de la o de las características, las variables de proceso presentadas son reordenadas en la presentación matricial, por ejemplo, presentándose ciertas variables en la parte superior de las variables de la lista. Si son filtradas, entonces sólo algunas de las variables de proceso que satisfagan los criterios de filtración se visualizan en la presentación matricial.

Además, la presentación matricial 201 puede servir para presentar información acerca de los algoritmos de cálculo que se ejecutan independientemente. Por ejemplo, un análisis de sensibilidad puede determinar la medida en que puede relajarse el límite de una variable de proceso antes de que tenga lugar un cambio de los valores de las otras variables de proceso. Este tipo de información puede representarse gráficamente en la presentación matricial 201 porque todas las variables de proceso están representadas y las ganancias constituyen aportaciones importantes al propio algoritmo. En resumen, la presentación matricial 201 proporciona un fondo apropiado para la presentación de información útil para los usuarios.

Además, la presentación matricial 201 incluye una barra 421 de desplazamiento de la imagen o cualquier otro elemento manipulable, que puede utilizarse para cambiar el marco de tiempo aplicable a la presentación matricial 201 y la presentación gráfica 210 de resumen. Por ejemplo, en lugar de representar valores corrientes mediante cada uno de los dispositivos gráficos 212, podría representarse un valor para un dato pasado o futuro.

La presentación matricial 201 puede emplearse para predecir el efecto de estado estable que tendrá un cambio de una variable manipulada 206 o de una variable de perturbación 208 sobre una variable controlada 204. Tal información puede ayudar a los usuarios a entender qué podría estar causando un cambio de comportamiento observado en una variable controlada o a predecir el impacto que una manipulación planeada tendrá sobre una variable controlada. Para proporcionar dicha utilidad, de preferencia, los dispositivos gráficos 212 se ofrecen en la proximidad de sus variables de proceso correspondientes.

Estos dispositivos gráficos 212 de resumen, que en una realización se denominan calibres de burbuja, son simples dispositivos gráficos que describen el estado de una variable de proceso en el contexto de sus parámetros de control y, opcionalmente, de sus parámetros de optimización. Tal dispositivo gráfico simple 212 está destinado, principalmente, a proporcionar a un usuario un conocimiento general de la relación entre el valor corriente de una variable de proceso y uno o más límites definidos por el usuario, por ejemplo, los límites fijados por el operador y los límites de equipo de ingeniería para tal variable de proceso. Merced a la simple presentación de dicha información, al usuario se le muestra, de manera resumida, cuando se dispone de margen para manipular límites con el fin de ayudar a un controlador 14 basado en restricciones y se le permite al usuario evaluar el estado corriente de la variable de proceso en relación con los límites fijados. Además, tales dispositivos gráficos simples 212 pueden utilizarse para mostrar el valor corriente de una variable de proceso en el contexto de su objetivo de optimización. Este le permite al usuario evaluar la eficacia con que se está cumpliendo este objetivo por parte de una variable de proceso particular.

Un conjunto ilustrativo de dispositivos gráficos 452 de resumen se representa en la Figura 10. El conjunto de dispositivos gráficos 452 de resumen, por ejemplo, calibres de burbuja, es ilustrativo de diversos estados de una variable de proceso. Generalmente, cada uno de los dispositivos gráficos 452 de resumen incluye un eje 501 y al menos un par de elementos de límite alto y bajo (por ejemplo, 500, 502) presentados en el eje de calibración representativo de valores de límites del proceso definidos por el usuario para una variable de proceso correspondiente. Una forma gráfica 504 (por ejemplo, un pequeño círculo vacío en el caso de un dispositivo gráfico de resumen del tipo de calibre de burbuja) es utilizado para representar un estado, por ejemplo el valor corriente de la variable de proceso en el eje 501 de calibración, con relación a los valores de límites del proceso definidos por el usuario para la variable de proceso, es decir, la forma gráfica 504 se representa en el eje 501 en una posición que indica el valor corriente de la variable de proceso. Preferiblemente, se representa el valor corriente de la variable de proceso. Sin embargo, pueden mostrarse, también, valores futuros predichos y/o valores históricos, además del valor corriente o en lugar de éste.

La forma sumamente simplista de representar el estado, por ejemplo, el valor corriente, de una variable de proceso con relación a uno o más conjuntos de límites, le permite al usuario evaluar rápidamente una variable de proceso particular. Adicionalmente, además de la forma gráfica que represente el valor corriente de la variable de proceso, puede utilizarse un símbolo gráfico tal como el mostrado en los dispositivos gráficos de resumen 452h, 452i y 452j ilustrativos, para representar información de optimización asociada con la variable de proceso correspondiente al dispositivo gráfico.

Los dispositivos gráficos de resumen 452a-j se describirán con mayor detalle para ilustrar los estados representados por tales realizaciones ilustrativas. El dispositivo gráfico de resumen 452a es representativo de un estado normal en el que se muestran los límites 502 fijados por el operador y los límites 500 de equipo de ingeniería. Por ejemplo, tales límites del equipo de ingeniería y tales límites 502 fijados por el operador pueden estar representados por líneas paralelas que se extienden ortogonales al eje 501 de calibración. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá que tales límites 502 fijados por el operador y tales límites 500 del equipo de ingeniería pueden representarse mediante cualesquiera elementos gráficos de naturaleza simplista que le permitan al usuario realizar una evaluación eficaz. Por ejemplo, en lugar de líneas paralelas, pueden utilizarse otros elementos gráficos tales como triángulos, curvas, punteros, etc., para ilustrar tales límites. La forma gráfica 504 se muestra en una posición en el eje 501 representativa del valor corriente de la variable de proceso a la que corresponde el dispositivo gráfico.

El dispositivo gráfico de resumen 452b es representativo de un estado normal en el que los límites fijados por el operador se ajustan a los límites 500 de equipo de ingeniería. Como tales, las líneas paralelas aparecen generalmente con doble grosor en las regiones exteriores del dispositivo gráfico de resumen a lo largo del eje 501 de calibración. La forma gráfica 504 se muestra en una posición en el eje 501 representativa del valor corriente de la variable de proceso a la que corresponde el dispositivo gráfico, por ejemplo, en esta ilustración, el valor corriente se encuentra en el centro de los límites 500 de equipo de ingeniería y de los límites 502 fijados por el operador.

El dispositivo gráfico de resumen 452c es representativo de un estado normal para el valor corriente sin límites de equipo de ingeniería definidos. Como tales, solamente se muestran, en el dispositivo gráfico de resumen 452c, un conjunto de líneas paralelas 502 que representan los límites fijados por el operador. La forma gráfica 504 se ilustra en una posición en el eje 501 representativa del valor corriente de la variable de proceso a la que corresponde el dispositivo gráfico, por ejemplo, en esta ilustración, el valor corriente se encuentra en el centro de los límites 500 de equipo de ingeniería y de los límites 502 fijados por el operador.

El dispositivo gráfico de resumen 452d es representativo de un valor corriente dentro de un 0,1% de uno del par de límites 502 fijados por el operador. En tal configuración, la forma gráfica 504 se encuentra directamente junto a una de las líneas paralelas que representan los límites fijados por el operador.

El dispositivo gráfico de resumen 452e es representativo de un valor corriente para la variable de proceso que ha superado en más del 1% los límites 502 fijados por el operador, pero que se encuentra dentro de los límites 500 de equipo de ingeniería. Como tal, la forma gráfica 504 se encuentra entre un límite 502 fijado por el operador y un límite 500 de equipo de ingeniería.

El dispositivo gráfico de resumen 452f es representativo de un valor corriente normal para la variable de proceso restringida al punto de ajuste. En tal configuración, la forma gráfica 504 se encuentra establecida entre los límites 500 de equipo de ingeniería y en una línea tangencial única con puntas de ala 506 dibujada para señalar la situación del punto de ajuste. Se reconocerá que puede utilizarse cualquier símbolo gráfico adicional con la forma gráfica 504 para designar la posición de un punto de ajuste. Por ejemplo, puede utilizarse un puntero dirigido hacia el eje 501 de calibración, en lugar de la única línea tangencial con puntas de ala 506.

El dispositivo gráfico de resumen 452g es representativo de una variable de proceso en un estado cerrado. En otras palabras, otras variables de proceso, con límites que afectan a esta variable de proceso particular, se encuentran contra los límites y, por tanto, esta variable particular está cerrada. Puede utilizarse un controlador 14 para reconocer dicho estado cerrado de una variable de proceso con el fin de proporcionar una indicación a la interfaz gráfica de tal ocurrencia. Como se muestra en la Figura 10, el estado cerrado se representa mediante una línea interrumpida 508 junto a la forma gráfica 504. la forma gráfica 504 se muestra en una posición en el eje 501 representativa del valor corriente de la variable de proceso a la que corresponde el dispositivo gráfico, por ejemplo, en esta ilustración, el valor corriente se encuentra entre los límites 500 de equipo de ingeniería y los límites 502 fijados por el operador. Cuando se indica un estado cerrado, la línea interrumpida se traza a continuación de la forma gráfica en la dirección en que no puede moverse la variable. Este estado indica que aunque parezca que hay margen para que se mueva la variable de proceso, no lo hay porque está cerrada (por ejemplo, el dispositivo de control de aguas abajo ha alcanzado un límite físico aunque la variable controlada se encuentra dentro de límites aceptables).

Los dispositivos gráficos de resumen 452h, 452i y 452j no sólo incluyen, cada uno, estados que representan el valor corriente de la variable de proceso con respecto a uno o más conjuntos de límites definidos por el usuario, sino que también incluyen un símbolo gráfico representativo de información de optimización para la variable de proceso particular. El dispositivo gráfico de resumen 452h incluye límites 500 de equipo de ingeniería, límites 502 fijados por el operador y un puntero o flecha 510 dirigido hacia los límites altos indicativos de una variable de proceso que ha de hacerse máxima o, dicho de otro modo, una variable de proceso que tiene un coeficiente lineal negativo.

El dispositivo gráfico de resumen 452i es muy parecido al dispositivo gráfico de resumen 452h excepto en que la variable de proceso ha de reducirse al mínimo como lo indica el símbolo gráfico de un dispositivo apuntador o flecha 512 dirigido hacia el límite bajo de equipo de ingeniería o, dicho de otro modo, representativo de una variable de proceso que tiene un coeficiente lineal positivo.

El dispositivo gráfico de resumen 452j incluye una forma gráfica 504 y tiene, además, un símbolo gráfico 514, por ejemplo, en este caso una cruz filar, indicativo de que esta variable de proceso particular tiene un coeficiente cuadrático distinto de cero que indica que el optimizador está buscando un valor de reposo para la variable de proceso. La forma gráfica 504 se representa en una posición en el eje 501 representativa del valor corriente de la variable de proceso a la que corresponde el dispositivo gráfico, por ejemplo en esta ilustración, el valor corriente se encuentra en el centro de los límites 500 de equipo de ingeniería y de los límites 502 fijados por el operador.

Los puntos extremos del eje 501 para cada uno de los dispositivos gráficos 452 son fijos y reflejan uno de dos rangos de escala. Si se especifican valores de límites de equipo de ingeniería, entonces el rango de escala está normalizado al margen de estos valores. Si no hay disponibles valores de límite de equipo de ingeniería, entonces el rango de escala se ajusta para reflejar los límites alto y bajo fijados por el operador +/-20%, respectivamente. En cualquier caso, de preferencia, las líneas de límite trazadas ortogonalmente al eje indican los valores de límites fijados por el operador. Generalmente, los límites de equipo de ingeniería se dibujan como líneas ortogonales de color gris oscuro superpuestas sobre líneas de extremo que pueden extenderse a través de múltiples dispositivos gráficos, como se muestra mediante las líneas 540 y 541. Preferiblemente, las líneas representativas de los límites fijados por el operador son más cortas que las líneas representativas de los limites de equipo de ingeniería.

Un experto en la técnica reconocerá que puede utilizarse cualquier forma gráfica que no sea el pequeño círculo vacío 504 presentado en este ejemplo ilustrativo, para mostrar el valor corriente de la variable de proceso en el contexto de los márgenes normalizados definidos en el contexto de los límites definidos por el usuario. Además, puede hacerse uso de codificación con colores en conjunto con la forma gráfica, al igual que se ha utilizado en realizaciones ilustrativas previamente descritas en esta memoria. Por ejemplo, puede utilizarse un color (por ejemplo, el gris) de un conjunto de colores para mostrar que el valor corriente de la variable de proceso se encuentra entre los límites fijados por el operador (véase el dispositivo gráfico de resumen 452a), pude utilizarse otro color (por ejemplo, el amarillo) para la forma gráfica cuando el valor corriente de la variable de proceso está próximo a los límites fijados por el operador (véase el dispositivo gráfico de resumen 452d), y puede utilizarse otro color (por ejemplo el rojo) cuando el valor corriente de la variable de proceso supera los límites fijados por el operador (véase el dispositivo gráfico de resumen 452e).

El uso de los dispositivos gráficos de resumen 452 permite vigilar el comportamiento de una variable de proceso en el contexto de sus límites de control e incluso sus logros de optimización. Un usuario puede hacer esto percibiendo la posición de la forma gráfica, por ejemplo, una burbuja, con respecto a sus límites, por ejemplo, los límites de equipo de ingeniería o los límites fijados por el operador. Además, el usuario puede percibir la relación entre los dos conjuntos de límites mirando al espacio entre los valores altos y bajos respectivos. Además, el usuario puede evaluar el comportamiento de optimización de la variable utilizando colas de optimización y la indicación del valor corriente, por ejemplo, determinar si la variable está actuando o no en la forma que se esperaba, dados sus logros de optimización. De nuevo, las discrepancias entre el comportamiento esperado y el observado, pueden llevar al usuario a realizar una investigación adicional.

Pueden presentarse diversas otras agrupaciones matriciales de información con respecto a variables de proceso múltiples, como se muestra mediante el diagrama ilustrativo de la Figura 11. Por ejemplo, en la Figura 11, se muestra una presentación 230 de agrupación matricial de calibres 280 de variable de proceso para diversas variables manipuladas, variables controladas y variables de perturbación, cuando un usuario selecciona una lengüeta "Detalle VP" de la región 211 de lengüetas representada en la Figura 9. Igualmente, al seleccionar una lengüeta "Tendencia" de la región 211 de lengüetas, como se muestra en la Figura 9, una vista de tendencias que incluya varios gráficos de historia/predicción de tendencias, tales como los mostrados en la Figura 6, por ejemplo los gráficos 252, pueden agruparse en paralelo en una imagen presentada. De igual manera, al seleccionar la lengüeta "Parámetro" de la región 211 de lengüetas, como se muestra en la Figura 9, puede proporcionarse una vista de pantallas de detalle y de afinado.

Todas las patentes y referencias citadas en esta memoria se incorporan a ella en su totalidad como si se incorporasen por separado. Aunque se ha descrito el invento con referencia en particular a realizaciones preferidas del mismo, pueden llevarse a cabo variaciones y modificaciones del presente invento dentro del alcance contemplado de las reivindicaciones, como es fácilmente sabido por un experto en la técnica.

Claims

1. Un sistema para proporcionar información de un proceso en tiempo real a un usuario, para un proceso con múltiples variables llevado a cabo en una instalación (12) de tratamiento, en el que el proceso multivariable puede ejecutarse bajo el control de una pluralidad de variables de proceso, comprendiendo el sistema:

un controlador (14) que puede ser hecho funcionar para controlar una o más de la pluralidad de variables de proceso y proporcionar datos representativos de tales variables de proceso; y

una interfaz gráfica (50) de usuario que recibe datos representativos de las variables de proceso desde el controlador para visualizar, en una única pantalla (58) de presentación, una pluralidad de regiones de presentación, caracterizado porque la pluralidad de regiones de presentación incluyen:

una región (150) de presentación de tendencia general para presentar uno o más elementos de configuración de tendencia, en la que cada elemento de configuración de tendencia corresponde a, por lo menos, una variable de proceso de la pluralidad de variables de proceso y es representativo de datos históricos para la variable de proceso correspondiente; y

una región (250) de presentación de datos de variables de proceso para ofrecer una representación gráfica de los detalles asociados con una variable de proceso seleccionada de la pluralidad de variables de proceso seleccionadas mediante un dispositivo de entrada de usuario.

2. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de regiones de presentación incluye, además, una región (200) de presentación matricial para presentar una agrupación de información que describe al menos una característica asociada con una o más variables de proceso de la pluralidad de variables de proceso enumeradas en asociación con la agrupación.

3. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el controlador (14) incluye un controlador basado en modelos, en el que la pluralidad de variables incluyen al menos una de las variables controladas, de las variables manipuladas y de las variables de perturbación y en el que, además, una o más de las variables de proceso tienen, por lo menos, un conjunto de límites altos y bajos definidos por el usuario, asociados con ellas.

4. Un método ejecutado por ordenador para proporcionar información de proceso en tiempo real a un usuario, para un proceso con múltiples variables llevado a cabo en una instalación (12) de tratamiento, en el que el proceso multivariable puede ejecutarse bajo el control de una pluralidad de variables de proceso, comprendiendo el método:

proporcionar datos representativos de una o más de las variables de proceso; y

presentar, en una única pantalla de presentación (58) una pluralidad de regiones de presentación en función de los datos representativos de la o de las variables de proceso, caracterizado porque la operación de presentar la pluralidad de regiones de presentación, incluye:

presentar una región (150) de presentación de tendencia general que incluye uno o más elementos de configuración de tendencia, en la que cada uno de los elementos de configuración de tendencia corresponde a, por lo menos, una variable de proceso de la pluralidad de variables de proceso y es representativo de datos históricos para la variable de proceso correspondiente, y

presentar una región (250) de presentación de detalles de variables de proceso para ofrecer una representación gráfica de los detalles asociados con una variable de proceso seleccionada de la pluralidad de variables de proceso seleccionadas por un usuario.

5. El método de la reivindicación 4, en el que la presentación de la pluralidad de regiones de presentación incluye presentar una región (200) de presentación matricial para visualizar una agrupación de información que describa al menos una característica asociada con una o más variables de proceso de la pluralidad de variables de proceso enumeradas en asociación con la agrupación.

6. El método de la reivindicación 4, en el que la pluralidad de variables incluye al menos una de las variables controladas, las variables manipuladas y las variables de perturbación y en el que, además, el método incluye proporcionar una o más de las variables de proceso y al menos un conjunto de límites altos y bajos definidos por el usuario, para una o más de las variables de proceso.