(57)【要約】  プロセスプラントで使用するためのプロセスプラント制御システムは、論理装置と関連する異常な状況を検知するおよび／または緩和することができるエキスパートモジュールと統合された、プロセスプラント内の論理装置を表すプロセスモジュールを含んでいる。プロセスモジュールは複数のプロセスオブジェクトを含んでよく、各プロセスオブジェクトはプロセスプラント内の対応する物理的なエンティティを表している。プロセスオブジェクトの少なくともいくつかは対応する物理的なエンティティをシミュレーションするシミュレーション機能を含んでよい。エキスパートモジュールは、論理装置と関連する少なくとも１つの異常な状況を検知するように適応されてよく、プロセスモジュールの動作中にプロセスモジュールからデータを受信するためにプロセスモジュールに通信可能に結合されてよい。エキスパートモジュールはプロセスモジュールと統合されているため、ユーザは論理装置と関連する異常な状況を検知するおよび／または緩和するためにエキスパートモジュールをさらに容易に構成できる。
2007536637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスプラントのプロセス制御システムを構成するための構成システムであって、
該プロセス制御システムの構成を記憶するための構成データベースと、
該構成データベース内に記憶され、複数のプロセスオブジェクトを備えるプロセスモジュールであって、各プロセスオブジェクトが該プロセスプラントの中の対応する物理的なエンティティを表し、該プロセスプラント内の論理装置を表す該プロセスモジュールと、
該構成データベースに記憶され、該プロセスモジュールと関連付けられ、該論理装置と関連する少なくとも１つの異常な状況を検知するためにエキスパートエンジンによって適用されるように適応され、該プロセスモジュールによって表示される情報を参照するエキスパート規則のセットと、
を備える構成システム。
【請求項２】
該プロセスモジュールが該エキスパート規則のセットを備える請求項１に記載の構成システム。
【請求項３】
該プロセスモジュールの該プロセスオブジェクトが、該対応する物理エンティティをシミュレーションするシミュレーション機能を含む請求項１に記載の構成システム。
【請求項４】
該構成データベースに通信可能に結合される実行エンジンをさらに備え、該実行エンジンが該プロセスプラントの動作中に、該プロセスモジュールを実行し、該エキスパート規則のセットを適用するように構成される請求項１に記載の構成システム。
【請求項５】
プロセッサとコンピュータ読取可能メモリを含むワークステーションをさらに備え、該ワークステーションが該構成データベースに通信可能に結合され、
該プロセスモジュールと該エキスパート規則のセットが該コンピュータ読取可能メモリに記憶され、
該コンピュータ読取可能メモリが、該実行エンジンを実現するように該プロセッサを構成するプログラミング指令をその中に記憶している、
請求項４に記載の構成システム。
【請求項６】
該エキスパート規則が、事実のセットがエキスパートエンジンによって検知されると、該プロセスモジュールの内の少なくともいくつかの警告を無効にさせるように構成される請求項１に記載の構成システム。
【請求項７】
該エキスパート規則が、事実のセットがエキスパートエンジンによって検知されると、少なくとも1つの警告を生成させるように構成される請求項１に記載の構成システム。
【請求項８】
該構成データベースに記憶されるプロセスグラフィックをさらに備え、該プロセスグラフィックが該論理装置を描写するグラフィック表現を備え、該プロセスモジュールの実行中にディスプレイ装置上で表示されるように適応され、該プロセスグラフィックがプロセスの動作中に該エキスパート規則のセットを適用するエキスパートエンジンによって提供される情報を描写するように構成される請求項１に記載の構成システム。
【請求項９】
該構成データベースがエキスパート規則テンプレートのライブラリを含む請求項1に記載の構成システム。
【請求項１０】
該構成データベースが該エキスパート規則のセットのバージョンを追跡するように適応される請求項1に記載の構成システム。
【請求項１１】
プロセスプラントのプロセス制御システムを監視するためのシステムであって、
プロセッサと、
コンピュータ読取可能メモリと、
該コンピュータ読取可能メモリに記憶され、複数の相互接続されるプロセスオブジェクトを備えるプロセスモジュールであって、各プロセスオブジェクトが該プロセスプラント内の対応する物理的なエンティティを表し、該プロセスモジュールが該プロセスプラントの中の論理装置を表し、各プロセスオブジェクトが該プロセスオブジェクトにより表される該物理的なエンティティに対応するパラメータデータを記憶するためのパラメータメモリ記憶装置を有し、該プロセスモジュールの該プロセスオブジェクトの内の少なくともいくつかが該対応する物理的なエンティティをシミュレーションするためのシミュレーション機能を含むプロセスモジュールと、
該コンピュータ読取可能メモリに記憶されるエキスパートモジュールであって、該エキスパートモジュールが、該プロセスモジュールと関連付けられ、該論理装置と関連する少なくとも１つの異常な状況を検知するためにエキスパートエンジンにより適用されるように適応されるエキスパート規則のセットを含み、該エキスパート規則のセットが該プロセスモジュールのパラメータデータを参照し、該エキスパート規則の評価と関連するエキスパートモジュールパラメータを含む該エキスパートモジュールと、
該コンピュータ読取可能メモリに記憶され、該論理装置のグラフィック描写、該プロセスモジュールのパラメータデータ、および該エキスパートモジュールのパラメータデータをユーザインタフェース上で提供するように適応されるプロセスグラフィックと、
該コンピュータ読取可能メモリに記憶され、該プロセッサによって実行されるように適応される実行エンジンであって、該プロセスプラントの動作中に該プロセスモジュールを実行するため、および該論理装置の該グラフィック描写、該プロセスモジュールの該パラメータデータ、および該エキスパートモジュールの該パラメータデータを該ユーザインタフェース上で表示するための該実行エンジンと、
該コンピュータ読取可能メモリに記憶され、該プロセッサによって実行されるように適応され、該エキスパートモジュールの該エキスパート規則のセットを適用するためのエキスパートエンジンと、
を備えるシステム。
【請求項１２】
該実行エンジンが該エキスパートエンジンを備える請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
該実行エンジンが、ユーザが、該プロセスの動作中にディスプレイのために該エキスパートモジュールのパラメータを選択できるように適応される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
該エキスパートエンジンが、ユーザが、該プロセスの動作中に該エキスパート規則のセットを修正できるように適応される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
該エキスパート規則が、事実のセットが該エキスパートエンジンによって検知される場合に、該プロセスモジュールの少なくともいくつかの警告を無効にさせるように構成される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
該エキスパート規則が、事実のセットが該エキスパートエンジンによって検知される場合に、少なくとも１つの警告を生成させるように構成される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
プロセスプラントのプロセス制御システムを監視することを容易にする方法であって、
複数の相互接続されるプロセスオブジェクトを備えるプロセスモジュールを構成し、各プロセスオブジェクトが該プロセスプラントの中の対応する物理的なエンティティを表し、該プロセスモジュールが該プロセスプラントの中の論理装置を表すことと、
該プロセスモジュールと関連付けられ、該論理装置と関連する少なくとも１つの異常な状況を検知するためにエキスパートエンジンによって適用されるように適応されるエキスパート規則のセットを含むエキスパートモジュールを構成し、該エキスパート規則のセットが該プロセスモジュールのパラメータデータを参照し、該エキスパートモジュールが該エキスパート規則の評価と関連するエキスパートモジュールパラメータを含むことと、
該論理装置のグラフィック描写、該プロセスモジュールのパラメータデータ、および該エキスパートモジュールのパラメータデータをユーザインタフェース上で提供するように適応されるプロセスグラフィックを構成することと、
該構成されたプロセスモジュール、該構成されたエキスパートモジュール、および該構成されたプロセスグラフィックを、該プロセス制御システムの構成を記憶するための構成データベースに記憶することと、
該構成されたプロセスモジュール、該構成されたエキスパートモジュール、および該構成されたプロセスグラフィックを該プロセスプラント内のワークステーションにダウンロードすることであって、該ワークステーションは該プロセスモジュールを実行するために、ユーザインタフェースで該プロセスグラフィックを表示するために、および該プロセスの動作中に該エキスパートエンジンを実現するために、実行エンジンを実現するように適応される、該ダウンロードすることと、
を備える方法。
【請求項１８】
該プロセスの動作中に該エキスパートエンジンを使用して該プロセス制御システムの警告システムで警告を生成することをさらに備える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該プロセスの動作中に該エキスパートエンジンを使用して該プロセスモジュールまたは該エキスパートモジュールの内の少なくとも1つと関連するアラームのグループを無効にすることをさらに備える請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
該プロセスの動作中に、オペレータが該ワークステーションを介して該エキスパート規則のセットを修正できるようにすることをさらに備える請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００４年５月４日に出願され、本願がこれにより全体を本明細書に参照することにより明示的に組み込んでいる「プロセス制御システムを表現し、監視し、対話するためのグラフィックユーザインタフェース（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題される米国仮特許出願、出願番号第６０／５６７，９８０号の利益、優先権のために正規に出願された出願および請求項である。本願は、全体の開示がこれによりその全体を本明細書に参照することにより明示的に組み込まれている、２００２年１０月２２日に出願され、２００４年４月２２日に米国公報番号第２００４／００７５６８９号として公開された、同様に「プロセスプラントにおけるスマートプロセスモジュールおよびオブジェクト（Ｓｍａｒｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ａｎｄ  Ｏｂｊｅｃｔｓ  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｐｌａｎｔｓ）」と題される米国特許出願、出願番号第１０／２７８，４６９号の一部継続出願である、２００３年7月２１日に出願され、２００４年８月５日に米国公報番号第２００４／０１５３８０４号として公開された「グラフィックディスプレイ要素、プロセスモジュールおよび制御モジュールのプロセスプラントにおける統合（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｐｌａｎｔｓ）」と題される米国特許出願、出願番号第１０／６２５，４８１号にも関連する。本願は、全体の開示がこれによりその全体を本明細書に参照することにより明示的に組み込まれている、２００３年２月１８日に出願され、２００４年１０月７日に米国公報番号第２００４／０１９９９２５号として公開された「プロセスプラント構成システムにおけるモジュールクラスオブジェクト（Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃｌａｓｓ  Ｏｂｊｅｃｔｓ  ｉｎ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｔ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題される米国特許出願、出願番号第１０／３６８，１５１号にも関連する。本願は、本願と同日に国際（ＰＣＴ）出願として出願され、本願がこれにより全体を本明細書に参照することにより組み込んでいる以下の特許出願にも関連する。つまり、「プロセス環境における関連グラフィックディスプレイ（Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙｓ  ｉｎ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１１号）、「プロセス制御システムのためのユーザにより構成可能なアラームおよびアラームトレンド分析（Ｕｓｅｒ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ａｌａｒｍｓ  ａｎｄ  Ａｌａｒｍ  Ｔｒｅｎｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１２号）、「統合された環境におけるカスタマイズされたプロセスグラフィックディスプレイ層を有するプロセスプラントユーザインタフェースシステム（Ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｐｌａｎｔ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｈａｖ���ｎｇ  Ｃｕｓｓｔｏｍｉｚｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｌａｙｅｒｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１４号）、「プロセス環境におけるスクリプト化されたグラフィック（Ｓｃｒｉｐｔｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｉｎ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１５号）、「プロセス構成および制御環境へのグラフィック統合（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１６号）、「プロセス環境における複数の視覚化のあるグラフィック要素（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１７号）、「プロセスプラントにおいてグラフィックディスプレイ要素およびプロセスモジュールを構成するためのシステム（Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇ  Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｐｌａｎｔｓ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１１８号）、「統合プロセス制御システムインタフェースのためのグラフィックディスプレイ構成フレームワーク（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１２４号）、「プロセスプラントユーザインタフェースにおけるマークアップ言語をベースにした動的プロセスグラフィックス（Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ−Ｂａｓｅｄ，Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｉｎ  ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｐｌａｎｔ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」（代理人整理番号第０６００５／４１１２７号）、「プロセス制御データを修正するための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄａｔａ）」（代理人整理番号第０６００５／５９１６２２号と第２００４０／５９−１１６２２号）、「プロセス制御データにアクセスするための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄａｔａ）」（代理人整理番号第０６００５／５９１６２３号および第２００４０／５９−１１６２３号）、「プロセス制御システムのための統合グラフィック実行時インタフェース（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｒｕｎｔｉｍｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」（代理人整理番号第０６００５／５９１６２８号および第２００４０／５９−１１６２８号）、「プロセス制御システムのためのサービス指向アーキテクチャ（Ｓｅｒｖｉｃｅ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」（代理人整理番号第０６００５／５９１６２９号および第２００４０／５９−１１６２９号）である。
【０００２】
本発明は、概してプロセスプラントに関し、より詳細にはプロセスプラント制御アーキテクチャのシステムレベルでユーザ表示、シミュレーションおよび制御を統合できるようにするインテリジェント制御シミュレーション環境に関する。
【背景技術】
【０００３】
化学関連プロセス、石油関連プロセス、または他のプロセスで使用されるシステム等の分散型プロセス制御システムは、通常、アナログバス、デジタルバスまたはアナログ／デジタル結合バスを介して１台以上のフィールドデバイスに通信可能に結合されている１台以上のプロセスコントローラを含む。例えば、バルブ、バルブポジショナ、スイッチおよび送信機（トランスミッタ）（例えば、温度センサ、圧力センサ、水位センサ、および流量センサ）であってよいフィールドデバイスはプロセス環境内に配置され、バルブの開閉、プロセスパラメータの測定等のプロセス機能を実行する。周知のＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに準拠しているスマートフィールドデバイスも制御計算、アラーム機能、およびコントローラ内で一般的に実現されている他の制御機能を実行してよい。また通常はプラント環境の中に配置されるプロセスコントローラは、フィールドデバイスによって行われるプロセス測定および／またはフィールドデバイスに関する他の情報を示す信号を受信し、プロセス制御決定を下し、受信された情報に基づいて制御信号を発生させ、ＨＡＲＴデバイスおよびＦｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイス等のフィールドデバイスで実行されている制御モジュールまたはブロックと協働する、例えば異なる制御モジュールを起動するコントローラアプリケーションを実行する。コントローラ内の制御モジュールはフィールドデバイスに通信回線上で制御信号を送信し、それによってプロセスの動作を制御する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、フィールドデバイスおよびコントローラからの情報は、一般的にコントロールルームまたはより厳しいプラント環境から離れた他の場所に設置されているオペレータワークステーション、パーソナルコンピュータ、データヒストリアン（履歴）、レポートジェネレータ、集中データベース等の１台以上の他のハードウェアデバイスがデータハイウェイ上で利用できる。これらのハードウェアデバイスは、オペレータが、プロセス制御ルーチンの設定値を変更する、コントローラまたはフィールドデバイス内の制御モジュールの動作を修正する、プロセスの現状を表示する、フィールドデバイスおよびコントローラによって生成されるアラームを表示する、人員をトレーニングするまたはプロセス制御ソフトウェアをテストする目的でプロセスの動作をシミュレーションする、構成データベースを保持し、更新する等のプロセスに関する機能を実行できるようにしてよいアプリケーションを実行する。
【０００５】
一例として、エマーソンプロセスマネジメント（Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）より販売されているＤｅｌｔａＶ（商標）制御システムは、プロセスプラント内の様々な場所に配置される異なるデバイスに記憶され、それらにより実行される複数のアプリケーションを含む。１つ以上のオペレータワークステーションに常駐する構成アプリケーションにより、ユーザはプロセス制御モジュールを作成または変更し、データハイウェイを介して専用の分散型コントローラにこれらのプロセス制御モジュールをダウンロードできる。通常、これらの制御モジュールは、それに対する入力に基づいて制御スキームの中で機能を実行し、制御スキームの中で他の機能ブロックに対して出力を提供するオブジェクト指向プログラミングプロトコルのオブジェクトである通信可能に相互接続されている機能ブロックから構成されている。構成アプリケーションは、設計者が、オペレータにデータを表示するために、およびオペレータが設定点等の設定値をプロセス制御ルーチン内で変更可能とするために表示アプリケーションによって使用されるオペレータインタフェースを作成または変更できるようにしてもよい。各々の専用コントローラ、およびいくつかの場合ではフィールドデバイスは実際のプロセス制御機能を実現するためにそこに割り当てられ、ダウンロードされる制御モジュールを起動するコントローラアプリケーションを記憶し、実行する。１つ以上のオペレータワークステーションで実行されてよい表示アプリケーションはデータハイウェイを介してコントローラアプリケーションからデータを受信し、このデータをプロセス制御システムの設計者、オペレータ、またはユーザインタフェースを使用するユーザに表示し、オペレータビュー、エンジニアビュー、技術者ビュー等の多くの異なるビューのいずれかを提供してよい。構成データベースアプリケーションは、現在のプロセス制御ルーチン構成およびそれに関連付けられているデータを記憶するために、データハイウェイに接続されているさらに追加のコンピュータで実行してよいが、データヒストリアンアプリケーションは、通常、データハイウェイ全体で提供されるデータの一部またはすべてを収集し、記憶するデータヒストリアンデバイスの中に記憶され、それによって実行される。代わりに、構成データベースは構成アプリケーションと同じワークステーションに配置されてよい。
【０００６】
前記に注記されたように、オペレータディスプレイアプリケーションは、通常、ワークステーションの内の１つ以上でシステム全体において実現され、プラント内の制御システムまたはデバイスの動作状態に関して、事前設定されたディスプレイをオペレータまたは保守人員に提供する。通常、これらのディスプレイはプロセスプラント内でコントローラまたはデバイスによって生成されるアラームを受信するアラームディスプレイ、プロセスプラント内のコントローラおよび他のデバイスの動作状態を示す制御ディスプレイ、プロセスプラント内のデバイスの動作状態を示す保守ディスプレイ等の形式を取る。これらのディスプレイは、一般的に、プロセスプラント内のプロセス制御モジュールまたはデバイスから受信される情報またはデータを、公知の方法で表示するように事前設定されている。いくつかの公知のシステムでは、ディスプレイは物理要素または論理要素と関連付けられているグラフィックを有し、物理要素または論理要素についてのデータを受信するために物理要素または論理要素に通信可能に結び付けられているオブジェクトを使用することにより作成される。オブジェクトは、例えば、タンク半分が一杯になっていることを描くために、流量センサによって測定される流量を描くために等、受信されたデータに基づいて表示画面上のグラフィックを変更してよい。ディスプレイのために必要とされる情報はプロセスプラント内のデバイスまたは構成データベースから送信されるが、この情報はその情報を含むディスプレイをユーザに提供するためだけに使用される。その結果、アラームを生成するため、プラント内の問題を検知するため等に使用されるすべての情報とプログラミングは、プロセスプラント制御システムを構成する間にコントローラおよびフィールドデバイス等のプラントと関連付けられている異なるデバイスによって生成され、異なるデバイスの内部で構成されなければならない。その時点で初めてこの情報がプロセス動作中の表示のためにオペレータディスプレイに送信される。
【０００７】
エラー検知および他のプログラミングは、異なるコントローラで実行中の制御ループに関連する条件、エラー、アラーム等、および個々のデバイス内部の問題を検知するために有用であるが、プロセスプラント内の複数の、多様に配置されている可能性のあるデバイスからのデータを分析することにより検知されなければならないシステムレベルの状態またはエラーを認識するためにプロセス制御システムをプログラミングすることは困難である。またさらに、オペレータディスプレイは、通常、オペレータまたは保守人員にこのようなシステムレベルの状態情報を表示するまたは提示するために使用されてはおらず、いずれの場合においても、ディスプレイ内の異なる要素についての情報またはデータのこれらの代わりのソースを用いてオペレータディスプレイ内でオブジェクトを動画化することは困難である。この事実は特に、通常、ディスプレイ上の２つのデバイスの間で繋げられている単純な線で示されているパイプの中の流体の流量、コンベヤベルト上の原材料の移動等の材料の流れの動画およびモデル化に関して当てはまる。さらに、現在、材料がプラントを通過するにつれて、流量状態と質量平衡等のプラント内での特定の状態を検知する組織化された方法ではなく、つまりシステムレベルでこれらの機能を実行するのはそれほど容易に実現可能ではない。
【０００８】
同様に、シミュレーション活動は通常、プロセスプラントのオンライン環境で実行される表示活動と制御活動とは個別に実行されなければならないため、プロセスプラントまたはプロセスプラントの一部のシミュレーションをセットアップするまたは作成することは困難である場合がある。またさらに、プラントのシミュレーションが作成されると、このシミュレーションをオペレータディスプレイと、またはプラント内で実現されている制御モジュールと統合することは不可能でないとしても、困難である。
【０００９】
エキスパートシステムは、プロセスプラント内で問題を検知する、および／または問題を補正する場合に役立てるためにプロセスプラントで使用されてよい。例えば、米国特許番号第６，６３３，７８２号は、プロセス制御システムの動作に関するデータを収集し、データベース内に記憶し、プロセス制御システム内の問題に対する解決策を決定するためにデータベース内の情報の分析のための規則を適用するためにエキスパートエンジンを使用するプロセス制御システムで使用するための診断システムを説明している。データベースは、プロセス制御システム内で検知される問題の原因を突き止めることに関連する多様なタイプの情報、および／または検知された問題をさらに分析するか、補正するかのいずれかを行うためのステップを記憶してよい。例えば、データベース内の情報は、検知された問題およびフィールドデバイスに特に関連するデータ、検知された問題が存在する機能ブロックまたは制御ループを含んでよい。データベースは、問題の原因を特定すること、および／または適切な分析手段および救済手段を特定することに関連してよい、予定される保守および動作パラメータに対する変更の通知等のイベントおよびアラームデータも記憶してよい。問題が検知されると、エキスパートエンジンはデータベース内の関連するデータ、診断ツールから受信される情報、イベントジャーナルまたはヒストリアンに、分析のための規則を適用してよい。
【００１０】
エキスパートシステムは、通常、プロセスプラントのオンライン環境で実行される表示活動と制御活動から個別にセットアップされ、構成されなければならないため、プロセスプラントまたはプロセスプラントの一部を分析するためにエキスパートシステムをセットアップまたは作成することは困難である場合がある。またさらに、エキスパートシステムがプロセスプラントの一部を監視するためにセットアップされ、構成される場合、このエキスパートシステムを、プラント内で実現されるオペレータディスプレイと統合することは、不可能ではなくとも困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願は、論理ユニットと関連する異常な状況を検知するおよび／または軽減することができるエキスパートモジュールと統合される、プロセスプラント内の論理ユニットを表すプロセスモジュールを含むプロセスプラント内で使用するためのプロセス制御システム要素を開示している。プロセスモジュールは、各々のプロセスオブジェクトがプロセスプラント内で対応する物理エンティティを表現する複数のプロセスオブジェクトを含んでよい。プロセスオブジェクトの内の少なくともいくつかは、例えば作業効率、熱伝達等、直接測定できない対応する物理エンティティおよび／または特性（プロパティ）をシミュレーションするシミュレーション機能を含んでよい。エキスパートモジュールは、論理ユニットと関連する少なくとも１つの異常な状況を検知するように適応されてよく、プロセスモジュールの動作中、プロセスモジュールからプロセスデータおよび／またはシミュレーションデータを受信するためにプロセスモジュールに通信可能に結合されてよい。エキスパートモジュールはプロセスモジュールと統合されるため、ユーザは論理ユニットと関連する異常な状況を検知するおよび／または緩和するためにエキスパートモジュールをさらに容易に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、スマートプロセスオブジェクトが、プラント環境の中で強化された制御とシミュレーションを提供するために、ともに制御モジュールと統合されてよいプロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュールを形成するために使用されるプロセスプラント例１０が詳細に描かれている。特に、プロセスプラント１０は、各々が、例えばＦｉｅｌｄｂｕｓインタフェース、Ｐｒｏｆｉｂｕｓインタフェース、ＨＡＲＴインタフェース、標準４−２０ｍａインタフェース等であってよい１台以上のフィールドデバイス１４及び１６に入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置またはカード１８を介して接続されている、１台以上のコントローラ１２を有する分散プロセス制御システムを使用している。コントローラ１２は、例えばイーサネット（登録商標）リンクであってよいデータハイウェイ２４を介して、１つ以上のホストワークステーションまたはオペレータワークステーション２０と２２にも結合されている。データベース２８はデータハイウェイ２４に接続されてよく、パラメータ、ステータス、およびプラント１０内のコントローラおよびフィールドデバイスと関連付けられている他のデータを収集し、記憶するデータヒストリアンとして、およびコントローラ１２およびフィールドデバイス１４と１６にダウンロードされ、それらの中に記憶されるようなプラント１０の中のプロセス制御システムの現在の構成を記憶する構成データベースとして動作する。コントローラ１２、Ｉ／Ｏカード１８およびフィールドデバイス１４と１６は、通常は、場合によってはより厳しいプラント環境の中に位置しおよびプラント環境全体に分散しているが、オペレータワークステーション２０と２２およびデータベース２８は通常コントロールルーム内、あるいはコントローラまたは保守人員が容易に評価できる他のあまり厳しくない環境に配置される。
【００１３】
公知のように、一例としてエマーソンプロセスマネジメント（Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）によって販売されているＤｅｌｔａＶ（商標）コントローラであってよいコントローラ１２の各々は、任意の数の異なった、個別に実行される制御モジュールまたはブロック２９を使用して制御戦略を実現するコントローラアプリケーションを記憶し、実行する。制御モジュール２９の各々は、一般的に機能ブロックと呼ばれているものから構成することができ、各機能ブロックは全体的な制御ルーチンの一部つまりサブルーチンであり、プロセスプラント１０の中でプロセス制御ループを実現するために（リンクと呼ばれる通信を介して）他の機能ブロックと連動して動作する。周知のように、オブジェクト指向プログラミングプロトコル内でオブジェクトであってよい機能ブロックは、通常、送信機、センサ、または他のプロセスパラメータ測定装置と関連付けられているもの等の入力機能、ＰＩＤ、ファジー論理等の制御を実行する制御ルーチンと関連付けられているもの等の制御機能、またはプロセスプラント１０内でいくらかの物理的な機能を実行するためにバルブ等の何らかのデバイスの動作を制御する出力機能の内の１つを実行する。言うまでもなく、モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）、オプティマイザ等のハイブリッドタイプおよび他のタイプの複雑な機能ブロックが存在する。ＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルおよびＤｅｌｔａＶシステムプロトコルは、オブジェクト指向プログラミングプロトコルで設計され、実現される制御モジュールと機能ブロックを使用する一方で、制御モジュールは例えば順次機能ブロック、ラダー論理回路等を含む任意の所望の制御プログラミングスキームを使用して設計することができ、機能ブロックまたは任意の他の特定のプログラミング技法を使用して設計され、実現されることに制限されるものではない。
【００１４】
図１に描かれているプラント１０では、コントローラ１２に接続されているフィールドデバイス１４と１６は標準４−２０ｍａデバイスであってよく、プロセッサとメモリを含む、あるいは他の任意の所望のタイプのデバイスであってよい、ＨＡＲＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、またはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイス等のスマートフィールドデバイスであってよい。（図１で参照番号１６を付与されている）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイス等のこれらデバイスのいくつかは、コントローラ１２内で実現される制御戦略と関連付けられる、機能ブロック等のモジュールまたはサブモジュールを記憶し、実行してよい。図１にＦｉｅｌｄｂｕｓデバイス１６の２台の異なるデバイスの中に配置されるものとして図１に描かれている機能ブロック３０は、周知のようにプロセス制御を実現するためにコントローラ１２の中で制御モジュール２９の実行と関連して実行されてよい。言うまでもなく、フィールドデバイス１４と１６はセンサ、バルブ、送信機、ポジショナ等の任意のタイプのデバイスであってよく、Ｉ／Ｏデバイス１８はＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等の任意の所望の通信プロトコルまたはコントローラプロトコルに準拠する任意のタイプのＩ／Ｏデバイスであってよい。
【００１５】
図１のプロセスプラント１０では、ワークステーション２０は、プロセスプラント１０の中で接続されているデバイス、装置等に関して機能を表示して、提供するために（他のタイプのユーザも存在してよいが、本明細書では構成エンジニアおよびオペレータと呼ばれることもある）任意の許可されたユーザがアクセスできるオペレータインタフェースアプリケーションおよび他のデータ構造３２一式を含む。該オペレータインタフェースアプリケーション３２一式は、ワークステーション２０のメモリ３４に記憶され、アプリケーション一式３２の中のアプリケーションまたはエンティティの各々はワークステーション２０と関連するプロセッサ３６で実行されるように適応される。アプリケーション３２一式全体がワークステーション２０に記憶されているものとして描かれているが、これらのアプリケーションまたは他のエンティティのいくつかはプラント１０の中の、またはプラント１０に関連付けられた他のワークステーションまたはコンピュータデバイスに記憶され、実行されるであろう。さらに、アプリケーション一式はワークステーション２０と関連付けられているディスプレイ画面３７に、または携帯端末、ラップトップコンピュータ、他のワークステーション、プリンタ等を含む他の所望のディスプレイ画面またはディスプレイ装置にディスプレイ出力を提供できる。同様に、アプリケーション３２一式の中のアプリケーションは分割され、２台以上のコンピュータまたは機械上で実行されてよく、相互に連動して動作するように構成されてよい。
【００１６】
一般的に、アプリケーション３２一式によって、３つの異なるタイプのエンティティの作成と使用が可能になり、その動作は、強化された制御機能、シミュレーション機能および表示機能をプロセスプラント１０の中で提供するためにともに統合されてよい。より詳細には、アプリケーション３２一式は（一般的にはプロセスプラントの一部に関するオペレータディスプレイを提供する）プロセスグラフィックディスプレイ３５、（一般的にはプロセスプラントの一部のシミュレーションを提供する）プロセスモジュール３９、および一般的にはプロセスのオンライン制御を提供または実行する、制御モジュール２９等のプロセス制御モジュールを作成し、実現するために使用されてよい。プロセス制御モジュール２９は概して当該技術分野で周知であり、機能ブロック制御モジュール等の任意のタイプの制御モジュールを含んでよい。より詳細に後述されるプロセスグラフィックディスプレイ要素３５は、オペレータ等のユーザに、プロセスプラントおよびその中の要素の動作、構成またはセットアップについての情報を提供するために、一般的にはオペレータ、エンジニアまたは他のディスプレイによって使用される要素である。プロセスモジュール３９は、通常プロセスグラフィックディスプレイ要素３５に密接に結び付けられ、プロセスプラントの、あるいはプロセスグラフィックディスプレイ３５に描かれている方法で接続されているその中の異なる要素の動作のシミュレーションを実行するために使用されてよい。プロセスグラフィックディスプレイ３５およびプロセスモジュール３９は、ラップトップ型コンピュータ、携帯端末等を含む、プロセス制御プラント１０に関連付けられている任意の他のコンピュータにダウンロードされ、その中で実行できるであろうが、プロセスグラフィックディスプレイ３５およびプロセスモジュール３９は、ワークステーション２０と２２に記憶され、それらによって実行されるものとして描かれている。
【００１７】
図２は、ワークステーション２０のアプリケーション３２一式の中のアプリケーションとデータ構造または他のエンティティのいくつかを描いている。特に、アプリケーション３２一式は制御モジュール、プロセスモジュール、および制御モジュール、（プロセスフローモジュールとも呼ばれる）プロセスモジュール、および関連グラフィックディスプレイを作成するために構成エンジニアによって使用されるグラフィックディスプレイ構成アプリケーション３８を含む。制御モジュール構成アプリケーション３８は任意の標準的な、または公知の制御モジュール構成アプリケーションであってよいが、プロセスモジュールおよびグラフィックディスプレイ構成アプリケーションは１つ以上のスマートプロセスオブジェクトを使用してプロセスモジュールおよびグラフィックディスプレイを作成してよく、その性質がより詳細に後述されるであろう。またさらに、プロセスモジュールおよびプロセスグラフィック構成アプリケーション３８は個別に示される一方、１つの構成アプリケーションはこれらのタイプの要素の両方ともを作成可能となる。
【００１８】
スマートプロセスオブジェクト４２のライブラリ４０は、プロセスモジュール３９およびグラフィックディスプレイ３５を作成するために構成アプリケーション３８によってアクセスされ、コピーされ、使用されてよい実施例またはテンプレートのスマートプロセスオブジェクト４２を含む。理解されるように、構成アプリケーション３８は、１つ以上のプロセスモジュール３９を作成するために使用されてよく、その各々は１つ以上のスマートプロセスオブジェクト４２から構成されるあるいは作成され、プロセスモジュールメモリ４６に記憶されている１つ以上のプロセスフローまたはシミュレーションアルゴリズム４５を含んでよい。さらに、構成アプリケーション３８は、１つ以上のグラフィックディスプレイ３５を作成するために使用されてよく、その各々は１つ以上のスマートプロセスオブジェクト４２から構成される、あるいは作成され、ともに接続されている任意の数のディスプレイ要素を含んでよい。グラフィックディスプレイ３５ｂの内の１つは拡大された形式で図２に描かれており、配管、導管、電力ケーブル、コンベヤ等であってよい接続要素によって相互接続されている、バルブ、タンク、センサおよびフロートランスミッタ等のプロセス要素の集合の描写を含む。
【００１９】
実行エンジン４８は、グラフィックディスプレイ３５によって定義されるようにオペレータ向けの１つ以上のプロセスディスプレイを作成するために、およびプロセスモジュール３９と関連付けられるシミュレーション機能を実現するために実行時中にグラフィックディスプレイ３５とプロセスモジュール３９の各々を操作するまたは実現する。実行エンジン４８は、全体をプロセスモジュール３９で実現される論理、および特にそれらのモジュールの中のスマートプロセスオブジェクトを定義する規則データベース５０を使用してよい。実行エンジン４８は、プロセスモジュール３９の機能を実現するためにプロセスモジュール３９の中のみではなく、プラント１０の中でもプロセス要素間の接続を定義する接続マトリクス５２も使用してよい。
【００２０】
図２は、より詳細にスマートプロセスオブジェクト４２ｅの内の１つを描いている。スマートプロセスオブジェクト４２ｅはテンプレートスマートプロセスオブジェクトの内の１つであるとして描かれているが、他のスマートプロセスオブジェクトが概して、スマートプロセスオブジェクト４２ｅに関して説明されているように、同じ、または類似する要素、特徴、パラメータ等を含むこと、およびこれらの要素、特徴およびパラメータの詳細または値がそのスマートプロセスオブジェクトの性質と用途に応じて、スマートプロセスオブジェクトごとに変更、または変えられてよいことが理解されるであろう。さらに、スマートプロセスオブジェクト４２ｅはオブジェクト指向プログラミング環境の中のオブジェクトであってよく、したがってデータ記憶領域、入力と出力、およびそれと関連付けられるメソッドを含んでよい一方、このスマートプロセスオブジェクトは任意の他の所望のプログラミングパラダイムまたはプロトコルによって作成され、その中で実現されてよい。
【００２１】
理解されるように、インスタンスを作成される前のスマートプロセスオブジェクト４２ｅは、図１のプロセスプラント１０の中の物理エンティティまたは論理エンティティ等のある特定のタイプのエンティティと関連付けられているオブジェクトである。しかしながら、コピーされ、インスタンスを作成された後、スマートプロセスオブジェクト４２ｅはプロセスプラントの中のある特定のエンティティに結び付けられてよい。いずれの場合においても、スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連づけられている論理エンティティから受信され、あるいは論理エンティティに関するデータを記憶するために使用されるスマートプロセスデータ記憶領域５３を含む。データ記憶領域５３は、製造メーカ、改訂、名称、種別等の、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連するエンティティについての一般的な情報または恒久的な情報を記憶するデータ記憶領域５３ａを含む。データ記憶領域５３ｂは、パラメータデータ、ステータスデータ、入力データと出力データ、コスト、またはそれがプロセスプラント１０の中に過去に存在したとき、または現在存在しているときの、エンティティと関連付けられるデータを含む、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連するエンティティについての他のデータ等の可変データまたは変化するデータを記憶してよい。言うまでもなく、スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、任意の所望の通信リンクを介してエンティティ自体から、イーサネット（登録商標）バス２４を介してヒストリアン２８から、または任意の他の所望の方法で、周期的に、または非周期的にこのデータ（例えばコストデータ）を受信するように構成、あるいはプログラミングされてよい。データ記憶領域５３ｃは、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連し、図１のワークステーション２０と関連付けられている画面３７等の、オペレータインタフェースを介してオペレータへの実際のディスプレイのために使用されるエンティティのグラフィック表現を記憶してよい。言うまでもなく、グラフィック表現は、パラメータによって定義される情報、またはデータ記憶領域５３ｂに記憶されるようなエンティティについての他の可変データ等のエンティティについての情報のプレースホルダ（データ記憶領域５３ｃ内で下線により記される）を含んでよい。このパラメータデータは、ディスプレイ装置３７上でグラフィックディスプレイ３５の内の１つの一部としてオペレータに提示されるとき、グラフィックプレースホルダに表示されてよい。グラフィック表現（およびスマートプロセスオブジェクト４２ｅ）は、オペレータまたは構成エンジニアが、グラフィック表現によって描かれているように、プロセス要素に上流または下流の構成要素を取り付けることが可能となる（データ記憶領域５３ｃの中で「Ｘ」で記される）所定の接続点も含んでよい。言うまでもなく、これらの接続点により、スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、プロセスモジュール内で構成されるものとしてそのスマートオブジェクトに接続される要素を認識することも可能となり、配管、ダクト等、その要素等に関連付けられるストリーム等、使用されなければならないひとつのタイプの接続要素を指定してよい。
【００２２】
スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、スマートプロセスオブジェクト４２が使用されるプロセスモジュールの内部または外部で他のスマートプロセスオブジェクトとの通信を可能にするために１つ以上の入力５４および出力５６も含んでよい。他のスマートプロセスオブジェクトへの入力５４と出力５６の接続は、他のスマートプロセスオブジェクトをこれらの入力と出力に単に接続することにより、あるいはスマートプロセスオブジェクト間で発生しなければならない特定の通信を指定することにより、プロセスモジュールの構成中に構成エンジニアによって構成されてよい。これらの入力と出力のいくつかは、前述されたようにスマートプロセスオブジェクトのための所定の接続ポイントでスマートプロセスオブジェクトに接続されるものとして定義されてよい。これらの入力５４と出力５６は、規則データベース５０内の一式の規則およびプラント１０の中の異なるデバイスまたはエンティティの間で接続を定義する接続マトリクス５２によって決定または定義されてもよい。それらと関連付けられているデータ記憶領域またはバッファを含む入力５４と出力５６は、一般的に、他のスマートプロセスオブジェクトからスマートプロセスオブジェクト４２ｅにデータの通信を提供するために、あるいはスマートプロセスオブジェクト４２ｅの中に記憶され、あるいはスマートプロセスオブジェクト４２ｅによって生成されるデータの通信を他のスマートプロセスオブジェクトに提供するために使用される。これらの入力および出力は、スマートプロセスオブジェクト４２ｅと、コントローラ１２、フィールドデバイス１４、１６等の中の制御モジュール等のプロセス制御システム内の他のオブジェクトとの間で通信を提供するために使用されてもよい。
【００２３】
図２に描かれているように、スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが使用されるプロセスモジュールの実行中にスマートプロセスオブジェクト４２ｅによって実現されるアルゴリズムであってよい（図２でメソッド６０ａ、６０ｂ、および６０ｃとして描かれている）０個、又は１個以上のメソッド６０を記憶するために使用されるメソッド記憶領域５８も含む。一般的に、メソッド記憶領域５８に記憶されているメソッド６０は、プロセスプラント１０またはプラント１０内のエンティティについての情報を突き止めるために、データ記憶部分５３ａと５３ｂの中に記憶されているデータ、および他のスマートプロセスオブジェクトから取得されるデータ、または入力５４と出力５６を介して構成データベースまたはヒストリアン２８等の他のソースからのデータも使用する。例えば、メソッド６０はスマートプロセスオブジェクト４２ｅによって定義されるエンティティと関連付けられる質の低いまたは不良の動作状態、プロセスプラント１０の中のそのエンティティまたは他のエンティティと関連付けられるエラー等を決定してよい。メソッド６０は、スマートプロセスオブジェクトのタイプまたはクラスに基づいて事前に設定または提供されてよく、毎回スマートプロセスオブジェクト４２ｅが実行時中に実行エンジン４８の中で実行されるたびに実行されるであろう。スマートプロセスオブジェクト４２ｅ等のスマートプロセスオブジェクトの中で提供されてよいいくつかのメソッド例６０は漏れ、デッドバンド、不動作時間、移動、可変、状態監視、コスト計算、またはエンティティと関連付けられる他の状態を検知することを含む。
【００２４】
メソッド６０は、そのプロセスエンティティを通って流れる材料に関してスマートプロセスオブジェクトと関連付けられるプロセスエンティティの動作をシミュレーションする場合に役立つように提供されてよい。このようにして、メソッド６０は、要素の動作をシミュレーションし、提供されている入力に基づいて予想出力を計算するために、質量平衡、エネルギーバランス、流量、温度、組成、蒸気状態、およびプラント１０の中で材料と関連付けられる他のシステムレベルまたはストリームレベルのパラメータを計算するために提供されてよい。言うまでもなく、これらはスマートプロセスオブジェクト４２ｅに記憶し、それによって実行できるメソッドの内の数個に過ぎず、使用されてよい他の多くのメソッドがあり、このようなメソッドは、通常表現されているエンティティのタイプ、他の要因のみではなく、そのエンティティがプロセスプラント内でどのように接続され、使用されるのかによっても決定されている。スマートプロセスオブジェクト４２ｅがシステムレベルの状態、エラー等を検知するメソッドを記憶し、実行してよい一方、これらのメソッドはプロセス制御モジュールとループ等のデバイス、論理要素、および他の非システムレベルエンティティについての他の情報を決定するために使用されてもよいことに留意することが重要である。所望の場合、メソッド６０は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃等の任意の所望のプログラミング言語でプログラミング、または提供されてよいか、あるいは実行中にスマートプロセスオブジェクト４２ｅのために実行されなければならない規則データベース５０の中で適用可能な規則を参照し、あるいは適用可能な規則を定義してよい。
【００２５】
所望の場合、各スマートプロセスオブジェクトは、プロセスモジュール内で接続される場合にスマートプロセスオブジェクトのシミュレーション動作を定義するために使用されてよい適用可能なアルゴリズムまたはメソッドのライブラリを含んでよい。このようなライブラリは図２のスマートプロセスオブジェクト４２ｅのためのプルダウンメニュー６１に描かれており、類似するメニューは各々の他のスマートプロセスオブジェクトと関連付けられてよい。構成エンジニアは、このスマートプロセスオブジェクトが、例えばプルダウンメニュー６１を介して（メソッド１、メソッド２等と呼ばれている）シミュレーションアルゴリズムのライブラリの内の１つを選択することによりプロセスモジュール３９に格納される場合にスマートプロセスオブジェクトのシミュレーション動作を定義してよい。このようにして、構成エンジニアは、スマートプロセスオブジェクトをモデル化するために使用されているプロセスのタイプまたは性質に依存しているスマートプロセスオブジェクトのために異なるシミュレーション動作を定義してよい。
【００２６】
所望の場合、構成エンジニアは、代わりに、スマートプロセスブロックによって定義されるプロセス要素のシミュレーション動作を定義するために、独自仕様の、または他のユーザによって供給されるアルゴリズムを提供してよい。（プルダウンメニュー６１で「ユーザ定義」エントリとして描かれている）このようなユーザによって定義されたアルゴリズムは、そのスマートプロセスオブジェクトがプロセスモジュール３９の中に格納される、あるいはその中で使用される場合にスマートプロセスオブジェクトに提供され、その中に記憶されてよい。この機能により、ユーザはシミュレーション動作をカスタマイズし、それによりさらに優れた、またはさらに正確なシミュレーションを提供できる。所望の場合、およびさらに詳しく後述されるように、スマートプロセスオブジェクト４２ｅまたは各プロセスモジュール３９は、スマートプロセスオブジェクト内のシミュレーションアルゴリズムの使用を無効にし、代わりにプロセスモジュールの動作を、ＨＹＳＹＳによって提供されるもの等のハイファイシミュレーションパッケージまたはプログラムによって決定させるオペレータが作動可能な（電子スイッチまたはフラグ等の）スイッチを含んでよい。この場合、スマートプロセスオブジェクトまたはプロセスモジュールは、スマートプロセスオブジェクト自体の中でシミュレーションアルゴリズムを使用することと対照的にハイファイシミュレーションからシミュレーションによるパラメータデータを取得する。
【００２７】
グラフィックディスプレイ３５またはプロセスモジュール３９の実行エンジン４８による実行中、エンジン４８は、グラフィックディスプレイ３５またはプロセスモジュール３９内のスマートプロセスオブジェクトの各々に入力５４と出力５６によって定義される通信を実現し、メソッド６０によって提供される機能を実行するために、それらのオブジェクトの各々についてメソッド６０を実現してよい。前記に注記されたように、メソッド６０の機能はスマートプロセスオブジェクトの中のプログラミングに位置してよいか、あるいはそれらの規則によって定義される機能を実現するために、スマートプロセスオブジェクトのタイプ、クラス、識別、タグ名等に基づいて、エンジン４８が実行する規則データベース５０内の一式の規則によって定義されてよい。
【００２８】
スマートプロセスオブジェクト４２ｅのインスタンスが、スマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連付けられるプロセスモジュールに関してタグまたは一意の名前を有しており、このタグまたは一意の名前がスマートプロセスオブジェクト４２ｅへ、およびスマートプロセスオブジェクト４２ｅから通信を提供するために使用されてよく、実行時中に実行エンジン４８によって参照されてよいことが注記される。プロセスモジュールタグは制御システム構成の中で一意でなければならない。このタグ付け規約により、プロセスモジュール３９の中の要素は、プロセスグラフィックディスプレイ３５、プロセスモジュール３９、および制御モジュール２９の他の中の要素によっても参照できる。またさらに、スマートプロセスオブジェクト４２ｅのパラメータは単純な値のような単純なパラメータ、構造化されたパラメータ、または予想される装置とそれと関連付けられている属性を認識しているスマートパラメータである場合がある。スマートパラメータは、すべての信号が同じ装置内で送信されている、あるいは適切に変換されていることを保証するために、プロセス規則エンジンまたは実行エンジン４８によって解釈、使用できる。スマート規則は、オペレータ向けのスマートアラーム戦略および／またはインタフェースを作成するためにスマートプロセスオブジェクト（またはプロセスモジュール）のためのアラームのグループをオンにしたり、オフにするために使用することもできる。またさらに、スマートプロセスオブジェクトクラスは、スマートプロセスオブジェクトと、それが解釈またはアクセスする必要のあるプロセス変数との間の公知のリンクを提供するために、プラント１０のプロセス制御戦略の中で装置とモジュールクラスと関連付けることができる。
【００２９】
スマートプロセスオブジェクトは、プロセスグラフィックディスプレイまたはプロセスモジュールの中で使用されるとき、これらのスマートオブジェクトがオフモード、起動モード、および通常モード等の実行時中の異なるモードにされてよいように動作モード、ステータス、アラーム動作も含んでよく、その現在の動作状態に基づいてオブジェクトと関連付けられるステータスを提供してよく、範囲外、限定、高可変性等のパラメータが検知された状態に基づいてアラームを提供してよい。スマートプロセスオブジェクトは、それらをクラスライブラリで分類する、複合構造でともに収集する等を行うことが可能となるクラス／サブクラス階層も有してよい。さらに、スマートプロセスオブジェクトは、スマートプロセスオブジェクトが、その関連エンティティがいつビジーなのか、あるいは例えばプラント１０内でバッチ制御プロセスによっていつ取得されるのかを認識可能とするために、制御モジュールおよび他のオブジェクト等の他の要素からの情報を活用してよい。
【００３０】
スマートプロセスオブジェクトは、ポンプ、タンク、バルブ等の物理デバイス、あるいはプロセス領域、測定、またはアクチュエータ、制御戦略等の論理エンティティ等の任意の所望のプロセスエンティティと関連付けられてよい。いくつかの場合では、スマートプロセスオブジェクトは、コネクタ、このような配管、導管、配線、コンベヤ、あるいは材料、電気、ガス等をプロセスの中のある点から別の点へ移動する任意の他のデバイスまたはエンティティと関連付けられてよい。本明細書ではスマートリンクまたはコネクタ要素と呼ばれることもあるコネクタと関連付けられているスマートプロセスオブジェクトには（実際のデバイスまたはコネクタ自体にタグが付与されていない、あるいはプロセスプラント１０内で通信できない場合でも）タグも付与され、一般的にはプロセスの中の他の要素間の材料の流れを表すために使用される。
【００３１】
スマートリンクは、異なる材料または（電気等の）現象がいかにして接続（例えば、蒸気、電気、水、汚水等）を通って流れるのかを定義する特性またはパラメータを含む。これらのパラメータは、コネクタを通る流れ（一般的な速度、摩擦係数、乱流または非乱流、電磁のような流れのタイプ等）のタイプと性質、およびコネクタを通る流れの考えられる１つ以上の方向を示してよい。スマートリンクは、スマートリンクが接続するソースおよび宛先オブジェクトの単位が一致することを保証するプログラミングまたはメソッドを含んでよく、一致しない場合には変換を実行してよい。スマートリンクのメソッドは、実際のコネクタを通る流れの速度または性質、物理的な接続の長さとサイズ、トランスポート遅延等を推定するためにモデルまたはアルゴリズムを使用してコネクタを通る流れをモデル化してもよい。（摩擦パラメータ等の）スマートプロセスオブジェクトのために記憶されているパラメータはこれらのメソッドで使用されてよい。したがって、本質的には、スマートリンクまたはコネクタ要素は、スマートプロセスオブジェクトが他の上流オブジェクトと下流オブジェクトまたはエンティティを認識できるようにする。スマートリンクが、例えば他のオブジェクトとの間の接続、システム内の液体、ガス、電気等の流体のタイプ、他のエンティティがこのスマートプロセスオブジェクトのエンティティの上流および下流にあるエンティティの上流側と下流側、任意の所望の、または便宜的な材料、流体、電流等の方向を定義してよいことは言うまでもない。一実施形態では、実質的にはプロセスフローモジュールの実行の前にマトリックス５２が作成されてよく、プラント内の異なるデバイス間の相互接続をスマートリンクのために、したがって異なるスマートプロセスオブジェクト間の相互接続を定義してよい。つまり、実行エンジン４８は上流エンティティと下流エンティティを確定し、それによりスマートプロセスオブジェクトとスマートプロセスオブジェクトとに関連付けられるメソッドの間の通信を定義するためにマトリックス５２を使用してよい。またさらに、一式以上の式の規則が、スマートプロセスオブジェクト内のメソッドについて必要に応じて相互に反応し合うため、および必要に応じて相互にデータを取得するためにスマートプロセスオブジェクトによって使用されるために、ならびに出力接続と関連付けられるスマートオブジェクトの影響を解消するために提供されてよい。
【００３２】
所望の場合、スマートプロセスオブジェクト４２ｅは、オブジェクトのタイプに適用可能であってよく、あるいはスマートプロセスオブジェクト４２ｅが関連するデバイスの（臨界および用途に応じて）インスタンスに特化していてよい重要な文書（ドキュメント）に対するＵＲＬ等のホットリンクも含んでよい。該文書はユーザに特定であってよいだけではなくベンダによって供給されてもよい。文書のいくつかの例は、構成、起動、および停止の手順、操作と保守の文書を含む。所望の場合、オペレータはオブジェクトまたは関連デバイスのためにインスタンスに特化した（存在する場合）総称的な文書を立ち上げるためにオペレータディスプレイに表示されるようにオブジェクトをクリックしてよい。また、オペレータは、システムソフトウェアに関係なく、保守要求、操作上の問題の記録等の文書を追加／削除／変更できることがある。さらに、これらのホットリンクは、オペレータインタフェースの中のオブジェクトに知識リンクを追加する能力を提供するため、オブジェクトに関連する適切な情報への迅速なナビゲーションに備えるため、および顧客に特化したオブジェクトタイプに、またはオブジェクトに特化したインスタンスに特定の作業指示書を追加する能力を提供するために、ユーザによって設定可能または変更可能であってよい。
【００３３】
プロセスモジュールおよびプロセスグラフィックスは異なるスマートプロセスオブジェクトの相互接続によりともに作成されるものとして前述されているが、それらは個別に作成されてよい。例えば、プロセスグラフィックはスマートプロセスオブジェクトを使用して作成されてよく、完了時、そのグラフィックのためのプロセスモジュールはグラフィックディスプレイの中のグラフィック要素およびそれらの相互接続に基づいて生成されてよい。代わりに、プロセスモジュールはスマートプロセスオブジェクトを使用して最初に作成されてよく、いったん作成されると、そのプロセスモジュールのためのグラフィックディスプレイはプロセスモジュールを作成するために使用されるスマートプロセスオブジェクト内のグラフィックディスプレイ要素を使用して構成アプリケーション３８によって自動的に生成されてよい。またさらに、プロセスモジュールとグラフィックディスプレイは個別に作成されてよく、これら２つのエンティティの中の個々の要素は相互に参照する（例えば、グラフィックディスプレイとプロセスモジュールの中の要素のタグ特性を使用する）ことにより手動でともに結び付けられてよい。この機構を通じて、スマートプロセスオブジェクトは複数のディスプレイによって参照されてよい。いずれの場合においても、いったん作成されると、プロセスグラフィックディスプレイおよび関連付けられるプロセスモジュールは、それらは所望のようにまたは必要に応じてパラメータと情報を前後に通信するが、無関係にまたは個別に実行されてよい。
【００３４】
より包括的には、プロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュール内で、あるいはプロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュールを作成するために使用されてよいスマートプロセスオブジェクトの特定の考えられる機能および例は、より詳細に後述されるであろう。その後、説明される要素と特徴を使用して作成されるプロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュールが高度な制御機能とシミュレーション機能を提供するために制御モジュールとどのように統合されてよいのかが説明される。言うまでもなく、スマートプロセスオブジェクト要素と特徴が本明細書に説明されている要素および特徴に制限されず、他の特徴および要素が、そのように望まれる場合には、プロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュールの内の１つまたは両方の中で使用できる、あるいはプロセスグラフィックディスプレイとプロセスモジュールの内の１つまたは両方を作成するために使用できることが理解されるであろう。
【００３５】
一般的に、所定のグラフィック要素のセットは、ユーザがプロセスプラントを反映するオペレータディスプレイまたはグラフィックディスプレイを構築可能とするために構成アプリケーションで設けられてよい。これらのグラフィック要素はオンライン測定および制御システムと接続するアクチュエータを動的に示すことを目的とする。さらに、プロセス動作を反映する未測定のパラメータは、プロセスモジュールで提供されるオンラインプロセスシミュレーションを使用して計算されてよく、関連付けられたグラフィックディスプレイの一体化した部分として示されてよい。
【００３６】
さらに、エンジニアリングまたはトレーニングシミュレーションのために使用されるオフライン環境では、プロセスモジュールによって提供されるプロセスシミュレーションは、グラフィック要素の中のプロセス測定値の代わりに、および関連付けられた制御モジュールの中で使用されてよい。関連付けられたプロセスモジュールによって計算されるこれらの値は、プロセスグラフィックスに描かれている手動外乱値のみではなくアクチュエータ位置または状態にも基づいてよい。このようにして、グラフィックディスプレイと制御モジュールは、オンライン、つまり制御状況と、オフライン、つまりシミュレーション状況の両方で使用されてよい。また、グラフィック要素の静的な部分は多くの場合では公知のグラフィックライブラリに含まれている三次元成分と同様に表示されるが、これらのグラフィック要素の追加の一意の特徴または特性、これらの要素とともに表示される情報、および制御システムＩ／Ｏおよびプロセスシミュレーションモジュールへのリンクは、多くのグラフィック要素の考えられるタイプと例に関して前述されている。
【００３７】
一般的に、スマートプロセスオブジェクトと関連付けられるプロセスモジュールの中のグラフィック要素とシミュレーションアルゴリズムは、ストリーム要素、プロセス接続要素、アクチュエータ要素、処理要素、測定要素および推定特性要素を含む多くの異なるタイプのプロセス要素の内の１つに該当する。一般的に、ストリーム要素はプロセスプラント内での材料のストリームを定義し、組成、密度、流量、温度、圧力、重量、および／または該材料の流れを定義する任意の他のパラメータを示すためにグラフィックディスプレイに露呈されてよい。ストリーム要素はプロセスモジュールの入力時に定義され、プロセスモジュールの中の要素に提供され、それによりプロセスモジュールを通過する材料のストリームをモデル化し、グラフィックディスプレイに描くことをできるようにしてよい。同様に、ストリーム要素は、グラフィックディスプレイの中で、グラフィックディスプレイにより描かれるプロセスプラントの部分の材料出力を描くためにプロセスモジュールの出力時または最後に描かれてよい。ストリーム要素は、異なるグラフィックディスプレイ（および関連プロセスモジュール）が相互にいかにして接続しているのかを定義するためにも使用されてよい。例えば、あるプロセスモジュールの出力ストリームは別のプロセスモジュールの入力ストリームであってよく、他のプロセスモジュールの入力ストリームで使用される値を指定してよい。ストリームは以下の４つの部分、つまり（ｐＨストリーム等の）名前、（流れ入力等の）方向、（流量、圧力、温度等の）測定値、および（窒素、アンモニア等の）組成を含んでよい。ただし、ストリームはそのように所望の場合他のパーツまたはパラメータを有することができるであろう。
【００３８】
プロセス接続要素は、固形物、液体または蒸気、および気体等のプラントの内の物質があるデバイスから別のデバイスへいかにして送達または搬送されるのかを定義する。プロセスを通過する材料の流れを明確に描くために、パイプ、ダクト、およびコンベヤを含む三種類の異なったタイプのプロセス接続が使用されてよい。電気化学プロセス等における電力潮流をアドレス指定するための電気ケーブル等の他の接続要素も使用されてよいことは言うまでもない。配管は、通常、液体および高圧蒸気またはプラント内での気体の流れを描くために使用される。一般的にダクトはプラント内の低圧ガスの流れを描く（そしてシミュレーションする）ために使用される。一般的にコンベヤは処理装置間での固形物の移動を描く（そしてシミュレーションする）ために使用される。その結果として、各プロセス接続要素は、デバイスの入力または出力時に材料を提供するために使用されるパイプ接続、ダクト接続、またはコンベヤ接続等の接続のタイプを定義する。
【００３９】
所望の場合、接続により移送されている材料の特性は上流入力により決定される。接続が完了したか否かを定義する接続ステータス変数が加えられるこの情報は、グラフィックディスプレイ上で接続要素の特性として利用できるようにされてよい。接続要素は処理要素出力、アクチュエータ要素出力またはストリーム要素出力で開始してよい。同様に、接続要素は処理要素入力、アクチュエータ要素入力またはストリーム入力時に終了してよい。
【００４０】
接続要素の特性は、カーソルがグラフィックディスプレイの接続要素上に置かれると自動的に表示されてよい。また、接続要素と関連付けられている特性は接続要素の上に（下記に定義される）測定要素または推定特性要素を置くことにより恒久的なディスプレイに表示されてよい。所望の場合、接続要素は（ストリーム出力、処理要素出力またはアクチュエータ要素出力等の）要素出力上で左マウスボタンを押し続け、マウスのボタンを押し続ける間にカーソルを要素入力上に配置することにより作成されてよい。接続が無事に確立されるために、上流要素と下流要素の入力タイプと出力タイプ（パイプ、ダクト、またはコンベヤ）は一致しなければならない。接続は上流要素のタイプを自動的に取る。
【００４１】
所望の場合、配管要素はパイプ接続のようなプロセスグラフィックディスプレイに示され、または描くことができ、ダクト要素（例えば空気またはガス）はダクトとして示すことができ、コンベヤ要素はコンベヤベルトとして示されてよい。配管要素、ダクト要素およびコンベヤ要素の接続は、処理要素の間で自動的に経路を定義することができ、矢印は流れの方向を示すためにこれらの要素の描写の外部に表示されてよい。上流出力が２つの接続に共通である場合には、「Ｔ」個の要素はパイプ、ダクト、またはコンベヤの中に含まれてよい。「Ｔ」個の要素は複数の出力を結合するために使用されてよい。コンベヤ要素の色または他のグラフィック特性は、運転中／停止中、流れている／流れていない、詰まっている等のそのステータスを示すために変化してよい。一般的に、コンベヤに沿った材料の流れはコンベヤに接続されているモータ駆動により決定される。したがって（より詳細に後述されるアクチュエータ要素である）モータ駆動アクチュエータはコンベヤに接続されてよい。さらに、（後述される）測定要素は、コンベヤあるいはパイプまたはダクト内の材料の速度、水分または重量等のコンベヤ、パイプまたはダクト上またはコンベヤ、パイプ、またはダクト内の材料の特性のパイプ要素、ダクト要素またはコンベヤ要素に関連する測定値を表示可能とするためにパイプ要素、ダクト要素およびコンベヤ要素に接続できる。また、表示された特性要素は、例えば材料の組成等の測定されていないパイプ、ダクト、またはコンベヤ上、またはパイプ、ダクトまたはコンベヤ内の材料の特性を表示するために追加されてもよい。
【００４２】
所望の場合、配管接続要素、ダクト接続要素およびコンベヤ接続要素は、（例えば色の変化により）接続が失われたこと、および（例えば色の変化により）選択された特性（圧力、温度、長さ等）が構成された制限外にある旨をグラフィックに且つ動的に反映してよい。さらに、関連プロセスモジュールによって計算されるパラメータはグラフィックに表示されてよい。例えば、上流接続により提供される特性は、接続のステータスが不良であるのか、あるいは良好であるのかに関係なく、接続要素等の１つ以上の選択されたパラメータを制限し、接続要素により移送されている接続要素またはストリームについてオペレータに情報を与えるためにグラフィックディスプレイに表示されてよい。
【００４３】
一般的に、アクチュエータ要素とは、ストリームに関して何らかの作動機能を実行し、異なる接続要素間、または処理要素と接続要素の間に置かれてよい要素である。アクチュエータ要素の例は、（アクチュエータ付き）調整弁、（アクチュエータ付き）開閉弁、（モータ付き）ポンプ、（モータ付き）強制通風ファン、（モータ付き）誘引通風ファン、（開閉弁付き）エダクタ、（ドライブ付き）ダンパ、（可変速度モータ付き）フィーダ、（コンベヤ要素に取り付けられてよい）コンベヤモータドライブ等を含む。
【００４４】
バルブ要素のグラフィック描写は、（例えば、動画による）目に見えないバルブ位置、（例えば、色の変化による）バルブの故障、（例えば、色の変化による）バルブ完全開放／閉鎖位置、およびそのバルブを制御している関連制御ブロックの（数字列または他の表示による）ＡＯ、ＤＯ、ＤＣ、設定点、ＰＶ、ＯＵＴ、モード等を動的に反映してよい。（プロセスモジュールで使用される）バルブ要素と関連付けられているシミュレーション要素は、吐き出し圧力、質量流、液体温度、液組成、入口圧力および出口圧力等のバルブアクチュエータと関連するパラメータを計算するシミュレーションアルゴリズムを有してよい。これらのシミュレーションによる、または計算されたパラメータは、そのように所望の場合、プロセスグラフィックに表示されてよい。ただし、ユーザまたは構成エンジニアは、通常、バルブタイプ（線形、早開き、等しい割合、バルブサイズ等）と開から閉へのストローク時間のみではなく、バルブと関連する制御モジュール内のＡＯブロック、ＤＯブロックまたはＤＣブロックに対する参照も設定しなければならない。言うまでもなくバルブを通る材料でのバルブの動作をシミュレーションするために使用可能なシミュレーションアルゴリズムは、バルブの種別とサイズ情報に依存してよい。
【００４５】
ポンプ要素のグラフィック描写は（例えば色の変化を使用して）モータステータス、（例えば、文字列を使用して）関連ＤＯまたはＤＣ機能ブロックモードと設定点、（可変速度ドライブが使用されている場合には）モータ速度、ＡＯ設定点、ＰＶ、（可変速度ドライブが使用されている場合には）ＯＵＴモード、および他の所望のパラメータを動的に反映してよい。同様に、この要素のための（プロセスモジュールで使用される）プロセスシミュレーションは、吐き出し圧力、液組成、液体温度、および質量流等のパラメータを決定する、または計算してよく、そのパラメータはグラフィックディスプレイに表示されてよい。ユーザはポンプタイプに基づいてポンプ曲線を定義する必要がある場合がある。しかしながら、ユーザはモータ起動／停止に関連するＤＯブロックまたはＤＣブロックに対する参照、（使用されている場合）可変速度ドライブのための関連ＡＯ機能ブロックに対する参照、およびポンプの動作の定義のためのポンプ曲線（例えば圧力対流量）を設定してよい。
【００４６】
強制通風ファンまたは誘引通風ファンのアクチュエータ要素のグラフィック描写は、モータステータス、ＤＯ機能ブロックモードまたはＤＣ機能ブロックモードと設定点、（可変速度ドライブが使用されている場合には）モータ速度、（可変速度ドライブが使用される場合）ＡＯ設定点、ＰＶ、ＯＵＴ、ＤＯまたはＤＣ機能ブロックモード、および他の所望のパラメータを動的に反映してよい描写を有してよく、その内のいずれかがグラフィック描写に表示されてよい。この要素のための（プロセスモジュールで使用される）プロセスシミュレーション要素は、吐き出し圧力、ガス組成、ガス温度、およびガス質量流等のパラメータを決定または計算してよく、そのパラメータはグラフィックディスプレイに表示されてよい。ユーザはモータ起動／停止のための関連ＤＣブロックに対する参照、（使用されている場合）可変速度ドライブのためのＡＯブロックに対する参照、およびファンのシミュレーションされる動作を定義するためのファン曲線（圧力対流量）を設定してよい。
【００４７】
いくつかの場合、特定のタイプのアクチュエータは、パイプ、ダクト、またはコンベヤ等の特定のタイプの接続にのみ使用されてよい。以下の表は典型的なアクチュエータ要素の接続制限例を定義する。
【００４８】
【表１】
2007536637.tif 000003
【００４９】
処理要素はいくつかの方法でプラント内で材料またはストリームを処理するプラント装置を含む。一般的に、処理要素に対する、および処理要素からのすべての入力と出力は接続要素を介して行われる。標準処理要素はタンク（縦型と横型）、ヒータ、スタティックミキサー、リアクタ、ミキサー、エアヒータ、および単純な処理活動または標準的な処理活動を実行する他の要素を含む。ユーザは、サイズ、体積等、物理的な装置特性とともに要素に対する入力と出力の数を指定してよい。これらの標準的な処理要素のシミュレーションアルゴリズムおよび静的表現は、それらがユーザによって修正できないように設定されてよいが、前述されたように設定時に選択可能であってよい。所望の場合に、他の、（蒸留塔、エバポレータ、セパレータ、ボイラ等の）通常はさらに複雑なプラント装置がカスタム処理要素として実現されてよいことは言うまでもない。静的表現、このようなカスタム処理要素の入出力数とシミュレーションアルゴリズムは、ユーザインタフェース要件を満たすために修正されてよい。カスタム処理要素はいったん定義されると、他の処理要素の作成において開始点として再利用または使用されてよい合成物またはテンプレートとして保存されてよい。
【００５０】
タンク標準処理要素は、タンクに対するパイプ接続に基づいて設定されてよく、タンク要素は（例えば、動的なアニメーションを使用して）タンク内の水位、および（例えば、色の変化を使用して）１００％また空の水位を動的に反映してよい。タンクのためのプロセスモジュールシミュレーションは、グラフィックディスプレイを介して、出口温度、出口組成、液体温度およびシミュレーションによるタンクの水位等のパラメータを計算し、表示してよい。しかしながら、システムにタンクを結び付けるために、ユーザまたは構成エンジニアは、入出力接続数、タンクに対する完全な接続、（例えば、直径と高さ等の）サイズなどのタンク特性等を設定する必要がある場合がある。
【００５１】
ヒータ処理要素は、グラフィックディスプレイを介して、（例えば、色の変化を使用して）熱伝達率、出口製品温度、入口製品温度、（安定した低下を想定する）出口圧力等を動的に計算し、反映してよい。ユーザまたは構成エンジニアは、ヒータに対する完全な接続、ヒータ表面積、およびクリーンな状態での熱伝達率を設定する必要がある場合がある。
【００５２】
言うまでもなく、スタティックミキサー、リアクタ、ミキサー、エアヒータ、熱交換器等の他の処理要素は、これらのタイプのデバイスに調整される表示機能およびシミュレーション機能を有してよい。蒸留塔、エバポレータ、セパレータ、ボイラ等の非標準的な処理要素は、容器に関連付けられたシミュレーションが、標準的な選択に含まれていない場合にはユーザ定義であってよいカスタム処理要素を使用してグラフィックに表現されてよい。これらの要素における処理は、容器の各入力を各出力に関連付けるステップ応答モデルとして記述または定義されてよい。入力は、ガスおよび／または液体のストリームであってよい。任意選択的に、ユーザは処理要素の入力と出力の関係性を記述する方程式を定義してよく、これらの方程式はシミュレーションを実行するために要素を使用してプロセスモジュールに記憶されてよい。所望の場合、いくつかの単純な静的グラフ表現は、ユーザがカスタム処理要素と関連する静的グラフィックを迅速に作成する場合に役立つように提供されてよい。これらの単純なグラフィックが使用される場合には、ユーザは入出力接続の所望の数、およびカスタム処理要素によってサポートされている（パイプ、ダクト、コンベヤ等の）サポート接続のタイプだけを指定する必要がある場合がある。それに応じて、グラフィックアイテムが表示され、オペレータグラフィックの作成で即座に使用できる。所望の場合、プロセス要素の各入力と各出力と関連付けられる利得およびあらゆるダイナミクス（動的状態）は、ユーザがシミュレーションアルゴリズムをステップ応答として指定することを選ぶ場合に指定されてよい。ユーザはカスタムアルゴリズムを選択する場合、シミュレーションアルゴリズムを定義するためにユーザに表現エディタが与えられてよい。選択された方法に基づき、カスタム処理要素出力の特性は異なって計算されてよい。さらに、ユーザは個別のソフトウェアアセンブリで定義したアルゴリズムの１つ以上を参照してよい。
【００５３】
さらに、複数の所定の合成物またはテンプレートがカスタム処理要素を作成するために提供されてよい。これらのテンプレートは、例えば、出口ガスＯ2、出口ガスＣＯ、生成ストリーム、ボイラドラム水位、およびボイラ通風を計算するカスタムアルゴリズムを有するボイラテンプレートを含んでよい。このようなテンプレートは、単一の燃料入力に基づいてよい。しかしながら、テンプレートを修正することにより、複数の燃料でボイラをシミュレーションできる。他の所定のテンプレートは、噴霧乾燥機カスタム処理要素と連動して使用されてよく、セパレータの動作をモデル化するためにステップ応答モデルを含んでよい専用の容器−サイクロンセパレータテンプレートを含んでよい。同様に、コラムテンプレート、噴霧乾燥機、およびエバポレータ本体は、予想プロセス応答を定義するためにステップ応答モデルを活用してよい。エバポレータでは、エネルギー入力および入力流量の濃度に基づいて、出口流量と蒸気放出の濃度が計算できる。複数のエバポレータ要素は、多重効用蒸発器を作成するために熱交換器とエダクタの要素とともに接続されてよい。同様に、専用の容器スタックカスタムテンプレート処理要素はボイラ処理要素とともに使用されてよい。この場合、入口の特性は、そのように所望の場合、修正を行わずに、あるいはスタック内で実行されるエミッション削減を反映するためにスタックを通して持続されてよい。
【００５４】
グラフィックディスプレイとプロセスモジュールを作成するために使用できる他のタイプの要素は、測定要素と特性（プロパティ）要素とを含む。測定要素は、物理的な送信機と関連付けられる測定値にアクセスするためにグラフィックディスプレイで使用されてよい送信機要素、およびスイッチ要素を含む。一般的に、送信機要素は、不良ステータスまたは不確実なステータス、制御モジュールの中で関連付けられたＡＩ機能ブロックのモード、実際の送信機（センサ）と関連付けられた測定値と測定装置等、あるいは実際の送信機と関連付けられた他のデータを動的に反映してよい。オフラインモード（またはシミュレーションモード）では、送信機要素は、ＡＩブロックまたはＰＣＩブロックと関連付けられた値より、むしろプロセスモジュールによって提供されるシミュレーション値にアクセスし、表示するために使用されてよいか、あるいはシミュレーションによる制御ルーチンで使用される測定値として制御ブロック内の関連ＡＩブロックに測定値を提供するために使用されてよい。送信機要素は、接続要素に、または処理要素に追加することができ、このような送信機要素がディスプレイに追加されるとき、ユーザは概して、測定値を提供しているコントローラスキームで関連付けられたＡＩブロック、ＰＣＩブロック、またはＤＩブロックを特定する必要があるであろう。オンラインモードでは、測定の値はこの測定要素の隣に示されてよい。オフラインモード（つまりシミュレーションモード）では、（対応するプロセスモジュールにより作成されるような）測定のシミュレーションされる値が自動的に表示されてよい。オンライン動作では、ユーザは測定が失敗した場合にシミュレーションによる値に制御とディスプレイを切り替えることを選ぶことができる。
【００５５】
スイッチ要素は、不良ステータスまたは不確実なステータス、関連ＤＩ（例えば手動またはＯＳ）のモード、およびスイッチの離散値（オン、オフ等）を動的に反映してよい。オフラインシミュレーションモードにある間、ユーザは、シミュレーション値または手動値およびステータスを選択することにより、およびスイッチの値とステータスを手動で入力することによりグラフィックディスプレイおよび制御モジュールのスイッチパラメータにアクセスし、変更するためにスイッチディスプレイを使用してよい。しかしながら、一般的に、ユーザは、制御スキームで関連ＤＩブロックに対する参照、スイッチをトリガする要素特性に対する参照、およびスイッチの状態の変化に関連付けられた制限とデッドバンドを提供することによりスイッチ要素を設定しなければならない。
【００５６】
推定される特性要素は、一般的にはプロセスモジュールにより決定されるようなシステムの推定特性を表示し、その要素の任意の特性を表示するために接続または処理要素に追加されてよい。この要素が接続要素に、または１台の装置に置かれると、ユーザは表示される特性をブラウズし、選択できる。したがって、物理的な測定によって入手できないシミュレーション特性は、推定特性要素を使用することにより表示されてよい。このような推定特性要素は、良好／不良な接続、推定特性値（複数の場合がある）および関連範囲または変化の範囲外にある特性を動的に反映してよい。一般的に、ユーザは表示される特性（複数の場合がある）に対する参照、および該特性が範囲外にある場合に要素の範囲と色変化を設定しなければならない。
【００５７】
理解されるように、送信機要素および推定特性要素を処理要素、アクチュエータ要素、および接続要素に取り付けることにより、これらのプロセス要素の入出力に関連付けられていた特性はオンライン動作またはオフラインシミュレーションの間に参照されてよい。これらの特性はグラフィックディスプレイで可視になってもよい。
【００５８】
一般的に、オペレータは、プロセス１０の動作中のインプリメンテーションのために、あるいはシミュレーション環境でのインプリメンテーションのために、１つ以上のプロセスモジュール３９またはグラフィックディスプレイを作成するために構成アプリケーション３８を起動または実行してよい。一実施形態では、構成アプリケーション３８は、構成エンジニアに、図３に描かれているもののような構成ディスプレイを提示する。図３で分かるように、構成ディスプレイ６４はライブラリまたはテンプレートセクション６５、および構成セクション６６を含む。テンプレートセクション６５は、図２のスマートプロセスオブジェクト４２を含んでよく、前述された接続要素、測定要素、ストリーム要素、処理要素、および推定特性要素のいずれかであってよい、テンプレートスマートプロセスオブジェクト６７のセットの描写を含む。所望の場合、グラフィック定義だけを有する非スマート要素６８も提供されてよい。本来、テンプレート６７と６８は、プロセスモジュールまたはグラフィックディスプレイ（または両方）の中でスマートプロセスオブジェクトのインスタンスを作成するために、構成セクション６６の上にドラッグアンドドロップされてよい総称的なオブジェクトである。部分的に完了したプロセスグラフィックディスプレイ３５ｃは、１個のバルブ、２つのタンク、２台のポンプ、１台のフロートランスミッタ、および流路コネクタにより相互接続されている２台のセンサを含むとして描かれており、前述されたようにスマートリンクまたはコネクタ要素であってよく、ストリーム出力を提供してよい。グラフィックディスプレイ３５ｃが、スマートプロセスオブジェクトと非スマート要素の両方から構成されてよいことが注記されるであろう。
【００５９】
グラフィックディスプレイ３５ｃ（つまりプロセスモジュール）等のグラフィックディスプレイを作成すると、構成エンジニアは、スマートプロセスオブジェクト６７とテンプレートセクション６５に描かれている要素６８を選択し、構成セクション６６上にドラッグし、それらを任意の所望の場所にドロップしてよい。一般的に、構成エンジニアは、１個以上のスマートデバイスプロセスオブジェクト６７ａ、またはデバイスを描いている非スマート要素６８を選択し、構成セクション６６の上にドラッグする。構成エンジニアは、次に構成セクション６６の中のスマートデバイスプロセスオブジェクトをスマートコネクタプロセスオブジェクト６７ｂと相互接続し、入出力ストリーム６７ｃをディスプレイに入れてよい。さらに、非スマート要素がディスプレイに追加されてよい。構成エンジニアは、ポップアップ特性メニュー等を使用してこのプロセスの間にスマートプロセスオブジェクトの各々の特性を変更してよく、特に、これらのスマートプロセスオブジェクトと関連するメソッド、パラメータ、タグ、名前、ホットリンク、モード、クラス、入出力等を変更してよい。プロセスエンジニアまたは構成エンジニアが、通常、プロセス構成、領域等を表す所望の要素の各々を用いてプロセスモジュールを作成すると、構成エンジニアはモジュールと関連する規則または他の機能を定義してよい。このような規則は、質量平衡と流量の計算のような、システムレベルのメソッドの性能と関連付けられるもの等の実行規則であってよい。プロセスエンジニアまたはオペレータは、プロセスディスプレイがオンラインである場合に有用と考えられるトレンドとフェースプレートを追加することを決定してもよい。グラフィックディスプレイ３５ｃの作成後、構成エンジニアはメモリにそのディスプレイを保存してよく、その時点で、または後で、そのディスプレイのインスタンスを作成し、実行エンジン４８がグラフィックディスプレイを提供できるように実行エンジン４８にそのディスプレイをダウンロードしてよい。プロセスグラフィックディスプレイ要素とは対照的にプロセスモジュール要素のために異なるグラフィックが描写されてよいが、構成エンジニアが同じようにまたは類似した方法でプロセスモジュールが作成可能となることは言うまでもない。さらに、オペレータは、プラントを運転中に詳細のレベルをオンにすることを選んでよい。例えば、詳細のレベルの内の１つは各接続での組成を示すであろう。
【００６０】
前記に注記されたように、プロセスグラフィックまたはプロセスモジュールには特殊タグが与えられてよい。例えば、グラフィックディスプレイまたはプロセスモジュールの中のスマートプロセスオブジェクト要素にはプロセス制御システムの中で選択される１台の装置またはルート等の他の要因に基づいて、例えば実行エンジン４８が実行時に記入または選択できるエイリアスを含むタグを与えられてよい。プロセス制御システムでエイリアス名および間接的な参照を使用することは、本発明の譲受人に譲渡され、これにより本明細書に参照することにより明示的に組み込まれている米国特許番号第６，３８５，４９６号に詳しく説明されている。これらの技法のいずれかは、本明細書に説明されているスマートプロセスオブジェクトのためのタグを提供し、解消するために使用されてよい。エイリアス等を使用すると、同じプロセスモジュールが装置等のセットのための異なるビューを含んでよく、あるいは装置等のセットのための異なるビューをサポートするために使用されてよい。
【００６１】
図３のディスプレイ６４は、プロセスモジュールまたはグラフィックディスプレイの異なるビューのためのタブ（ビュー１、ビュー２、およびビュー３）を描いている。これらのタブは、プロセスに関連する異なるユーザのための異なるビューに、その中の同じスマートプロセスオブジェクトのいくつかを使用してアクセスし、作成するために使用されてよい。
【００６２】
一般的に、構成エンジニアがプロセスモジュールまたはグラフィックディスプレイを作成すると、構成アプリケーション３８はスマートプロセスオブジェクトを、その間の接続とともにデータベースに自動的に記憶する。このデータベースは、次に、例えば、同じスマートプロセスオブジェクトの内の１つ以上を使用して異なったビューを提供してよい、他のプロセスモジュールとグラフィックディスプレイを作成するために使用できる。このようにして、構成エンジニアは第２のビューを作成すると、データベース内ですでに作成され、記憶されているようなスマートプロセスオブジェクトと、第２のビューにそのスマートプロセスオブジェクトを入れるためにそれを用いて記憶されるあらゆるメソッドを単に参照できる。したがって、データベースは、プロセス制御モジュールおよびグラフィックディスプレイが作成されるにつれて入力することができ、データベースはプロセスフローデータベース内にすでに存在しているスマートプロセスオブジェクトを使用して他のビュー、モジュールおよびグラフィックディスプレイを作成し、実行するために任意の時点で使用できる。このようなデータベースを使用して、該データベース内の各スマートプロセスオブジェクトは、プロセスモジュールをサポートしてよいか、プロセスモジュールで使用され、複数のグラフィックディスプレイで参照されてよい。やはり理解されるように、プロセスモジュールは、これらのモジュールのためにディスプレイを構築してから、プロセスモジュール内で使用される、あるいはプロセスモジュールと関連付けられるフローアルゴリズムを指定することにより構築されてよい。言うまでもなく、個々のプロセスモジュールは異なるコンピュータ全体に拡散され、異なるコンピュータによって実行されてよく、プロセスモジュールは同じコンピュータ上または異なるコンピュータ上のいずれかで、相互に連動して動作するために相互に通信可能に接続されてよい。これらが行われると、入出力ストリームは、プロセスモジュールに結び付けられてともに外部から参照される。
【００６３】
前記に注記されたように、構成エンジニアは、プロセスモジュールまたはグラフィックディスプレイの作成の一部として、プロセスモジュールのシミュレーションアルゴリズムを取り付ける、または提供してよい。これらのシミュレーションアルゴリズムは、プロセスモジュールによって描かれている、またはモデル化されているプロセスに関して質量平衡計算、流量計算、効率計算、経済計算等の、特定のプロセス特性またはシステムレベルの特性を計算する、または決定するために事前設定されてよい。その結果、プロセスモジュール自体が、モード、ステータス、およびアラーム動作を有してよく、ワークステーションに割り当てることができ、ディスプレイダウンロードの一部としてダウンロードされてよい。所望の場合、シミュレーションアルゴリズムは、質量平衡、または加熱平衡、流量経路選択、流量効率、流量最適化、プロセスシミュレーションに関連する経済計算、またはプロセスモジュールのスマートプロセスオブジェクトに提供されるデータを使用する他の所望の計算を実行するために実行エンジン４８によって実行されてよい。またさらに、これらのシミュレーションアルゴリズムは、制御戦略、つまりコントローラ、フィールドデバイス等に関連付けられ、それらにダウンロードされる制御モジュールからのパラメータにアクセスしてよく、逆にこれらの制御モジュールにデータまたは情報を提供してもよい。
【００６４】
実行エンジン４８が、すべてのディスプレイ上で構成されるすべてのプロセスオブジェクトとリンクを合併したもの全体でプロセスアルゴリズムを実行可能とするために必要とされることが理解されるであろう。したがって、（プロセスモジュール内の）シミュレーションアルゴリズムは、任意の関連付けられたグラフィックディスプレイがロードされている、つまり呼び出され、ユーザに情報を表示しているか否かに関係なく実行するであろう。言うまでもなく、シミュレーションアルゴリズムはプロセス全体１０で、またはプロセス１０の定義されている部分集合全体で照合されてよい。任意の特定のプロセスモジュールの実行中、実行エンジン４８は、そのプロセスモジュールに関連するグラフィックディスプレイに基づいて、プロセスモジュール内の相互接続されているオブジェクトまたはエンティティを描写するディスプレイをオペレータまたはオペレータインタフェースに与えてよい。ディスプレイのパラメータ、グラフィック等は、プロセスモジュールの内部のスマート要素の構成と相互接続によって決定される。さらに、このディスプレイまたは他のディスプレイで提供されるアラームと他の情報は、スマートプロセスオブジェクト内のメソッド、および特定のプロセスモジュールと関連付けられたシミュレーションアルゴリズムによって定義され、生成されてよい。所望の場合、たとえ実行エンジン４８がプロセスフローモジュールを実行し続け、それによってそれと関連するメソッド、アラーム動作、フローアルゴリズム等を実行しても、実行エンジン４８は複数のオペレータインタフェースにプロセスモジュールのためのディスプレイを提供してよく、あるいはディスプレイを提供しないように構成または設定されてよい。
【００６５】
所望の場合、プロセスモジュールは、グラフィックディスプレイから自動的に生成されてよく（あるいは逆もまた同様）、プロセスモジュールが利用可能な機能がプロセスグラフィック要素によって決定されてよい。明らかでなければならないのは、プロセスモジュールが好ましくはプロセスグラフィックディスプレイを表すために構築されてよいという点である。その結果、ユーザがプロセスグラフィックディスプレイを構成すると、ユーザは質量ストリームまたはエネルギーストリーム等のプロセスモジュールについての追加の情報を含むことができる。これらのストリームは、シミュレーション機能ブロックによって必要とされる開始状態を確立するためにプロセスモジュールで使用される。
【００６６】
加えて、プロセスモジュールは、コンピュータで実行される実際のソフトウェアモジュールであるため、それらが制御モジュールと関連するパラメータ、制御戦略、ディスプレイ等を使用するために参照する、およびコントローラモジュールによって参照されることも可能である。また、この機能を使用すると、プロセスモジュールがプロセスグラフィックディスプレイとは無関係に作成されることも可能である。
【００６７】
一般的に、プロセスモジュールは処理要素、ストリームおよびそれらの関連接続から構成される。プロセスグラフィック要素と（プロセスモジュールの中の）シミュレーション要素の間には１対１の対応があるため、ユーザは、グラフィックディスプレイを構築し、そのディスプレイから対応するプロセスモジュールを自動的に生成することが可能であろう。所望の場合に、ユーザがプロセスモジュールを作成してから、スマートプロセスオブジェクト内のグラフィックスを使用してそのモジュールからグラフィックディスプレイを自動的に作成してよいのは言うまでもない。しかしながら、プロセスモジュールの自動生成を可能にするためには、ユーザが、測定要素と推定特性要素に関連するアクチュエータ要素特性、接続要素特性または処理要素特性を識別する必要がある可能性がある。ユーザがプロセスグラフィックを作成する前に、あるいはいくつかの場合、制御モジュールが構築される前に、プロセスシミュレーションを作成する必要がある場合もある。シミュレーションが構築された後、制御モジュールのＩ／Ｏブロックに対する参照を記入することができるであろう。また、関連グラフィックディスプレイが作成されると、既存のプロセスモジュールにブラウズし、特性基準を設定することが可能になるであろう。
【００６８】
いくつかの場合、プロセスグラフィックスはプロセスシミュレーションを構築するために必要とされるすべての詳細を含む必要はない可能性がある。したがって、ユーザが、プロセスグラフィックスから自動的に作成されたシミュレーションモジュールまたはプロセスモジュールを編集可能とするためにエディタを提供することが望ましい。また、複数のプロセスグラフィックスが装置の同じ部分を表示する必要がある場合があるため、プロセスグラフィックの構築では、要素が既存のプロセスモジュールを参照できることが必要である場合がある。
【００６９】
一般的に、処理要素に対応するシミュレーションには共通の構造がある。所望の場合、ブロック入力接続およびこのシミュレーションのパラメータは、制御モジュールに対する参照が必要とされないようにプロセスモジュールに記憶される。さらに、シミュレーションによりサポートされる入出力接続の数は拡張可能として定義されてよく、シミュレーション実行の結果はシミュレーション出力接続において、あるいはシミュレーションのパラメータとして反映されてよく、シミュレーションアルゴリズムはステップ応答として定義されてよいか、あるいはユーザによって入力されてよい。シミュレーションアルゴリズムがユーザによって入力されると、ユーザは出力ごとに無関係にダイナミクスを指定してよい。
【００７０】
またさらに、パラメータの共通集合は入力接続と出力接続のためにサポートされてよい。入力接続と出力接続と関連するパラメータは、アレイパラメータまたは構造としてブロック間で通信されてよく、（例えば、良好、不良、制限されている等の）接続ステータス、質量流パラメータ、圧力パラメータ、温度パラメータ、特殊熱パラメータ、密度パラメータ、または任意の他の所望のパラメータ等のパラメータを含んでよい。いくつかの場合、ストリームの組成等の他のパラメータがシミュレーションアルゴリズムで提供され、使用されてよい。この要件をサポートするためには、標準的な、拡張されたストリーム要素が提供されてよい。拡張されたストリーム要素構成の一部として、ユーザはストリーム要素を定義するためのデータの所定のグループの集合を選択してよい。このような拡張された接続のみが、この情報を活用するブロックに接続できるようにされるだけである。一般的に、拡張パラメータはグループ名と多くの特殊要素を含んでよい。例えば、ボイラ処理要素に対する燃料入力ストリームが、燃料セットを含む燃料の成分、つまり燃料の中の炭素、水素、硫黄、酸素、水分、および窒素の量（所望の場合すべて重量％）を含んでよい。別の例としては、タービン発電機処理要素は、蒸気ストリームを使用してよく、関連付けられたシミュレーションへの接続は蒸気セット、段階に入る（実際の）蒸気エンタルピー、段階を出る（実際の）蒸気エンタルピー、（等エントロピー膨張の場合）蒸気エンタルピー等を含む拡張されたパラメータセットを使用してよい。
【００７１】
拡張されたグループセットは、プロセスモジュールの中のシミュレーション要素がハイファイシミュレーションパッケージに対するインタフェースとして使用される際に使用されてもよい。この場合、いくつかのストリームの組成はプロセスグラフィックで可視にできる。また、所望の場合、対話型エディタは、グラフィックディスプレイで提示されるための制御モジュールのための関連フェースプレートと詳細ディスプレイのみではなく、グラフィックディスプレイにも表示される値を作成または修正することを容易にするために提供されてよい。
【００７２】
図４は、前述された要素と構成アプリケーションを使用して作成されてよいグラフィックディスプレイ例１００を描いている。特に、グラフィックディスプレイ１００は、水、酸、および塩基からホワイトビネガーを生産するプロセスプラントの一部を描いている。図４に描かれているように、プロセスグラフィックディスプレイ１００は、塩基供給、酸供給、水供給および冷却水のストリームを定義する４つのストリーム要素１０２をそれに対する入力時に含む。塩基供給ストリーム１０２はバルブ１０６の形を取るアクチュエータ要素に配管接続要素１０４を通して送達される。バルブ１０６の出力は配管接続要素１０４を介してミキサー１０８の第１の入力に接続される。同様に、酸供給１０２は送信機要素１１０に接続されてから、ミキサー１０８に接続されている追加のバルブ１１２に接続される。酸供給１０２と送信機１１０、送信機とバルブ１１２、およびバルブ１１２とミキサー１０８が、配管接続要素１１４を介して接続される。
【００７３】
容易に分かるように、ミキサー１０８の出力は配管および２台の送信機１２４と１２６を介して熱交換器１２２に接続される。冷却水ストリーム１０２はバルブ１２８を介して熱交換器１２２に送達され、リターン水ストリーム要素１３１を生成するためにバルブ１３０を介して熱交換器を出る。同様に、熱交換器１２２の出力は出力酢酸ストリーム要素１３６を提供するために送信機要素１３２とバルブ１３４を通って送達される。特に常に呼び出されていないが、グラフィックディスプレイの要素はすべての場合で配管接続要素を介して相互に接続される。
【００７４】
ディスプレイ要素自体の特性として生成されてよく、送信機、および推定された特性要素、あるいは制御モジュールの中のブロックを参照する要素の形を取った個別の要素であってよいディスプレイボックス１４０は、異なる要素と関連するプロセス変数（ＰＶ）値、設定点（ＳＰ）値、ＯＵＴ値等のパラメータを示すまたは表示するためにグラフィックディスプレイ１００に描かれている。さらに、ユーザが要素の内のいくつかの上にカーソルを置かなければならない場合、ディスプレイ１００は参照された要素と関連付けられた他の値を描いてよい。例えば、（酢酸ストリーム出力１３６等の）ストリーム要素の内の１つの上にカーソルを置くと、グラフィックはプロセスの中のこの点での酸のストリームの組成、圧力、温度、密度、流量等を示す。言うまでもなく、グラフィックディスプレイ１００上に表示されている値およびパラメータは（制御システム内のＡＩブロックから等）プロセス制御システム内の実際の参照される送信機から、あるいは要素の機能をシミュレーションするプロセスモジュールシミュレーション要素から送達されてよい。図４のグラフィックディスプレイ１００は、ホワイトビネガーを作るプロセスの動作中に、あるいは例えば設計活動またはオペレータトレーニング活動を実行するために使用されるそのプロセスのシミュレーションを実現するためにユーザに提供されてよい。
【００７５】
図５は、異なるグラフィックディスプレイ（および同様に異なるプロセスモジュール）がプロセスプラントのさらの多くを描く（またはシミュレーションする）さらに高いレベルのディスプレイ（またはプロセスモジュール）を形成するためにともにどのように接続されてよいのかを描く。図５のディスプレイ１５０では、プロセスグラフィック１００は名前またはラベルおよび接続点としてストリーム入力と出力のセットを有するボックスの中に折り込まれる。所望の場合、ユーザは、そのグラフィックを選択し、そのグラフィックの上を例えばダブルクリックすることにより、図５のプロセスグラフィック１００を図４に示されるグラフィックに拡大してよい。さらに、他の折り込まれたグラフィックディスプレイ１５２と１５４は、入力ストリーム要素１５６と１５８を介して冷却水供給にのみではなく、塩基供給、酸供給および水供給にも接続しているものとして描かれている。プロセスグラフィックディスプレイ１００のストリーム出力１３６は、ホワイトビネガー用の保持タンク１６２のストリーム入力１６０に接続される。同様に、プロセスグラフィックディスプレイ１５２と１５４のストリーム出力は、各々モルトビネガーとｐｉｃｋｅｌｉｎｇビネガーのための保持タンク１６３と１６４のストリーム入力に接続されている。理解されるように、プロセスグラフィックス１５２と１５４は、各々モルトビネガーとｐｉｃｋｅｌｉｎｇビネガーを作るプロセスプラントの一部分のグラフィックを提供するように構成され、該プロセスプラントのこれらのセクションに関するデータとグラフィックビューは、これらのディスプレイを拡大して表示されてよい。
【００７６】
しかしながら、図５は、プロセスプラントの異なるグラフィックセクションが、ストリーム要素の間の接続を介してともに接続されてよいことを描く。特に、ストリーム要素は、接続要素と関連する開始特性を定義するためにディスプレイに含まれてよい。また、ストリーム要素は、ディスプレイ間の接続点として使用されてよい。このようなディスプレイの間のシート外の接続のために、ユーザは参照される接続を含む関連ディスプレイを即座に呼び出すためにストリームをクリックしてよい。したがって、一般的に、ストリーム要素の質量／組成は、通常、プロセス入力の開始特性、つまり開始原料組成等を定義するために、あるいは別のディスプレイ上でストリーム接続へのリンクを定義するために使用される。接続は質量／組成ストリーム要素の入力または出力で行われてよい。ストリーム要素の場合、一般的にユーザは（システムの中で一意でなければならない）ストリームの名前、（基準入力または入力接続がない場合には）ストリームの特性、（ストリームが複数の成分から構成される場合）ストリームの異なる成分の質量分立、圧力または質量流、温度、比熱、密度、必要とされる接続タイプ（パイプ、ダクト、コンベヤ）および（別のディスプレイ上でストリームにアクセスするために使用される場合）参照される入力ストリームを設定してよい。同様にエネルギーストリーム要素は、ＢＴＵ／ＨＲ転送等のプロセス入力と関連付けられる開始エネルギーを定義するため、あるいは別のディスプレイでのストリーム接続のエネルギー特性へのリンクを定義するために使用されてよい。
【００７７】
図５は、異なる折り込まれたグラフィックディスプレイを相互接続するためのストリームの使用を描いているが、同じ手順は異なるプロセスモジュールを相互接続（し、異なるプロセスモジュールの相互接続を描写）するために使用できるであろう。特に、プロセスモジュールは、名前およびストリーム要素入出力を描くために折り畳むことができ、これらの折り込まれたプロセスモジュールは、異なるプロセスモジュールのストリーム出力とストリーム入力の間の通信接続またはリンクの描写を使用して他のプロセスモジュールに通信可能に結び付けられる、または接続できるであろう。
【００７８】
図６は、図４のグラフィックディスプレイ１００に相当するプロセスモジュール１００ａを描いている。分かるように、プロセスモジュール１００ａは、図４のグラフィックディスプレイに描かれている物理的な要素の各々についてスマートオブジェクトシミュレーションを表すブロックを含む。理解を容易にするために、図４の要素に対応する図６の各々のシミュレーションブロックは「ａ」が付け加えられた同じ参照番号で示されている。したがって、図６のミキサーシミュレーションボックス１０８ａは、図４に描かれているミキサー１０８に対応するシミュレーションである。同様に、バルブシミュレーションブロック１０６ａ、１１２ａおよび１１８ａは、各々図４に描かれているバルブ１０６、１１２、および１１８に対応し、通信可能に結び付けられている。
【００７９】
図６のプロセスモジュール１００ａは、このようにしてグラフィックディスプレイ１００に描かれている要素ごとに（スマートプロセスオブジェクトと関連付けられる、あるいはスマートプロセスオブジェクトにより指定される関数ブロックとして表現されてよい）プロセスシミュレーション要素を含み、これらのシミュレーションブロックはグラフィックディスプレイ１００に指定される方法で、および指定される接続要素を使用して相互接続される。所望の場合、プロセスモジュール１００ａは、グラフィックディスプレイ１００の作成後、あるいはグラフィックディスプレイ１００の作成中にも自動的に作成されてよい。
【００８０】
前記に示されたように、プロセスモジュール１００の中のプロセスシミュレーション要素の各々が、これらのシミュレーション要素への入力時に提供される材料のストリーム（複数の場合がある）のプロセスおよび性質で使用される機械装置の動作に基づいたシミュレーション機能（例えば、アルゴリズム、規則、伝達関数等）を含む。これらのシミュレーションは、処理要素、アクチュエータ要素、および送信機要素の各々の中のＳＩＭブロックにより図６に描かれている。デバイスのダイナミクスとストリームに対する影響は、それによってプロセスモジュール１００ａの中でモデル化またはシミュレーションされてよい。アクチュエータ要素および処理要素と関連付けられたシミュレーションブロックのために利用できるいくつかの考えられる特性は、（入口温度、流量および熱容量に基づいた）出口温度、（入口質量流と要素の中の蓄積に基づいた）出口流量、（装置全体での仮定される圧力低下または下流圧力に基づいた）出口圧力および（完全混合および入口組成に基づいた）出口組成であってよい。カスタム計算が実現されるとき、出口特性に関連付けられる内蔵ダイナミクスは、例えばプロセス入力の変換に対する不動作時間が加えられた一次応答（ｆｉｒｓｔ-ｏｒｄｅｒ−ｐｌｕｓ−ｄｅａｄｔｉｍｅ）に基づいて追加されてよい。ユーザは、所望の各々の計算された特性と関連付けられた不動作時間および遅延を指定してよい。送信機とスイッチ等のプロセス測定要素、および接続要素の場合、参照される特性にダイナミクスが導入されないことが想定されてよい。しかしながら、そのように所望の場合、遷移と他の特性はモデル化されてよい。しかしながら、多くの場合、上流接続からの特性は下流接続に即座に反映されてよい。
【００８１】
プロセスモジュール１００ａを使用すると、プロセスグラフィック１００に描かれているプラントの部分の動作をシミュレーションできる。このシミュレーションは、プロセスモジュール１００ａ内のシミュレーション要素からの値がグラフィックディスプレイ１００のグラフィックスに自動的に通信され、そこに表示され、制御モジュールで使用されてよいのでディスプレイ１００と統合される。同様に、トレーニングインストラクタはプロセスモジュール１００ａによって実行されるシミュレーションで特性を達成するまたは変更するためにディスプレイを使用してよい。
【００８２】
所望の場合、ＨＹＳＹＳ、ＣＡＰＥ等のハイファイシミュレーションは、測定要素およびアクチュエータ要素のためのＩ／Ｏ基準を定義してから、これらの基準を使用して、シミュレーションでＩ／Ｏを実行するために、例えばＨＹＳＹＳ内で現在使用されているＤＣＳインタフェーステーブルを作成することによりシミュレーション特徴に加えられてよい。標準処理要素テンプレートは、ハイファイプロセスシミュレーションを構築するために使用されてよい、ＨＹＳＹＳ（または他のハイファイシミュレーション）成分ごとに定義されてよい。このようなハイファイシミュレーション１６５はプロセスモジュール１００ａに通信可能に接続されているものとして図６に描かれている。この場合、ユーザはプロセスモジュール１００ａの中のシミュレーション要素の各々で提供されるシミュレーションを無効にし、代わりにハイファイシミュレーション１６５によって提供されるシミュレーションパラメータを使用することを選択してよい。ユーザは、（プロセスモジュール１００ａの中に設定される電子スイッチ、フラグ等であってよい）スイッチ１６６を起動することによりハイファイシミュレーション１６５の使用を指定してよい。
【００８３】
一般的に、スイッチ１６６がハイファイシミュレーション１６５を使用するために設定されるとき、プロセスモジュール１００ａ内の関連シミュレーション機能ブロックはシャドーブロックとして働く。つまりそれらのシミュレーションアルゴリズム（ＳＩＭブロック）は実行されず、代わりにブロックパラメータがハイファイシミュレーション１６５によって読み書きされる。しかしながら、プロセスモジュール１００ａは、依然として同じパラメータと他の情報をプロセスグラフィックと制御モジュールに通信し、（最終的にはハイファイシミュレーション１６５で使用するために）プロセスグラファイック１００、および制御モジュール２９から情報を受信する。
【００８４】
理解されるように、このようにしてプロセスモジュールを使用することは、オペレータ、エンジニア等が表示し、使用できるようにプロセスプラント内でハイファイシミュレーションパッケージ（ソフトウェア製品）を接続する（つまり、プロセスモジュール１００ａと関連付けられたプロセスグラフィックディスプレイ１００を使用する）容易且つ便利な方法となる。特に、プロセスモジュールのストリームパラメータは、ハイファイシミュレーションまで接続、あるいはハイファイシミュレーション内でモデル化される流れと関連付けられてよく、プロセスモジュールの中のパスは自動的に構造化する、あるいはハイファイシミュレーションの中のパスと関連付けることができる。実際には、プロセスモジュールは、この場合、プロセスプラント制御およびシミュレーション環境で使用される制御モジュールおよびグラフィックディスプレイにハイファイシミュレーション内のデータをマッピングする便利な方法となる変数つまりデータプレースホルダとして使用される。
【００８５】
またさらに、プロセスモジュールおよび関連グラフィックディスプレイは、通例ハイファイシミュレーションプロバイダによってユーザにとって高い価格で現在生産されている、ハイファイシミュレーション用の個別のディスプレイを提供するニーズを削減するまたは排除する。代わりに、プロセスモジュールはすでにグラフィックディスプレイに結び付けられているため、プロセスモジュールがハイファイシミュレーションパッケージに接続されると、グラフィックディスプレイはユーザにハイファイシミュレーションパッケージにより計算されるように情報を提供するために、およびユーザまたはオペレータがハイファイシミュレーションパッケージに対する入力を操作可能とするために使用されてよい。またさらに、プロセスモジュールは制御モジュールに通信可能に接続されるため、ハイファイシミュレーションパッケージによって生成されるパラメータまたはデータは、オンライン制御活動を実行するために制御モジュールで使用されてよい。このようにしてプロセスモジュールを使用すると、ハイファイシミュレーションパッケージは、制御モジュールと統合されることに加え、制御モジュールと並列に実行できる。
【００８６】
前述の説明から理解されるように、プロセスモジュールおよびグラフィックディスプレイは、グラフィックディスプレイによって描かれているプロセスプラントの動作をシミュレーションするプロセスモジュールとともに、プロセスプラント１０のセクションのオペレータビューを提供するために、統合的に作成、実行されてよい。有利なことに、プロセスモジュールおよびグラフィックディスプレイは、プロセスプラントのそのセクションまたは部分に関して制御活動を実行する、さらに１つ以上の制御モジュールと（例えば、通信可能に接続される等）統合されてよい。したがって、図１に描かれている制御モジュール２９は、図１に描かれているプロセスモジュール３９とグラフィックディスプレイ３５の内の１つ以上と通信可能に統合されてよい。言うまでもなく、通信モジュール２９、プロセスモジュール３９、およびグラフィックディスプレイ３５は、特定の場合で所望の、または必要とされるように、図１に描かれているもの以外のプラント１０の中の他のコンピュータまたはデバイスで実現されてよい。
【００８７】
図７Ａおよび図７Ｂは制御モジュール２９、プロセスモジュール３９およびグラフィックディスプレイ３５の統合をより詳細に描いている。特に、グラフィックディスプレイ３５は、リサイクルタンク１８２とポンプ１８４の入力に接続されているバルブ１８０を、リサイクルタンク１８２の出力と直列で接続されているバルブ１８６とともに含む。要素１８０から１８６は、（名前が付けられていない）配管接続要素を介してともに接続され、ストリーム要素はそれらの点での材料のストリームを定義するためにグラフィックディスプレイ３５の入力と出力で提供される。
【００８８】
グラフィックディスプレイ３５の構成の結果、グラフィックディスプレイ３５と同時に作成されてよいプロセスモジュール３９は、グラフィックディスプレイ３５の中に描かれている物理的な要素に対応するバルブ要素１８０ａ、タンク要素１８２ａ、ポンプ要素１８４ａおよびバルブ要素１８６ａの形を取るプロセスシミュレーション要素を含む。グラフィックディスプレイ３５と関連する（グラフィックディスプレイ３５に描かれている）物理的な要素の少なくともいくつかを制御する制御モジュール２９は、グラフィックディスプレイ３５によって、およびプロセスモジュール３９によって描かれている要素の中で制御を提供する、あるいはそれらと関連する相互接続された機能ブロックの集合を含む。この例では、制御モジュール２９は、２つの制御ループ１９０と１９２を含む。第１の制御ループ１９０は、タンク１８２の中への流体の流れについての流量入力情報を受け取るアナログ入力（ＡＩ）機能ブロックと、ＰＩＤ制御を実行する比例積分微分（ＰＩＤ）制御機能ブロックと、タンク１８２の中へ材料の所望の流れを達成するためにバルブ１８０を操作するアナログ出力（ＡＯ）機能ブロックとを有する。同様に、制御ループ１９２は、タンク１８２内の水位センサによって測定されるようなタンク水位情報を提供するＡＩ機能ブロック、ＰＩＤ制御ブロック、およびタンク１８２内の流体の水位の制御を達成するためにバルブ１８６を操作するためにＰＩＤ制御ブロックから制御信号を受信するＡＯ機能ブロックとを含む。制御モジュール２９は、例えばポンプ１８４のオン／オフ状態または動作を示し、そのように所望の場合、タンク１８２に関して制御活動を実行するために、制御ループ１９０と１９２によって使用されてよい離散入力（ＤＩ）も含む。
【００８９】
理解されるように、グラフィックディスプレイ３５、プロセスモジュール３９、および制御モジュール２９内のいずれかの中の要素のいずれかは、さらに詳しく説明されるように、それらの要素の他と（関連通信タグを介して）通信し、それによってさらに優れたまたは強化された制御ディスプレイ、シミュレーションディスプレイおよびオペレータディスプレイを提供してよい。例えば、図７Ｂに描かれているように、ループ１９０のＰＩＤ制御ブロックは、ＰＩＤ制御要素により使用されている電流フロー設定点を表示するために、グラフィックディスプレイ３５に情報を提供するように構成してもよく、あるいはこれらの要素の間の矢印が付けられた線で示されるように、グラフィックディスプレイ３５から制御モジュール２９で使用される設定点を読み取ってよい。同様に、プロセスモジュール３９のタンク要素１８２ａは、要素１８２ａの中でシミュレーションアルゴリズムによって決定されるように、タンクのシミュレーションされる水位を示すプロセス制御モジュール２９の制御ループ１９２のＡＩ機能ブロックにシミュレーション出力を提供してよい。このシミュレーションによるタンク水位は、オペレータによって見られるために追加情報としてグラフィックディスプレイ２９上で描かれてもよい。
【００９０】
所望の場合、制御ループ１９２のＡＯブロックは、グラフィックディスプレイ３５のバルブ１８６に情報を提供し、バルブ１８６から情報を受信してよい。さらに、ループ１９２のＡＯ機能ブロックは、プロセスモジュール３９のバルブ要素１８６ａにその制御出力を提供するように構成できる。この場合、バルブ要素１８６ａは、物理的な要素になんらかの誤動作があるか否かを判断するために、制御ループ１９２で測定されている実際のバルブ位置に、バルブ位置のための予測値を比較してよい。一定量での差異の場合には、プロセスモジュール３９は、障害のあるセンサ等のプロセスプラント内の潜在的な問題を示すグラフィックディスプレイ３５上でアラームまたは警告を生成するソフトウェアを含んでよい。図７Ｂにも描かれているように、バルブ要素１８６ａは、オペレータに表示される、あるいはオペレータが利用可能となるように、グラフィックディスプレイ３５にシミュレーションによる測定値またはパラメータを提供してよい。このようなシミュレーションによる測定値またはパラメータは、バルブ１８６からのシミュレーションによる、または予測された流量、あるいはバルブ１８６と関連する任意の他のシミュレーションによるパラメータを示してよい。言うまでもなく、実際の測定データ、シミュレーションデータ、またはグラフィック表示データを含む他の所望の情報またはデータは、さらに優れたまたは強化された制御、シミュレーションまたはディスプレイを提供するために、グラフィックディスプレイ３５、プロセスモジュール３９および制御モジュール２９内の要素に提供されてよい。
【００９１】
一般的に、プロセスモジュールを制御モジュールと、および所望の場合、さらにグラフィックディスプレイと統合させることにより生じる可能性を有する多数の優位点がある。ある場合、前述されたようにプロセスモジュールによって実行されるシミュレーションは、シミュレーションによるまたは予測された測定値、パラメータまたは他のプロセス値を、システム内の潜在的な問題を検知するために制御モジュールによって提供される測定された、または計算されたパラメータと比較してよい。例えば、プロセスモジュール３９によって計算されるようなバルブの中からの流量と、プロセス自体の中で測定されるようなバルブの中からの流量の大きな差異は、何らかのデバイス問題が存在することを示すアラームを生成する理由となる可能性がある。逆に、制御モジュール２９は、制御モジュール２９が認識している障害のあるセンサ、あるいは、既にアクティブではない、または制御モジュールにより使用できない他の要素に関する状況で強化された制御を提供するためにシミュレーションによるパラメータを使用してよい。この場合、制御モジュール２９は、オペレータの関与を必要とせず、プロセスを停止する必要もなく、（障害があるものとして認識している、不良ステータスを有する可能性のある等の）測定値またはパラメータを、プロセスモジュールにより作成されるようなシミュレーションによる出力で自動的に置換できる。また、シミュレーション制御データと実際の制御データの両方を同じディスプレイに表示することは、オペレータまたはユーザが、シミュレーションモードで有用、さらに優れた設計活動を実行するために有用等、プラント内の問題を検知する上で役立つ可能性がある。
【００９２】
図８は、制御モジュール２００がいかにしてプロセスモジュール２０２（それにより該プロセスモジュール２０２と関連する任意のグラフィックディスプレイ）と通信可能に統合されてよいのかのより詳細な図である。図８の制御モジュール２００は、例えばモデル予測制御（ＭＰＣ）機能ブロック等の、多重入力／多重出力制御ブロックであってよい制御機能ブロック２０７にその出力が接続されている３つのＡＩ機能ブロック２０４、２０５、および２０６を含む。制御ブロック２０７からの３つの制御出力は、例えば混合のためにミキサーに異なる流体を提供するプロセス内の例えばバルブを制御してよい、３つのＡＯ機能ブロック２０８、２０９および２１０の制御入力に送信される。
【００９３】
プロセスモジュール２０２は、制御モジュール２００によって制御されるミキサーとバルブを有するプロセスの部分と関連付けられている。特に、プロセスモジュール２０２は（プロセスモジュール２０２の左側で矢印によって描かれている）ミキサー要素２１４の中への３つのストリームの流れをシミュレーションするバルブ（アクチュエータ要素）２１１、２１２、および２１３を有する。バルブ要素２１５は、プロセスモジュール２０２の右側の出力ストリームを定義するためにミキサー要素２１４からの流体の流れをシミュレーションし、送信機要素２１７は、ミキサー要素２１４を出る流体の測定された組成を示す（またはシミュレーション）してよい。明確にするために、接続要素はプロセスモジュール２０２で単純な線として描かれていることに注意する。
【００９４】
この場合、ＡＩ機能ブロック２０４から２０６に対する制御入力は成分センサ、流量センサまたは（プロセスモジュール２０２の中の）送信機２１７によって描かれているプロセスプラント内の他のセンサによって提供されてよいが、ＡＯ機能ブロック２０８から２１０は、（プロセスモジュール２０２内の）バルブ２１１から２１３により描かれているプロセスプラントのバルブの動作を制御してよい。
【００９５】
分かるように、プロセスモジュール２０２と制御モジュール２００の中の論理要素は、所望の方法でまたは有用な方法で、プロセスモジュール２０２から制御モジュール２００に通信可能に相互接続されてよく、逆の場合も同じである。１つの例では、（点線２１８によって描かれている）通信接続は（ミキサー２１４で材料組成のシミュレーションによる測定値を表示する）プロセスモジュール２０２の送信機要素２１７の出力と、プロセス制御モジュール２００の中のＡＩブロック２１６のシミュレーションによる入力ＳＩＭ＿ＩＮの間で構成されてよい。このようにして、ミキサー２１４の流体の水位のシミュレーションによる測定値はＡＩブロック２０６に与えられ、ＡＩブロック２０６は、例えば、そのブロックの制御入力（ＩＮ）での信号が不良ステータスを有する、あるいは何らかの理由から障害があると認識されている場合に、このシミュレーションによる入力を使用してよい。このようにして、ＡＩブロック２０６は、実際の物理的な測定が有効ではない、または利用できない場合にＡＩブロック２０６と関連する測定の近似値を提供し、それにより制御モジュール２００は障害のあるセンサが存在する場合に機能し、制御を提供し続けることができる。このような接続により、制御モジュール２００も、（シミュレーションプロセスモジュール２０２によって提供されるような）有効なシミュレーションデータがオフラインのオペレータトレーニングの間に、あるいは制御モジュール２００をテストするために使用される、シミュレーションモードで実行できるようになる場合がある。
【００９６】
代わりに、または加えて、（点線２１９で描かれている）通信接続は、プロセス制御モジュール２００の中のＡＯブロック２０８の出力と、プロセスプラントのＡＯブロック２０８によって制御されている実際のバルブをモデル化するバルブ要素２１１の入力の間で構成されてよい。ここでは、バルブ要素２１１は、シミュレーションによるデータ（つまりバルブ要素２１１のＳＩＭブロックにより計算された測定値とパラメータ）が正しいか否か、つまり実際の制御ルーチン２００で使用されるデータと一致するか否かを判断するために、実際のバルブから取得される、あるいは実際のバルブに送信されるデータを使用してよい。かなりの差異がある場合には、プロセスモジュール２０２は、潜在的な問題を示すアラームまたは警告を生成してよく、あるいはプロセスモジュール２０２内でより優れたまたはより正確なシミュレーションを提供するために実際のデータを使用してよい。例えば、バルブ要素２１１は、シミュレーションにおいて実際のバルブ位置を反映するためにバルブ要素２１１の位置についてＳＩＭブロック内の実際の制御データを使用してよい。言うまでもなく、プロセスモジュール２０２と制御モジュール２００の中の要素の間の他の接続が、強化された制御および／またはシミュレーションを実行するためにこれらの２つのモジュールの間のいずれかの方向でデータフローを提供してもよい。またさらに、プロセスモジュール２０２または制御モジュール２００からのデータのいずれかは、プロセスモジュール２０２と関連付けられるグラフィックディスプレイを介して自動的にオペレータが利用できるようにしてもよい。
【００９７】
所望の場合、プロセスモジュールは、プロセス制御ネットワークまたはプロセスプラント内で冗長な機能を提供し、シミュレーションしてよい。特に、プロセスモジュールは、プロセスプラントの中に配置される冗長なデバイス、冗長な制御ブロック等、実際の冗長な機能の動作をシミュレーションし、（例えば、バックアップ冗長要素が引き継がなければならないとき等を含む）実際の冗長な要素の動作を検知する、またはシミュレーションすることができてよい。さらに、所望の場合、そのシミュレーション機能を備えたプロセスモジュールはプロセスプラントの中の冗長な一組の要素の内の１つとして使用されてよい。この場合、プロセスモジュール（またはその任意の部分）は、一次（および実際の物理的な）デバイスの故障時、または一次（および実際の物理的な）デバイスと関連する検知された問題がある場合に、バックアップデータまたは冗長データ（信号、計算等）として動作してよい。この場合、冗長な要素として働くプロセスモジュールは、冗長な機能を提供するために任意の公知の方法で（制御動作または検知動作を実行する）制御モジュールと通信可能に相互接続されてよい。プロセスプラント内でのこのプロセスモジュールの冗長な要素としての使用は、プロセスモジュールが前述されたように１つ以上のハイファイシミュレーションパッケージに接続されている場合に特に有効である。
【００９８】
本明細書に説明されているスマートプロセスオブジェクト、グラフィック表示要素およびプロセスモジュールの機能は、オペレータワークステーション２０で動作してよく、プラント１０の中のコントローラ、フィールドデバイス等にダウンロードされ、それらの中で構成される必要はなく、それがこの機能を実現、表示、変更等しやすくする。さらに、この情報のすべては通常、プロセスプラント１０内の各コントローラとフィールドデバイスが使用できないのに対し、通常、システムレベルでのデバイスに関する情報はすべて一般的にオペレータワークステーション２０が、および特に実行エンジン４８が使用できるため、この機能によりシステムレベルの決定をプロセスデバイス、コントローラ等の中においてよりさらに容易に下すことができるようになる。しかしながら、このようにすることが有利であるとき、プリミティブ等のプロセスモジュールと関連する論理のいくつかが、プロセスプラントの中の下方でデバイス、装置およびコントローラに埋め込まれてよい。統合されたプロセス制御モジュールとグラフィックディスプレイを作成するためにスマートプロセスオブジェクトを使用することにより、実行エンジン４８は、例えば、最小量のユーザ構成活動で漏れを自動的に検知し、スマートアラームを生成し、プラント１０の中の流量と質量平衡を計算し、追跡し、プラント１０内の損失を追跡し、プラント１０にさらに高いレベルの診断を提供し、エンジニアリング設計およびオペレータトレーニングの間にプラントの動作をシミュレーションすることができるようになる。
【００９９】
図９は、実行エンジン４８と、分散制御戦略を有するプロセスプラント内でそれによって使用されるプロセスモジュールとグラフィックディスプレイを統合する１つの考えられる方法を描いている。図９に描かれているように、実行エンジン４８による実行中にオペレータにディスプレイを提供するプロセスモジュールによって作成される、あるいはプロセスモジュールと関連付けられるディスプレイクラス定義２２０は、制御戦略文書の中で所望の方法でこれらのディスプレイクラス定義を使用し、編成してよい制御構成データベースツールとエンジニアリングツール２２２に提供される。プロセスアルゴリズム２２４は、実行時の前にこれらのディスプレイクラス定義に接続されてよく、それからディスプレイクラス定義とそれに結び付けられたフローアルゴリズムのインスタンスが作成され、（１つ以上のワークステーションの中の１つ以上の実行エンジン４８の形で実現されてよい）グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行環境２２６に提供されてよい。グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行時環境１２６は、実行中にコードを解析するために（つまり、ジャストインタイムのオブジェクトコード変換を実行するために）ダウンロードスクリプトパーサ２２８を使用し、ディスプレイクラスのために提供される、あるいはディスプレイクラスに結び付けられるフローアルゴリズムまたは他の規則ベースのプロシージャを実行するために規則ベースの実行エンジン２３０を使用する。このプロセス中、グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行時環境２２６は、制御モジュール実行時環境２３２にデータまたは情報を提供するために、あるいは制御モジュール実行時環境２３２からデータまたは他の情報にアクセスするために、プロセスに関連するコントローラおよびフィールドデバイスで実行されてよい制御モジュール実行時環境２３２と通信してよい。言うまでもなく、グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行時環境２２６は、図１のイーサネット（登録商標）バス２４等の所望される、あるいは事前設定された通信ネットワークを使用して、制御モジュール実行時環境２３２と通信してよい。またさらに、本明細書に説明されているグラフィックディスプレイ、プロセスモジュール、および制御モジュールを標準プロセス制御システムまたはプロセスプラントに統合する他の方法も使用されてよい。
【０１００】
前述された説明から理解されるように、プロセスモジュールとグラフィックディスプレイは、グラフィックディスプレイによって描かれるプロセスプラントの動作をシミュレーションするプロセスモジュールとともに、プロセスプラント１０のセクションのオペレータビューを提供するために統合的に作成され、実行されてよい。前述されたように、プロセスモジュールとグラフィックディスプレイは、プロセスプラントのそのセクションまたは部分と関連して制御活動を実行する１つ以上の制御モジュールと追加で統合されてよい。このようにして、図１に描かれている制御モジュール２９は、図１に描かれているプロセスモジュール３９とグラフィックディスプレイ３５の１つ以上と通信可能に統合されてよい。言うまでもなく、制御モジュール２９、プロセスモジュール３９およびグラフィックディスプレイ３５は、図１に描かれている場合以外の特定の場合で、所望のように、あるいは必要に応じてコンピュータまたはプラント１０内のデバイスで実現されてよい。
【０１０１】
さらに、プロセスモジュールとグラフィックディスプレイと制御モジュールの内の０個、１個以上は、さらに、プロセスプラントのそのセクションまたは部分に関して、異常な状況の検知および／または管理に役立たせるためにエキスパートシステムを実現する１つ以上のエキスパートモジュールと統合されてよい（例えば、通信可能に結合されてよい）。エキスパートシステムは例えばプロセスモジュールと関連付けられる物理エンティティに対応するプロセスデータおよび／またはシミュレーションデータ等のプロセスモジュールからデータを活用してよい。一般的に、エキスパートシステムはデータの中の指定されたパターンを検知するためにデータを分析する。パターンが検知されると、エキスパートシステムは検知されたパターンに対応するアクションのセットを実行してよい。
【０１０２】
図１０は、プロセスモジュール３０４がエキスパートモジュール３０８と統合されるシステム３００のブロック図である。プロセスモジュール部分３０４は、バルブブロック３１２、タンクブロック３１４、ポンプブロック３１６、およびバルブブロック３１８を含んでいる。バルブブロック３１２の出力はタンクブロック３１４の入力に接続され、ポンプブロック３１６の入力はタンクブロック３１４の出力に接続される。ポンプブロック３１６の出力はバルブブロック３１８の入力に接続される。バルブブロック３１２の入力とバルブブロック３１８の出力は、蒸気要素（名前が付けられていない）に接続される。バルブブロック３１２、タンクブロック３１４、ポンプブロック３１６およびバルブブロック３１８は配管要素（名前が付けられていない）を介して直列で接続される。
【０１０３】
エキスパートモジュール３０８は、プロセスモジュール３０４の中のブロックから少なくともプロセスおよび／またはシミュレーションデータを活用することにより、プロセスモジュール３０４内のブロックと関連付けられている物理要素の少なくともいくつかと関連する異常状況を検知する、および／または管理する上で役立てるためにエキスパートシステムを提供してよい。言い換えると、エキスパートシステムは、プロセスモジュール３０４から少なくともデータを活用することによりプロセスプラント内の実際の異常な状況を検知する、および／または管理する上で役立つことがある。また、エキスパートシステムは、プロセスモジュール部分３０４内のブロックと関連する物理要素の少なくともいくつかのシミュレーションと関連する異常な状況を検知する、および／または管理する場合に役立つことがある。言い換えると、エキスパートシステムはプロセスプラントのシミュレーションされる異常状況を検知する、および／または管理する場合に役立つことがある。これは、制御システム、安全システム、アラームシステム等を構成するおよび／または設計する、および／または例えばオペレータをトレーニングする際に有効である場合がある。
【０１０４】
エキスパートモジュール３０８は、規則３２４のセットおよび該規則を適用するエキスパートエンジン３０８を含んでよい。規則３２４は、異なる状況で実行されるアクションを指定する、例えばヒューリスティックス、つまり「経験則」を表してよい。通常、規則は、規則を適用可能にさせる事実の特定のセットを指定する「ｉｆ」部分を含んでよい。また、規則は、規則の「ｉｆ」部分が満たされると講じられる処置を指定する「ｔｈｅｎ」部分を含んでよい。多くの場合、規則３２４は、プロセスモジュールと関連付けられる異常な状況を検知するように構成されてよい。このようなインプリメンテーションで講じられる処置は、異常状況が発生した、あるいは発生している旨を人員に通知することに関連してよい。したがって、規則３２４は、アラームまたは警告を生成する、オペレータ画面に通知を表示する、ｅメールを送信する、ページャにページを送信する、携帯通信機器等にテキストメッセージを送信する等の講じられるべき処置を示してよい。同様に、規則３２４は、アラームまたは警告を画面表示する等の講じられる処置を示してよい。例えば、根本的な問題は関連する装置、測定値、パラメータ等について多数の警告またはアラームが発生する結果となる可能性がある。エキスパートモジュール３０８は、このような結果の警告とアラームを画面表示するのに役立てるために使用でき、根本的な問題をあいまいにしないであろう。講じられる処置は、異常状況を訂正する、および／またはその影響を緩和することにも関してよい。したがって、規則３２４は、制御信号値を上書きする、設定点値を上書きする、装置設定値を修正する、装置を停止する等、講じられる処置も含んでよい。
【０１０５】
エキスパートエンジン３２６は、プロセスモジュール３０４と関連するデータに適用されるような規則３２４を評価してよい。例えば、エキスパートエンジン３２６は、プロセスモジュール３０４によって生成される、あるいはそれから取得されるデータを分析してよい。例えば、プロセスモジュール３０４内の要素のいずれかはエキスパートモジュール３０８に情報を提供し、それによりさらに優れたまたは強化された制御、シミュレーション、および／または異常状況防止に備えるために（関連する通信タグを介して）エキスパートモジュール３０８と通信してよい。例えば、タンクブロック３１４は、プロセス変数（例えば、タンクレベル測定値、入力フロー測定値等）、アラーム、パラメータ等をエキスパートエンジン３２６に提供するように構成されてよい。代わりに、エキスパートモジュール３０８は、タンクブロック３１４から情報を取得するように構成されてよい。同様にバルブブロック３１２と３１８は、プロセス変数データ（例えばバルブ位置、制御信号値等）、アラーム、パラメータ等をエキスパートエンジン３２６に提供するように構成されてよいか、あるいはエキスパートモジュールはバルブブロック３１２と３１８から情報を取得するように構成されてよい。
【０１０６】
加えて、エキスパートエンジン３２６は、プロセスモジュール３０４内のプロセスブロックと関連する（例えばイベントクロニクル、データヒストリアンに記憶される）過去のアラームと警告、オペレータの処置、設定点の変更、動作モード等のプロセスモジュール３０４と関連付けられている他のデータ、（例えばデータヒストリアンに記憶される）プロセス変数、パラメータ等の履歴値、（ステップ応答モデル、第１主要モデル等に基づいた）プロセス変数、パラメータ等の将来の値を分析してよい。さらに、エキスパートエンジン３２６は、他のプロセスモジュールと関連するデータ、プロセスモジュール３０４に描かれていない装置と関連するデータ等他のタイプのデータをオプションで分析してよい。
【０１０７】
エキスパートエンジン３２６は、例えば、ＣＬＩＰＳエキスパートシステムツール、および／または他の適切な市販のまたはカスタマイズされたエキスパートシステムツールを備えてよい。このようにして、当業者は、ＣＬＩＰＳエキスパートシステムツールが必要とされないことを認識する。図１０ではエキスパートエンジン３２６はエキスパートモジュール３０８の構成要素として描かれているが、エキスパートエンジン３２６はエキスパートモジュール３０８から分離できるであろう。例えば、１つのエキスパートエンジンは各々のプロセスモジュールと関連付けられている複数のエキスパートモジュールの規則を適用できるであろう。図２を参照すると、実行エンジン４８は、例えば１つ以上のエキスパートエンジン３２６を含むことができるであろう。
【０１０８】
また、エキスパートモジュール３０８は、プロセスモジュール３０４とは個別であるとして図１０に描かれているが、エキスパートモジュール３０８はプロセスモジュール３０４内に組み込むことができるであろう。単なる１つの例として、規則３２４がプロセスモジュール３０４の一部となり、エキスパートエンジン３２６はプロセスモジュール３０４とは個別となることができるであろう。
【０１０９】
一般的に、プロセスモジュールは、プロセスプラント内のプロセスエンティティ、論理エンティティ、装置等をともに表現する上で役立つ複数の相互接続されたプロセスオブジェクトを含んでよい。前述されたように、スマートプロセスオブジェクトは、スマートプロセスオブジェクト、非スマートプロセスオブジェクト、制御モジュール、プロセスグラフィックス等により生成され、その中に記憶されるデータを通信するための入力と出力を含む。このようにして、プロセスモジュールは、多様なデータが、プロセスプラントのいくつかの物理装置または論理装置と関連する多くのデバイスから入手できる単一のオブジェクトを提供してよい。
【０１１０】
システム３００内では、プロセスモジュール３０４はエキスパートモジュール３０８と統合されているため、エキスパートシステムは、エキスパートを活用する以前のシステムにおいてよりさらに容易に構成できる。例えば、プロセスモジュール３０４は、エキスパートモジュール３０８にそのデータの一部またはすべてを自動的に使用可能とすることができるであろう。他方、エキスパートシステムを活用していた以前のプロセスシステムでは、オペレータは時間のかかるエキスパートシステムに提供されたデータを手動で決定し、構成する必要があるであろう。同様に、プロセスモジュール３０４等のプロセスモジュールは関連プロセスグラフィックを有することがあるため、このような構成がプロセスグラフィックに対する参照をもって実行されてよい場合には、それはエキスパートモジュールの構成を容易にする可能性がある。さらに、プロセスモジュール３０４は、モデル化および／またはシミュレーション機能を提供してよいため、エキスパートモジュール３０８は、これらの機能を使用してプロセスモジュール３０４によって生成されるデータに便利にアクセスできる。またさらに、関連エキスパート規則を有するプロセスモジュールクラスが作成されてよい。例えば、エキスパートのためのデフォルト規則がプロセスモジュールクラスのために構成できるであろう。次に、プロセスモジュールクラスのインスタンスが作成されると、それはデフォルト規則を有する統合されたエキスパートモジュールを与えられてよい。所望の場合、ユーザは、次にデフォルト規則を修正する、または例えばプロセスモジュールインスタンスのために単にデフォルト規則を活用する。
【０１１１】
プロセスモジュール３０４および／またはプロセスモジュール３０４の中のプロセスオブジェクトは、エキスパートモジュール３０８との統合をサポートするために追加のパラメータを含んでよい。例えば、１つ以上のプロセスオブジェクトは、パラメータを含んでよく、あるいは既存のパラメータは障害（例えば、測定の障害）があるか否かを示すために修正されてよい。例えば、エキスパートモジュール３０８は、センサに障害があると判断してよく、したがってセンサと関連する測定に障害がある可能性があることを示すためにプロセスモジュール３０４を修正してよい。このデータは、他のプロセスブロック、制御モジュール等によって活用できるであろう。同様に、このデータはオペレータに検知された障害を示すためにプロセスモジュールのプロセスグラフィックで反映できるであろう。一般的に、エキスパートモジュール３０８の内部状態、規則評価によって生成される出力は、プロセスモジュール３０４のパラメータとして、および／またはプロセスモジュールのプロセスオブジェクトのパラメータとして表示されてよい。したがって、これらの表示されたパラメータは、プロセスモジュール、他のモジュール等のプロセスグラフィックスによって参照できる。
【０１１２】
さらに、１つ以上のプロセスオブジェクトはパラメータを含んでよく、あるいは既存のパラメータが警告および／またはアラームの画面表示を可能にするために修正されてよい。同様にプロセスモジュール３０４は、パラメータを含んでよく、あるいは既存のパラメータは警告および／またはアラームの画面表示を可能にするために修正されてよい。例えば、エキスパートモジュール３０８は、プロセスモジュール３０４と関連する根本的な問題を検知してよく、該根本的な問題の結果として生じる可能性があるが、該根本的な問題を明示的に示さないアラームを表示するためにプロセスモジュール３０４を修正してよい。前述されたように、このようなアラームの画面表示は該根本的な問題が曖昧になるのを防ぐのに役立つ可能性がある。
【０１１３】
図１と図１０を参照すると、プロセスモジュール３０４のための少なくともエキスパート規則３２４は構成データベース２８に記憶できるであろう。このようにして、規則３２４は、特性、パラメータ、モード、状態等のプロセスモジュールプロセスの、あるいは他のプロセスモジュールの要素を参照するためにタグおよび／またはエイリアスを活用できるであろう。さらに、プロセスモジュール３０４が構成エンジニアによって変更、更新、名前変更等を行われた場合、例えばエキスパートモジュール３０８は依然としてタグおよび／またはエイリアスを使用してプロセスモジュール３０４から情報を参照できるであろう。同様に、例えばエキスパートモジュール３０８によって参照されるパラメータが、構成エンジニアによって削除された場合には、構成ソフトウェアは構成エンジニアに、パラメータがエキスパートモジュール３０８によって参照されたことを警告できるであろう。このようにして、一般的に、エキスパートモジュール３０８をプロセスモジュール３０４と統合する、および／または構成データベース２８にエキスパート規則３２４を記憶すると、エキスパート規則３２４をプロセスプラントの構成に対する変更に応じて最新に保つのに役立つことがある。さらに、多くの構成データベースは構成のバージョンを追跡するバージョン制御技法を活用する。したがって、規則３２４のバージョンは、それらが構成データベース２８に記憶される場合には追跡できるであろう。
【０１１４】
図９および図１０を参照すると、プロセスモジュールと関連エキスパートモジュールは、制御戦略文書中で任意に所望のようにエキスパートモジュールを活用してよい制御構成データベースおよびエンジニアリングツール２２２に提供されてよい。エキスパート規則３２４は、実行時前にディスプレイクラス定義と関連付けられてよく、次にディスプレイクラス定義およびそれに結び付けられたエキスパート規則のインスタンスが生成され、（１つ以上のワークステーションで１つ以上の実行エンジン４８の形で実現されてよい）グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行時環境２２６に提供されてよい。エキスパート規則は、例えば、グラフィックディスプレイ／プロセスモジュール実行時環境２２６または規則ベースの実行エンジン２３０によって実現されるエキスパートエンジンによって適用されてよい。このようなインプリメンテーションでは、エキスパートモジュール３０８は、幅広い範囲のリアルタイムデータに（および任意選択的に非リアルタイムデータにも）アクセスしてよい。例えば、「Ｌｏｎｇｈｏｒｎ」というコード名のＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステムのバージョン等のオペレーティングシステムが活用される場合、エキスパートモジュール３０８はサービスを介して多様なデータソースにより提供されるリアルタイムおよび非リアルタイムデータにアクセスできてよい。
【０１１５】
さらに、他のモジュールは、エキスパートモジュール３０８の状態、パラメータ、特性等のリアルタイム値にアクセスしてよい。例えば、オペレータワークステーションに表示されるプロセスグラフィックスは、１つ以上のエキスパートモジュール３０８からのデータに基づいて修正されてよい。単なる１つの例として、エキスパートモジュール３０８が、センサに欠陥があると判断すると、オペレータワークステーションに表示されるプロセスグラフィックは該欠陥のあるセンサを示すために修正できるであろう。例えば、該センサの描写の色を変更したり、該センサの描写をオンとオフで点滅したり、ウィンドウをそれが欠陥があることを示すセンサの描写の隣に表示したりなどできるであろう。さらに、エキスパートモジュールは、警告とアラームを生成でき、例えば他のモジュールの警告とアラームを画面表示できるであろう。さらに、「Ｌｏｎｇｈｏｒｎ」というコード名のＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステムのバージョン等のオペレーティングシステムが活用される場合、エキスパートモジュール３０８はサービスを介して他のモジュールにデータを提供する。
【０１１６】
さらに、オペレータは、実行時中にエキスパートモジュール３０８を調べるおよび／または修正することができるであろう。例えば、オペレータは、エキスパートモジュール３０８の追加のパラメータ、状態、モード等を表示するために実行時中にプロセスグラフィックを修正できるであろう。同様に、オペレータは実行時中に規則３２４を修正できるであろう。例えば、オペレータは追加の規則を追加したり、規則を修正したり、規則を削除したり、規則を無効にするおよび／または使用可能にしたり等できるであろう。
【０１１７】
一般的に、エキスパートモジュール３０８等のエキスパートモジュールを構成するためのユーザインタフェースは、オペレータにより活用されてよい所定の規則のセットを含んでよい。例えば、所定の規則は所定の事実テンプレートと、事実に応えて講じられる処置に対応する該当処置テンプレートを含んでよい。例えば、事実テンプレートと処置テンプレートは、ヒータ装置等の特定のプロセスプラントエンティティまたは装置のために提供されてよい。ユーザがヒータプロセスモジュールについて特定の事実テンプレートと特定の処置テンプレートを活用することを決定すると、エキスパートモジュール構成アプリケーションは、事実テンプレートと処置テンプレートに対応する規則を自動的に作成してよい。さらに、規則はプロセスモジュール内の正しいプロセスオブジェクトに自動的に結び付けられてよい。加えて、ユーザは所定の規則を修正する、および／または新しい規則を作成することができてよい。例えば、オペレータはプロセスプラントと関連する事実をブラウズし、選択できるようにしてよい。さらに、ユーザはＣＬＩＰＳエキスパートシステムツール、または他の何らかの適切なエキスパートシステムツールによる評価に適した新しい規則を作成できるようにしてよい。
【０１１８】
さらに、ユーザインタフェースは、ユーザが動作中にエキスパートモジュールの動作を観察できるようにしてよい。例えば、規則３２４によって指定される事実は、エキスパートモジュールの実行中にユーザに表示されてよい。さらに、ユーザはそれらの事実に応えてエキスパートモジュール３０８の動作を観察するためにこれらの事実を修正するおよび／または指定することができてよい。さらに、ユーザインタフェースはユーザが、例えばブレイクポイントにあるエキスパートモジュールの状態を観察できるように規則の中にブレイクポイントを挿入できるようにしてよい。
【０１１９】
図１１は、エキスパートモジュールの構成を容易にするためにエキスパートモジュール構成アプリケーションによって活用されてよいディスプレイ例３４０である。ディスプレイ３４０は、ライブラリ部分３４４、インスタンス部分３４８、および情報部分３５２を含む。ライブラリ部分３４４は、規則のインスタンスを作成するために使用できるテンプレートの表示を含んでよい。テンプレートは、例えば事実テンプレートと処置テンプレートを備えてよい。例えば、事実テンプレートは、規則の「ｉｆ」の部分を作成するために使用でき、処置テンプレートは規則の「ｔｈｅｎ」部分を作成するために使用できる。事実のインスタンスまたは処置のインスタンスを作成するために、ユーザは部分３４４から事実テンプレートまたはインスタンステンプレートをドラッグし、例えば部分３４８にそれをドロップできるであろう。
【０１２０】
ユーザが特定の事実、事実テンプレート、処置または処置テンプレートを部分３４４または部分３４８で選択すると、選択された事実、事実テンプレート、処置または処置テンプレートに関する追加の情報が情報部分３５２に表示されてよい。情報部分により、ユーザは表示される情報を修正できる。したがって、ユーザは事実、事実テンプレート、処置、または処置テンプレートを修正できる。
【０１２１】
図１２は、事実テンプレートを定義するために使用されてよいディスプレイ例３６０である。ディスプレイ３６０は、事実テンプレートと関連するプロセスプラント内の論理領域を選択するために、事実テンプレート、およびユーザインタフェース機構３６４（例えば、テキストボックス、プルダウンメニュー、ポップアップウィンドウを表示させるためのボタン等）の名前を作成するために（例えば、テキストボックス等の）ユーザインタフェース機構３６２を含んでよい。ディスプレイ３６０は、ユーザが、例えば事実テンプレートが関連付けられているある特定のプロセスモジュール、またはプロセスモジュールクラスを選択可能とするために、ユーザインタフェース機構３６６（例えば、テキストボックス、プルダウンメニュー、ポップアップウィンドウを表示させるためのボタン等）も含んでよい。同様に、ディスプレイ３６０は、ユーザが、ユーザインタフェース機構３６８を介して特定のプロセスブロックを選択し、ユーザインタフェース機構３７０を介してプロセスブロックの特定のパラメータを選択できるようにする。
【０１２２】
図１３は、規則テンプレートを定義するために使用されてよいディスプレイ例３８０である。ディスプレイ３８０は、規則テンプレートの名前を作成するためのユーザインタフェース機構３８２（例えば、テキストボックス等）、および規則テンプレートと関連するプロセスプラント内の論理領域を選択するためのユーザインタフェース機構３８４（例えば、テキストボックス、プルダウンメニュー、ポップアップウィンドウを表示させるためのボタン等）を含んでよい。ディスプレイ３８０は、ユーザが規則テンプレートの「ｉｆ」部分を定義可能とするための部分も含んでよい。同様に、ディスプレイ３８０は、ユーザが規則テンプレートの「ｔｈｅｎ」部分を定義可能とするための部分も含んでよい。ユーザは、ＣＬＩＰＳまたは任意の他の適切なエキスパートシステムで使用されるようなシンタックスを使用して「ｉｆ」部分と「ｔｈｅｎ」部分を定義できるであろう。ボタン３９０は、規則テンプレートをより迅速に作成する上でユーザを支援するために設けられてよい。
【０１２３】
エキスパートモジュールは、実行のためにプロセスプラントの中である特定のノード（例えばワークステーション、コントローラ等）に割り当てることができてよい。したがって、エキスパートモジュールが実行されるノードは、エキスパートモジュールが構成されたノードと同じまたは別であってよい。あるインプリメンテーションでは、エキスパートモジュールは、それが関連付けられるプロセスモジュールと同じノードに割り当てられる。代わりに、エキスパートモジュールとプロセスモジュールは異なるノードに割り当てられてよい。単なる１つの例として、エキスパートモジュールはグラフィック技法を使用してノードに割り当てることができるであろう。図１４は、プロセスプラント１０内の特定のノード（例えば、ワークステーション、コントローラ等）によって実行されるエキスパートモジュールを割り当てるために使用できるディスプレイ例４００の一部である。該ディスプレイは、エクスプローラ部分４０４と情報部分４０８を含む。エクスプローラ部分４０４は、プロセスプラント１０のワークステーションに対応するフォルダ４１６と４１８を含んでよいツリー構造４１２を含む。フォルダ４１８はエキスパートモジュールフォルダ４２０を含む。エキスパートモジュールは、フォルダ４２０にあるいは任意選択的にフォルダ４１８にエキスパートモジュールに対応するアイテムをドラッグすることにより、フォルダ４１８に対応するノードに割り当てることができる。任意選択的に、エキスパートモジュールは、所望されたノードフォルダにエキスパートモジュールに対応するプロセスモジュールアイテムを同様にドラッグすることによりノードに割り当てることができるであろう。
【０１２４】
前述されたように、プロセスモジュールからのデータは、プロセスモジュールと統合されるエキスパートシステムに提供されてよい。プロセスモジュールからのデータはエキスパートシステムに提供される前に処理、分析できることが当業者によって理解されるであろう。例えば、図１５は、プロセスモジュール３０４が分析モジュール５０４と統合されるシステム例５００のブロック図である。分析モジュールは、統計分析システム５１０とエキスパートシステム５１４を含んでよい。統計分析システム５１０はさらに詳しく後述される。エキスパートシステム５１４は、エキスパートエンジンと、図１０に関して前述されたものに類似した規則のセットを含んでよい。
【０１２５】
統計分析システム５１０は、プロセス障害および測定障害等の異常な状況を検知する、および／または隔離するのを容易にするために多変量統計プロセス制御（ＭＳＰＣ）技法を活用してよい。主成分分析（ＰＣＡ）と部分最小二乗（ＰＬＳ）という、ＭＳＰＣで使用される２つの統計推定技法は、プロセス業界の要件に対処するために開発された。統計分析システム５１０はＰＣＡとＰＬＳの一方または両方を活用してよく、あるいは１つ以上の他の技法を活用できるであろう。さらに、故障解析でＭＳＰＣと連動して一般的に使用される２つの統計は二乗予測誤差Ｑ（モデル適合の欠如の測度）とホテリングのＴ２（ＰＣＡモデルの中の変動の測度）である。したがって、統計分析システム５１０は、任意選択的に二乗予測誤差Ｑおよび／またはホテリングのＴ２を利用する技法を活用してよい。
【０１２６】
図１５に描かれているように、ユーザはプロセスモジュール３０４に対応するグラフィックディスプレイ５２０を提示されてよい。１つの例として、ユーザはグラフィックディスプレイ５２０を参照して分析モジュール５０４を構成してよい。別の例として、ユーザはプロセスモジュール３０４のディスプレイに関して分析モジュール５０４を構成してよい。代わりに、ユーザは、グラフィックディスプレイ５２０またはプロセスモジュール３０４のディスプレイに関係なく分析モジュール５０４を構成してよい。
【０１２７】
ユーザは、ＰＣＡに自動的に含まれるプロセスモジュール３０４と関連付けられているすべての相関プロセスおよびシミュレーションデータを使用することを選んでよく、あるいはユーザはそのデータの一部だけを含むことを選んでよい。例えば相関データはプロセスモジュール３０４内のプロセス接続を活用して自動的に決定されてよく、計算に自動的に含まれてよい。さらに、ユーザはプロセスプラントの他の部分と関連するデータ（例えば、他のプロセスモジュール、制御モジュール等からのデータ）を使用することを選んでよい。また、ユーザは、データが調べられなければならないある一定の期間を調べることを選んでよい。この場合、パラメータの履歴プロットがユーザに表示でき、ユーザはＰＣＡの生成で検討される時間枠を選択するオプションを与えられるであろう。ＰＣＡは、次にデータの選択された時間枠を使用して自動的に生成できるであろう。
【０１２８】
いったんＰＣＡが作成されると、例えば二乗予測誤差のパターンが、エキスパートシステム５１４を使用して障害のあるセンサ等の異常な状況を検知するために分析できるであろう。異常状況（例えば、障害センサ）に関係する要件に関連するグラフィック要素は、次に自動的にオペレータ画面上で強調表示されてよい。例えば、グラフィック要素は、プロセスグラフィク５２０上で、強調表示できる、動画化できる、あるいはそれ以外にはユーザにグラフで知らせることができるであろう。分析モジュール５０４は（同様にプロセスグラフ５２０と統合される）プロセスモジュール３０４と統合されるため、統計分析により検知されるプロセスプラント装置での問題を示すための個別のグラフィックディスプレイは、システム５００では必要ではない。言うまでもなく、当業者は他のインプリメンテーションで個別のグラフィックディスプレイが活用されてよい。
【０１２９】
障害を検知するセンサが活用されてよい１つの方法が、これにより本明細書に参照することにより組み込まれている「プロセスで障害のあるセンサを検知し、特定するための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｆａｕｌｔｙ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ｉｎ  ａ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」と題される米国特許第５，６８０，４０９号に説明されている。分析モジュール５０４は、米国特許番号第５，６８０，４０９号に説明される技法を活用してよいが、多様な他の技法も使用してよい。
【０１３０】
言うまでもなく、分析モジュール５０４は、センサ障害に加えて他の異常な状況を検知するために活用されてよい。プラント動作における異常状況の検知は、オペレータに、装置が損傷を受ける点、緊急事態が発生する点等に関して状況が進捗する前にそれに対処できる場合に警告することにより該状況に関して予防処置を講じることができるようにしてよい。
【０１３１】
図１０に関して説明されたエキスパートモジュールと同様に、エキスパートシステム５１４は、デフォルト規則を与えられてよい。例えば、統計分析システム５１０により生じるデータと関連する二乗予測誤差（ＳＰＥ）を分析するためのデフォルトの規則が提供できるであろう。エキスパートエンジンの規則は、例えば、統計分析システム５１０によって生成される変数のＳＰＥの範囲、ある特定の異常状況に関連する範囲を特定するために定義できるであろう。この範囲値は、モジュールＰＣＡのパラメータについて履歴データを見るエンジニアによって確立できるであろう。エンジニアが、異常状況が存在した時間を特定すると、ＳＰＥは特定された状態のための事実範囲値として自動的に保存されてよい。事実範囲値は、例えば正常な動作中に異常状況が発生したことを、オペレータが識別する場合にオペレータによって確立されてよい。後に、エキスパートシステム５１４が、ＳＰＥ値が、範囲に入るパターンを検知すると、異常状態を示す警告またはアラームが生成できるであろう。
【０１３２】
エキスパートシステム５１４はプロセス性能の劣化等の異常な状況を検知するために使用されてもよい。例えば、ヒータと関連する熱伝達率はプロセスモジュールによって提供されるシミュレーション能力によって正確に求められてよい。不適切な装置のセットアップおよび／またはパイプおよび熱伝達面における磨耗または蓄積は装置の動作を改変する、および／または例えばプロセス性能の劣化を引き起こす可能性がある。重大なプロセス変化および／またはプロセス性能劣化の自動検知は、例えば装置の損傷および／または生産損失を妨げるために役立ってよい。
【０１３３】
エキスパートシステム５１４は、例えば異常な状況と関連するアラームを分析するおよび／または画面表示するためにも使用されてよい。例えば、問題の根本的な原因は、公知の技法を含む種々の技法を使用して検知できるであろう。根本的な問題は、根本的な原因を直接的に特定しないアラームの生成につながるであろう。プロセスモジュール３０４内でプロセスモジュール３０４および／またはプロセスオブジェクトにより与えられる情報は、アラームの画面表示を可能にするまたは無効にすることを許可するために使用できるであろう。例えば、警告は、オペレータが異常な状況の結果として生じる警告の過負荷からより注意散漫にならないように優先順位を付けることができるであろう。このようにして、オペレータは根本的な問題をより迅速に認識できるようにしてよい。
【０１３４】
エキスパートシステム５１４は、統計分析システム５１０からデータを受信することに加えて、プロセスモジュール３０４から直接的にプロセスデータおよび／またはシミュレーションデータを受信する。また、エキスパートシステム５１４は、他のプロセスモジュール、制御モジュール、アラーム、警告、データヒストリアン、イベントクロニクル等のデータの他のソースを受信してよい。
【０１３５】
統計分析システム５１０は、時系列プロット等の統計分析データのプロットおよび／または主成分スコア、スコア貢献等の棒グラフプロットを生成するように構成されてよい。モジュール５０４は、プロセスモジュール３０４と統合されるため、このようなプロットおよび／またはグラフは例えばグラフィックディスプレイ５２０を介してユーザからの要求に応えて表示できるであろう。
【０１３６】
図１５では、統計分析システム５１０およびエキスパートシステム５１４が単一分析モジュール５０４の中にあるとして描かれているが、当業者は、統計分析システム５１０とエキスパートシステム５１４が個別のモジュールで実現できるであろうことを認識する。例えば、エキスパートシステム５１４は、図１０のエキスパートモジュール３０８に類似するエキスパートモジュールとして実現する、および統計分析システム５１０は統計分析モジュールとして実現できるであろう。統計分析モジュールおよびエキスパートモジュールは、前述された技法に類似した方法でプロセスモジュール３０４と統合できるであろう。
【０１３７】
別の実施形態では、プロセス測定値のセットを使用し、プロセスプラント内で複数の物理的な装置を必要とする制御ルーチンのインプリメンテーションのためにプロセス制御モジュールを有するプロセスプラントの動作を監視するためのシステムは、プロセスシミュレーションモジュールおよびＰＣＡモジュールを含んでよい。プロセスシミュレーションモジュールは、該複数の物理装置をモデル化するために連結された配列のシミュレーション要素を有してよい。シミュレーション要素はプロセスプラントの動作をモデル化するシミュレーションによる操作パラメータのセットを生成するために制御ルーチンのインプリメンテーションの間にプロセス制御モジュールと通信してよい。ＰＣＡモジュールはプロセスシミュレーションモジュールと通信してよく、プロセス測定値のセットおよびプロセスプラントの動作を監視する際に使用するためのプロセスプラントの正常な操作状態を定義するために、シミュレーション要素の連結された配列とシミュレーションによる操作パラメータのセットを介して構成されてよい。ＰＣＡモジュールは、プロセスプラントの操作状態を示す主成分出力を生成してよい。主成分出力はプロセス測定値のセットから導出されてよい。
【０１３８】
別の実施形態では、システムは、主成分出力を受信するためにＰＣＡモジュールと通信するエキスパート分析ツールを備えてよい。エキスパート分析ツールは、障害状況が操作状態で存在するか否かを検知するための主成分出力を分析してよい。エキスパート分析ツールは、障害状況が存在するか否かを判断するために、通常の操作状態を定義する主成分データと、該主成分成分を比較するための複数のエキスパート規則を有してよい。
【０１３９】
さらに別の実施形態では、システムは、シミュレーション要素の連結された配列のグラフィックディスプレイを生成するグラフィック描写モジュールを含んでよく、エキスパート分析ツールはグラフィック描写モジュールに障害状況を示すデータを提供し、グラフィック描写モジュールは障害状況によって関係すると見なされる1台以上の装置と関連するシミュレーション要素のグラフィック表示を修正することにより、データを表示する。グラフィックディスプレイは、シミュレーション要素の内の１つの選択のためのユーザインタフェースを含んでよく、選択が、選択されたシミュレーション要素に関係する情報の主成分データ表示を生成する。
【０１４０】
ユーザインタフェースを介してシミュレーション要素の内の１つを選択すると、構成ツールに、エキスパート分析ツールによって後に使用されるための選択されたシミュレーション要素と関連するエキスパート規則のユーザ定義のための構成ツールが提供されてよい。また、ユーザインタフェースを介してシミュレーション要素を選択すると、通常の操作状態を定義するためにＰＣＡモジュールによって活用される、シミュレーションによる操作パラメータの集合のユーザ定義に提供されるＰＣＡ構成ツールが提供されてよい。ＰＣＡ構成ツールを介したシミュレーションによる操作パラメータのセットのユーザ定義は、シミュレーションによる操作パラメータの内の１つ以上のためにデータを引き出す期間を選択することを含んでよい。
【０１４１】
主成分出力は、ＰＣＡモジュールがプロセスプラントの動作を監視する際にプロセス測定値のセットと組み合わせて電流値を分析するように、シミュレーションによる操作パラメータのセットの内の１つの現在値から導出されてよい。現在値は、主成分出力が将来の操作状態を示すようにプロセスプラントの将来の操作状態を予測してよい。また、現在値はプロセスプラントの非測定操作状態を示すシミュレーションパラメータと関連付けられてよい。非測定操作状態は測定不能な操作状態であってよい。
【０１４２】
さらに別の実施形態では、プロセス測定値のセットを使用し、プロセスプラントの中の複数の物理装置を必要とする制御ルーチンのインプリメンテーションのためのプロセス制御モジュールを有するプロセスプラントの動作を監視するための方法は、複数の物理装置、制御ルーチンの実現の間にプロセス制御モジュールと通信中である、連結された配列の中のシミュレーション要素を使用してシミュレーションによる操作パラメータのセット生成することにより、プロセスプラントの動作をシミュレーションすることを含んでよい。該方法は、シミュレーション要素の連結された配列とシミュレーションによる操作パラメータのセットに基づいてＰＣＡを使用してプロセスプラントの通常の操作状態を定義する主成分データを生成することも含んでよい。該方法は、さらに、通常の操作状態の主成分データのビューでプロセス測定値のセットを分析することによりプロセスプラントの動作を監視することを含んでよい。
【０１４３】
該方法は、プロセス測定値のセットから主成分出力を導出することによりプロセスプラントの操作状態を示す主成分出力を生成することも含んでよい。
【０１４４】
該監視するステップは、該主成分出力と該主要構成要素データの比較によって通常の操作状態を鑑みてプロセスプラントの操作状態でエキスパート分析ツールを実行することにより障害状況が操作状態に存在するか否かを検知するために主成分出力を分析することを含んでよい。
【０１４５】
該分析するステップは主成分データとの主成分出力の比較のために複数のエキスパート規則を適用することを含んでよい。
【０１４６】
該方法は、シミュレーション要素の連結された配列のグラフィックディスプレイを生成することと、該グラフィックディスプレイのためにエキスパート分析ツールから障害状況を示すデータを提供することと、障害状況によって関係していると見なされている1台以上の物理装置と関連するシミュレーション要素のグラフィックディスプレイを修正することによりデータを表示することをさらに含んでよい。
【０１４７】
グラフィックディスプレイを生成することは、シミュレーション要素の内の１つの選択、および該選択されたシミュレーション要素に関連する情報の主成分データディスプレイの生成のためにユーザインタフェースを提供することを含んでよい。ユーザインタフェースを提供することは、エキスパート分析ツールによって以後使用するための選択されたシミュレーション要素と関連するエキスパート規則のユーザ定義のための構成ツールを提供することを含んでよい。また、通常の操作状態を定義するために活用されるシミュレーションによる操作パラメータの集合のユーザ定義のためにＰＣＡ構成ツールを提供することを含んでよい。ＰＣＡ構成ツールを提供することは、シミュレーションによる操作パラメータの内の１つ以上のためのデータを引き出す期間を選択することを含んでよい。
【０１４８】
主成分出力は、監視するステップがプロセス測定値のセットと組み合わせて現在値を分析することを含むように、シミュレーションによる操作パラメータのセットの内の１つの現在値からさらに導出されてよい。現在値は、主成分出力が将来の操作状態を示すようにプロセスプラントの将来の操作状態を予測してよい。
【０１４９】
前述された例は、プロセスモジュールと統合されたエキスパートモジュールを含む。当業者は、エキスパートモジュールが制御モジュール等のプロセスプラントと関連する他のモジュールと同様に統合されてよいことを認識するであろう。
【０１５０】
実現時、本明細書に説明されているソフトウェアのいずれも磁気ディスク、レーザディスク、または他の記憶媒体のような任意のコンピュータ読取可能メモリ内に、コンピュータまたはプロセッサ等のＲＡＭまたはＲＯＭ内に記憶されてよい。同様に、このソフトウェアは、例えばコンピュータ読取可能ディスクまたは他の可搬型のコンピュータ記憶機構上で、あるいは電話回線、インターネット、ワールドワイドウェブ、任意の他のローカルエリアネットワークまたは広域ネットワーク等を含む、（その配信が可搬型の記憶媒体を介してこのようなソフトウェアを提供することと同じである、もしくは取替え可能であると見なされる）任意の公知のまたは所望の配信方法を使用してユーザ、プロセスプラントまたはオペレータワークステーションに送達されてよい。さらに、このソフトウェアは、変調または暗号化を行わずに直接的に提供、あるいは通信チャネル上で送信される前に、任意の適切な変調搬送波および／または暗号化技法を使用して変調される、および／または暗号化されてよい。
【０１５１】
本発明は、例示的となることだけを目的とし、本発明の制限的となることを目的としない特定の例に関して説明されてきたが、変更、追加または削除が本発明の精神または範囲から逸脱することなく開示されている実施形態に加えられてよいことが当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】プロセスプラントの動作をシミュレーションするために、プロセスモジュールおよびグラフィックディスプレイを作成するためにスマートプロセスオブジェクトを使用するディスプレイルーチンを実現するオペレータワークステーションを含むプロセスプラント内に位置する分散プロセス制御ネットワークのブロック図である。
【図２】プロセスプラント内で強化された機能を実現するために使用されてよい、図１のオペレータワークステーションに記憶されるスマートプロセスオブジェクトとプロセスモジュールを含む、アプリケーションおよび他のエンティティのセットの論理ブロック図である。
【図３】オブジェクトライブラリに記憶されるスマートプロセスオブジェクトを使用してプロセスグラフィックディスプレイまたはプロセスモジュールを作成するために構成エンジニアによって使用される構成画面の簡略化された描写である。
【図４】多くのスマートプロセスオブジェクトのグラフィックディスプレイ要素を相互接続することにより作成される、プロセスプラント内のストリームおよび接続要素の描写を含む、プロセスグラフィックディスプレイ例の詳細な描写である。
【図５】プラント用のさらに大型のグラフィックディスプレイに相互接続される、図４のプロセスグラフィックディスプレイを含む最小化されたプロセスグラフィックディスプレイのセットの描写である。
【図６】ハイファイシミュレーションルーチンのそれとの相互接続も描く、図４のプロセスグラフィックディスプレイと関連するプロセスモジュールの描写である。
【図７Ａ】プロセスプラント内で統合されるようなグラフィックディスプレイ、プロセスモジュール、および制御モジュール間の通信相互接続を描く論理ブロック図である。
【図７Ｂ】プロセスプラント内で統合されるようなグラフィックディスプレイ、プロセスモジュール、および制御モジュール間の通信相互接続を描く論理ブロック図である。
【図８】高度制御シミュレーション機能を提供するために制御モジュール内の機能ブロックと相互接続される、そのブロックを有するプロセスモジュール例の簡略化された描写である。
【図９】スマートプロセスオブジェクトを使用するプロセスモジュールが既存のプロセス制御ネットワーク内でどのように作成され、実現されてよいのかの論理ブロック図である。
【図１０】プロセスモジュールがエキスパートシステムと統合されるシステム例のブロック図である。
【図１１】エキスパートモジュールの構成を容易にするためにエキスパートモジュール構成アプリケーションによって活用されうるディスプレイ例である。
【図１２】事実テンプレートを定義するために活用されうるディスプレイ例である。
【図１３】規則テンプレートを定義するために活用されうるディスプレイ例である。
【図１４】プロセスプラント内の特定のノードによって実行されるエキスパートモジュールを割り当てるために使用できるディスプレイ例の一部である。
【図１５】プロセスモジュールが分析モジュールと統合されるシステム例のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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