基于过程控制标签间关系的用于数据驱动界面的方法及装置

摘要

在操作者显示上的过程控制实体的过程控制图形表示间的导航包括：关系值参考列表以及与每一关系值参考相关联的过程控制图形元件标识。每一过程控制图形元件标识唯一地标识所述操作者显示的过程控制图形元件；每一关系都是基于不同物理/逻辑实体间，并且每一关系值参考唯一地标识所述过程工厂中的两个或两个以上实体间的逻辑和/或物理关系。一个或一个以上的关系与图形对象相关联。基于相关联的过程控制图形元件标识，每一关系值参考与所述操作者显示的两个或两个以上的过程控制图形元件相关联。

说明书

技术领域

本公开一般涉及过程工厂，更具体地，涉及利用过程控制实体间关系来驱动在图形化人机界面中的导航。 

背景技术

分布式过程控制系统，例如用于化工行业，石油行业或其他制造行业的过程控制系统，通常包括一个或一个以上的过程控制器，这些过程控制器通过模拟，数字或混合的模拟及数字总线通信地耦接到一个或一个以上的现场设备。所述现场设备可为例如阀、阀定位器、开关和发射机(例如，温度、压力、液位和流速传感器)，其被设置在过程环境中并执行诸如打开或关闭阀、测量过程参数等过程功能。智能现场设备，诸如符合熟知的例如FOUNDATIONTM Fieldbus协议的Fieldbus协议的现场设备，还可以执行控制计算，报警功能，以及其他通常地被执行于控制器中的控制功能。过程控制器，通常还设置于工厂环境中，接收由现场设备生成的过程测量的信号指示和/或其他有关于现场设备的信息，并执行控制器应用程序，该控制器应用程序运行，例如，不同的控制模块，这些控制模块用于生成过程控制决定，基于接收的信息生成控制信号，以及配合运行在现场设备中的控制模块或块，例如HART以及Fieldbus现场设备。控制器内的控制模块通过通信线路向现场设备发送控制信号，以由此来控制过程的运行。 

来自于现场设备及控制器的信息通常由数据高速通道提供给一个或以上其他的硬件设备，例如操作者工作站，个人计算机，数据历史库，报告生成器，集中式数据库等，这些硬件设备通常被设置在控制室或其他远离恶劣的工厂环境的地点。这些硬件设备运行应用程序，这些应用程序可以，例如，使得操作者能够执行有关过程的功能，诸如更改过程 控制例程的设置，修改控制器或现场设备中的控制模块的运行，观察过程的当前状态，观察由现场设备及控制器生成的报警，模拟用于培训人员或测试过程控制软件的过程的运行，维护并更新配置数据库，等等。 

例如，由Emerson过程管理(Emerson Process Management)销售的DeltaV^TM控制系统包括多个存储在不同设备中的且由这些设备执行的应用程序，这些不同设备位于过程工厂中的不同地点。配置应用程序，存在于一个或以上的操作者工作站，使得用户能够创建或更改过程控制模块并通过数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用的分布式控制器中。通常地，这些控制模块由通信地互联的功能块组成，这些功能块是基于面向对象编程协议的对象，其基于输入来执行控制体系内的各种功能，并向控制体系内的其他功能块提供输出。配置应用程序还可以允许设计者创建或更改操作者界面或人机界面(HMI)，这些界面通过观察应用程序被使用，从而向操作者显示数据并使得操作者能够更改过程控制例程中的设置，例如设定值。每一专用控制器以及，在一些示例中，现场设备，存储并执行控制器应用程序，该控制器应用程序运行被指定并下载到其中的控制模块，以实现实际的过程控制功能。观察应用程序，其可以被运行在一个或一个以上的操作者工作站中，通过数据高速通道从控制器应用程序接收数据，并将这些数据通过用户界面显示给过程控制系统设计者，操作者或用户，而且观察应用程序可以提供例如操作者视角、工程师视角、技术员视角等等多种不同视角的任一种。数据历史库应用程序通常存储在数据历史库设备中，并被该设备所执行，该数据历史库设备收集并存储数据高速通道提供的部分或所有数据，而配置数据库应用程序可以运行于连接到数据高速通道的另一计算机中，以存储当前过程控制例程配置以及相关数据。可选地，配置数据库可以被设置在与配置应用程序相同的工作站中。 

随着过程控制环境中所使用的控制与支持应用程序的数量及类型的增加，不同的图形显示应用程序被提供，以使得用户能够有效地配置并使用这些应用程序。例如，图形显示应用程序被用于支持控制配置应用程序，以使得配置工程师能够图形化地创建将被下载到过程工厂内的控制装置中的控制程序。此外，图形显示应用程序用于使得控制操作者能 够观察过程工厂或者过程工厂的区域的当前运行状况，用于使得维护人员能够观察过程工厂中硬件设备的状态，用于使得能够模拟过程工厂，等等。 

目前，一些通过图形显示应用程序支持的过程控制配置应用程序包括样本对象库，例如功能块样本对象以及在一些示例中的控制模块样本对象，以创建用于过程工厂的控制策略。样本对象具有默认参数，默认设置以及相关联的方法，而且使用图形配置应用程序的工程师可以选择这些样本对象，并实质地将这些选中的样本对象复制到配置屏幕以开发控制模块。样本对象还可以包括一个或一个以上子元件或样本对象的原始值。例如，熔炉样本对象可以包括阀，阀配件以及各种作为子元件的文本区域。在将样本对象选择并设置到配置屏幕的过程中，工程师将这些对象的输入和输出互连，并更改它们的参数，名称，标签以及其他参数以创建用于过程工厂中特定用途的特定控制模块。在创建一个或一个以上这种控制模块后，工程师可以实例化控制模块，并将其下载到适合的一个或多个控制器中，以及用于在过程工厂运行时执行的现场设备中。 

之后，工程师可以使用不同的图形显示创建应用程序，以通过在该显示创建应用程序中选择并建立显示对象为过程工厂中的操作者、维护人员等创建一个或一个以上的显示。这些显示通常在系统范围基础上被实施在一个或一个以上工作站中，并基于工厂内控制系统或设备的运行状态而向操作者或维护人员提供预配置的显示。这些显示通常采用报警显示、控制显示、维护显示等等的形式，该报警显示接收并显示过程工厂内控制器或设备生成的报警，该控制显示表示过程工厂中的控制器和其他设备的运行状态，该维护显示表示过程工厂中设备的运行状态。然而，这些显示通常被预配置，以通过已知方式进行从一个过程控制实体的表示向另一过程控制实体的表示的导航。在一些系统中，这些显示由表示物理或逻辑元件的图形描述创建，这种图形描述表示逻辑地或物理地关联于其他物理或逻辑元件的物理或逻辑元件，从而实现从一个元件到另一个元件的导航。当对操作者显示进行配置时，各种图形项目通常被设置来表示一部分工厂或控制策略。为了导航或打开相关显示，可以直接地将链接加入到显示(例如，硬编码)。显示屏幕上的图形可以响 应于图形项目或过程实体的表示的选择而改变，以观察相关的实体。 

例如，一份容器样本图形显示包括泵，并且该泵可以包括多种基本形状，例如椭圆形、矩形、线形或其他形状。当被设置在屏幕上时，单独的图形项目可以通过向用户提供过程工厂内部工作状况的信息及显示的方式在屏幕上互连。为了能够使得图形显示活动起来，显示创建者必须通过指定图形项目与过程工厂中相关数据源的通信连接的方式，手动地将每个图形项目与过程工厂中生成的、诸如传感器所测量的或表示阀位置的数据等等的数据联系起来。 

工厂或过程控制系统中的实体都具有唯一的标签，例如设备名称或控制回路。目前，可以创建显示并对其进行配置，从而来展示设置点，过程变量，报警以及其他过程结果。例如，如果图形项目所代表的控制标签包括有报警，则在该图形项目旁显示标号。此外，还可以在运行时刻在显示中提供控制标签，以允许系统中的一部分显示重复使用。在配置过程控制系统时，创建了大量的关系。也就是说，在建造工厂时创建并记录了物理和/或逻辑实体间的一部分关系。而另一部分的关系是在建造过程控制系统时创建的。 

然而，虽然许多关系不可以被创建作为过程控制配置的标准部分，但是这些关系仍关系到工厂能否成功运行。这些关系包括设备与标准作业程序(SOP)文档的关系，工厂装备与材料安全数据册(MSDS)中提供的、流过该工厂装备的材料的关系，以及工厂装备与设备的操作者记录的关系。这些关系可以由各种数据库、电子表格或者其他形式所记录。然而，这些关系通常并不使用在或反映在操作者显示中。 

因此，有必要在未将关系硬式编码在图形中的情况下，使得这些关系在图形中可用。在许多示例中，简明地导航到相关项目是很有利的。例如，基于一个控制模块标签与一个设备标签间是否具有关系，来显示/隐藏项目。如果存在，则可以显示一个按钮或其他图形表示，以允许用户导航到设备面板(例如，设备信息的显示)以显示例如运行状况的诊断数据。 

在对操作者显示进行配置时，创建显示的人通常设置了各种图形项目以表示一部分工厂或控制策略。为导航或打开相关的显示，在显示上 设置有链接。这些链接可以被直接加入到显示中(例如，以硬式编码方式)。然而，需要基于一些能够被关联于正确显示的唯一的标签来生成显示。有必要记录这些关系并使得其为HMI可用。 

发明内容

基于使得关系在工厂或控制系统配置过程中未定义的情形下可用这一特定前提，公开了一种用于定义过程工厂中物理/逻辑实体间关系的系统和方法。该系统和方法通过建立过程控制标签间的关系来定义实体间的关系，其中每一实体唯一地被过程控制标签所标识。数据仓库，其中填入了由不同配置数据库得到的关系，这些数据库包括用于控制系统配置，工厂建造，用户定义的电子表格，顾客数据库，等。每一关系以关系密钥与关系值的形式进行存储。关系密钥指定实体间的关系，而关系值则唯一地标识关系。因而关系数据可以被用于创建图形界面中的导航链接，从而使得实体表示的显示自动地以连接到其他实体的导航连接的形式引起该实体与那些其他实体的关系。因此，几乎任一实体都可以在图形界面中被导航地链接，包括装置，控制器，区域，单元，回路，等等，以及例如操作流程及材料安全数据手册的文档。因此，可以存在于工厂内、而未在初始配置过程中定义的关系，可以在过程控制系统中被定义并被执行，而不影响控制性能。 

附图说明

图1是一种分布式过程控制网络的模块示意图，该分布式过程控制网络位于包括有操作者工作站的过程工厂中，这些操作者工作站用于执行显示例程及其他有关于过程工厂中不同功能的应用程序，以及提供系统级图形支持的工作站，其可用于为工厂的不同功能区域的每一个创建和调整合成形状和图形显示； 

图2是表示过程工厂的控制、观察及模拟系统中系统级图形支持的整合的逻辑块示意图； 

图3是表示将过程控制实体间关系配置并发布到关系仓库或库中的逻辑示意图； 

图4是另一种表示将过程控制实体间关系配置并发布到关系仓库或库中的逻辑示意图； 

图5是表示过程控制浏览器图像与过程控制图形图像的图像显示，该图像可以被用于显示过程控制实体的关系； 

图6是图形编辑器产生的显示屏幕，该显示屏幕示出了在配置时用于图形元件或图形显示的关系的定义方式； 

图7是表示将关系复制到工作站的逻辑示意图； 

图8是表示将关系值参考变换为图形元件或显示流程的数据流示意图。 

具体实施方式

图1示出了一个示例的过程工厂10，其中系统级图形支持被提供给该过程工厂10的不同功能区域。通常地，过程工厂10包括具有一个或一个以上控制器12的分布式过程控制系统，每个控制器12都通过输入/输出(I/O)设备或板卡18连接到一个或一个以上的现场设备14及16，这些输入/输出设备或板卡可以是，例如，Fieldbus接口，Profibus接口，HART接口，标准4-20毫安接口，等等。控制器12还可以通过数据高速通道24耦接到一个或一个以上的主机或操作者工作站20-23，该数据高速通道24可以是，例如，以太网连接。数据库28可以连接到数据高速通道24并作为数据历史库运行，以收集并存储参数，状态以及其他关联于工厂10内的控制器及现场设备的数据，和/或作为配置数据库运行，用于存储工厂10中过程控制系统的当前配置，将该当前配置下载并存储到控制器12和现场设备14及16中。数据库28还可以存储以在此描述方式所创建的图形对象，从而在过程工厂10内提供图形支持。而控制器12，I/O卡18以及现场设备14及16通常位于并遍布在往往很恶劣的工厂环境中，操作者工作站20-23以及数据库28通常位于控制室或其他不太恶劣的环境中，便于控制者或维护人员使用。然而，在一些情况下，可以由手持设备来执行这些功能，而且这些手持设备通常被携带到工厂的不同地点。 

已知地，每个控制器12，例如，由Emerson过程管理销售的DeltaV^TM 控制系统，存储并执行控制器应用程序，该控制器应用程序使用任意数目不同的、独立执行的控制模块或块29来执行控制策略。每个控制模块29可以由通常所称的功能块组成，其中每个功能块是整个控制例程的一部分或子例程并且与其他功能块协同(通过被称为链接的通信机构)以实施过程工厂10中的过程控制回路。众所周知，功能块，其可以是面向对象编程协议中的对象，通常执行诸如输入功能、控制功能或输出功能中的一种以实现过程工厂10内的某种物理功能，该输入功能例如关联于发射机，传感器或其他过程参数测量设备，该控制功能例如关联于执行PID，模糊逻辑等控制的控制例程，该输出功能用于控制某种设备的运行，例如阀。当然，还存在混合型或其他类型的复杂功能块，例如模型预测控制器(MPC)，优化器，等等。当Filedbus协议以及DeltaV系统协议使用基于面向对象编程协议设计并执行的控制模块以及功能块时，控制模块可以被设计为采用任何一种需要的控制编程体系，包括，例如，时序功能块，梯形逻辑，等，并且其并不限于使用功能块或其他特定的编程技术来设计并被执行。 

在如图1所示的工厂10中，连接到控制器12的现场设备14及16可以是标准4-20毫安设备，可以是包括处理器与存储器的智能现场设备，例如HART，Profibus，或FOUNDATION^TM Fieldbus现场设备，或者可以是任何其他所需类型的设备。这些设备中的一些设备，例如Fieldbus现场设备(图1中参考序号16所标示)，可以存储并执行与控制器12中执行的控制策略相关的模块，或子模块，例如功能块。功能块30，如图1所示位于两个不同的Fieldbus现场设备16中，可以与控制器12中的控制模块29共同被执行，从而实现过程控制，这种方式已众所周知。当然，现场设备14及16可以是任意类型的设备，例如传感器，阀，发射器，定位器，等，而I/O设备18可以是符合例如HART，Fieldbus，Profibus等任意所需的通信或控制协议的任意种类的I/O设备。 

在图1的过程工厂10中，工作站20-23可以包含有各种应用程序，这些应用程序用于通过工厂10中相同或不同人员所执行的各种不同的功能。每个工作站20-23包括存储有不同应用程序，程序，数据结构等的存储器31，以及可以被用于执行存储在存储器31中的任意应用程序 的处理器32。在图1所示的示例中，工作站20被指定为配置工作站，且包括一个或一个以上的配置应用程序33，这些配置应用程序33可以包括，例如，控制模块创建应用程序，操作者界面应用程序以及其他数据结构，该数据结构可以被任意被授权的配置工程师使用以创建并下载控制例程或模块，例如控制模块29与30，到工厂10的各种控制器12及设备16中。工作站21通常如图1所示作为控制操作者观察工作站，包括许多显示应用程序34，这些显示应用程序34可以在过程工厂10运行时向控制操作者提供各种显示，以使得操作者能够观察并控制过程工厂10中或工厂内不同部分的情况。应用程序34可以包括支持应用程序34a，该支持应用程序34a例如为控制诊断应用程序，调整应用程序，报告产生应用程序或其他可以用于辅助控制操作者执行控制功能的控制支持应用程序。类似地，工作站22示出为维护观察工作站，包括许多维护应用程序35，这些维护应用程序35可以被不同的维护人员所使用，以观察工厂10的维护需求，观察不同的设备12，14，16等的操作或工作情况。当然，应用程序35可以包括支持应用程序35a，这些支持应用程序35a例如为维护诊断应用程序，校准应用程序，振动分析应用程序，报告生成应用程序或其他可以被用于辅助维护人员执行工厂10内维护功能的维护支持应用程序。此外，工作站23示出为模拟工作站，包括许多基于任意数量目的而被用于模拟工厂10或工厂10内不同部分的运行的模拟应用程序36，这些目的包括培训目的，辅助工厂维护与控制而对工厂进行建模的目的，等等。通常地，每一个工作站20-23都包括显示屏幕37以及其他标准外部设备，例如键盘，鼠标等。 

当然，当各种配置，控制，维护及模拟应用程序33-36被如图1所示地设置在专用于这些功能中的一个功能的不同的工作站中时，应该理解，基于工厂10的需求及装配，关联于这些或其他工厂功能的各种应用程序33-36可以被设置在工厂10内的相同或不同的工作站或计算机中并被执行。因而，例如，一个或一个以上的模拟应用程序36及控制应用程序33可以在相同的工作站20-23中被执行，而不同的单独的模拟应用程序36或不同的单独的控制应用程序33可以在不同的工作站20-23中被执行。 

根据申请日为2005年5月4日，标题为“Graphical Element withMultiple Visualization in a Process Environment”的美国专利申请2007/0132779所述，其内容在此引入作为参考，为了减轻用于每个工厂级的不同的图形编辑器与套件的低效，并为了提供在工厂10内更广泛地可用及可理解的图形，在过程工厂10的系统级提供了图形支持层，以支持工厂10的每个不同功能区域的图形显示及数据结构需求，包括配置，操作者观察，维护观察，模拟以及工厂10的其他功能区域。这种系统级支持如图2所示，其中示出了工厂运行级40，工厂功能级42以及系统级44。基于图2可以理解，工厂运行级40包括执行控制例程的控制器12、现场设备14、16等或模块29和30，以及其他在工厂运行时运行于工厂10上的用于实现工厂运行的软件。工厂功能级42被表示为包括配置功能块46，控制功能块47，维护功能块48以及模拟功能块49，虽然其还可以提供其他的或不同的功能，例如建造(engineering)或事务功能。配置功能块46执行配置例程33，该配置例程33与工厂运行级40中的其他部件进行交互或通信，以向其提供控制策略或控制模块。控制功能块47包括控制观察及其他应用程序34与34a，这些应用程序通常还直接地与工厂运行级40中的各种物理和逻辑部件进行交互或通信，以执行工厂10中操作者启动的更改，通过控制显示34向操作者提供信息，为控制应用程序34a获取数据，等等。维护功能块48包括维护例程及应用程序35和35a，该应用程序35和35a与工厂运行级40中的各种物理及逻辑部件进行交互或通信，以执行维护程序，收集维护数据，通过维护显示35向维护人员提供维护数据或信息，运行诊断应用程序35a，等等。类似地，模拟功能块49包括模拟例程36，该模拟例程36执行工厂10的模拟，而且可以通信地耦接到工厂运行级40中的部件从而获取有关于工厂10的数据。 

如图2所示，系统级支持层44关联并支持工厂功能层42中的每个功能块46-49以使得，例如，能够进行通用数据库与显示结构的创建和维护，诸如用于各种功能区域46-49中的软件对象，组合形状以及图形显示。更具体地，系统级支持层44包括应用程序，数据库以及图形支持元件，这些应用程序，数据库以及图形支持元件可以使得在每个功能块 46-49中执行的图形活动能够被整合到一起，或者能够使用创建在系统支持层44的通用数据库结构和组合形状来被开发。 

系统支持层44可以包括图形编辑器50与图形对象数据库52。图形编辑器50可以被用于创建图形元件54及图形显示56，而图形对象数据库52将图形元件54及图形显示56存储在编辑器52和块46-49中的各种应用程序可访问的存储器中。数据库52还可以存储其他对象58，例如图形元件54的子元件，以及将组合形状54与工厂运行级40中单独的硬件和软件单元相关联的数据结构。此外，数据库52可以存储可以被用于创建进一步的图形元件或显示的样本，子元件，以及原始值。由图2可以理解，图形显示元件54，显示56以及其他数据库结构58可以被任意及所有的功能块46-49使用以创建并使用关联于那些功能块的图形。 

一般而言，系统级支持块44提供了一种将图1的过程工厂10中使用的图形整合到所有功能区域46-49中的方式，借此以减少或避免在不同功能环境下为同一工厂装备重复地创建不同的图形元件的必要，并使得每个功能区域46-49内的用户都能够轻易地将这些图形关联于有关装备的数据，这些装备被显示在关联于这些功能区域的图形视角中。可以理解，系统级支持层44可以被用于向每个功能区域46-49的多个应用程序，以及向不同功能区域46-49的不同应用程序等提供图形及数据库支持。 

仍参考图1，系统级支持块44可以通过使用用户界面60或附加的工作站被执行，该用户界面60可以被连接到每个工作站20-23。工作站60通常可以存储图形编辑器50及数据库52，在必要时还可以存储其他元件54，56及58。此外，通过数据总线24，不同的有线或无线通信连接(如图1中的虚线所示)或其他任意需要的方式，工作站60可以被通信地连接到工作站20-23。在如图1所示的配置中，工作站60存储并执行显示编辑器50，从而使得用户能够创建包括子元件的组合形状以及其他组合形状，并将这些形状划分为一个或一个以上的图形显示或显示模块。于是，这些显示模块可以被存储在可用的数据库52中，被如图2所示的各种功能块46-49所存取及使用，并被执行在不同的工作站20-23上。然而，基于说明的目的，系统级块44与功能级块46-49的功能是以被执行 于图1所示的不同或分离的工作站20-23及60上进行说明的，可以理解，任意或所有关联于任意这些不同块的应用程序可以在过程工厂10内或关联于过程工厂10的相同或不同的工作站或其他的计算机上执行。因此，图形编辑器50可以被存储并执行于任意的这些其他的工作站20-23或其他关联于工厂10的计算机上，而并不需要是孤立或分离的计算机。 

如上所述，图2的系统级层44执行系统级显示及数据库对象，其可以被用在各种功能环境中并提供较高级显示能力。一般而言，在图2的系统级44创建的显示对象可以按照图形元件与图形显示进行分组。图形元件通常是关联于工厂中特定物理实体的显示对象，该物理实体例如是硬件设备，诸如阀，传感器，泵，控制器，容器罐，反应器，燃烧器，导管，导管配件，过程的装备，等等，或者是关联于工厂中的特定逻辑实体的显示对象，该逻辑实体例如是控制算法，SOP文档，MSDS文档，报警，功能块，功能块参数，过程控制模块，装备模块，过程控制模块步骤，过程控制模块切换，过程控制模块动作，过程控制系统程序，过程控制系统节点，等等。图形显示通常由一组互连的图形元件组成，并被用于表示工厂中多组复杂的逻辑和/或物理实体并对其进行建模，例如回路，单元，区域等，该图形显示还包括不同硬件单元间的互连。然而，图形显示还可以表示工厂中特定物理和/或逻辑实体并对其进行建模，例如面板显示，细节显示，主要控制显示，用户定义显示，诊断显示等，例如每个实体可以有关于工厂中的特定实体，例如设备。图形元件可以由多个子元件组成，而这些子元件本身可以是图形元件。例如，设备面板图形显示中的设备图形元件可以包括一个或一个以上的有关于关系的图形元件或与设备相关联的过程控制标签。此外，图形显示可以包括图表，曲线图以及其他数据，这些数据由工厂提供，由其他应用程序提供，例如工作站20-23与60上运行的诊断及事务应用程序。每个图形元件与图形显示可以关联于特定的图形元件标识，该图形元件标识唯一地标识图形元件或图形显示。接下来会说明，操作者显示或人机界面(HMI)可以要求使用图形元件标识的特定的图形元件和/或图形显示，从而得以显示有关于过程控制实体的信息，这些过程控制实体有关于图形元件或图形显示。 

一般而言，物理和/或逻辑实体间的关系可以逻辑地和物理地存在于不同级，上文已公开了一些这样的例子。更具体地，逻辑和/或物理过程控制实体间具有互连。在工厂配置，过程控制配置，操作者显示配置或其他配置时，可以创建许多这种关系。此外，一些关系可以由操作者创建，可以在运行时刻由HMI或过程控制系统所创建，还可以被推入下面将要说明的运行时刻或运行关系仓库。正是由于一旦建立了配置，关系就可知了。例如，在工厂配置时，层级间(hierarchical level)(例如，工厂到区域，区域到单元，单元到回路，等等)的关系，以及横向间的关系(例如，区域到区域，单元到单元，等等)均可知。另一示例中，在过程控制配置时，设备，功能块以及控制算法间的互连及关系(例如，控制算法到包含的功能块，控制算法到现场设备，过程中前面/后面的装备，过程报警到设备报警，等等)可知。又一示例中，在操作者显示配置时，可以建立图形元件及图形显示间的关系，以及图形元件/显示与过程控制元件(例如，控制算法到面板显示，设备到诊断显示，设备到面板显示，等)间的关系。也就是说，各种图形元件及显示被预先建立在操作者显示中，以表示工厂或过程控制系统或控制策略的一部分。然后在操作者显示中设置链接以建立图形元件和/或图形显示间的导航链接。在许多情况下，这些链接是被直接加入的(例如硬式编码)。进一步地，甚至在配置之后，仍可以应用关系的更新，特别是在关系被更改的场合下。例如，配置中的更改可以导致添加、删除关系，将对象移至新的父类，等等。因此，容易理解，在配置时，许多关系可以存在和/或创建于过程控制系统或工厂中，而这些关系扩展到各种不同级，并扩展在不同的物理与逻辑实体中。 

进一步地，在配置期间建立的关系通常是静态的，特别是一旦工厂或过程控制系统处于运行状态下。也就是，一旦被建立后，关系并不变化，除非工程师或其他适合人员更改配置。这些关系通常存储在各种配置数据库中，例如过程控制系统配置数据库，工厂建造数据库，等等。 

配置分布式过程控制系统涉及许多方面，包括，但不限于，I/O，控制策略，分批，用于过程控制的对象连接及嵌入(OLE)(OPC)集成，历史，显示，等等。配置系统，以及基础数据库，提供用于将整合方案 配置于过程控制系统对象的工具及基础结构。配置系统，例如由位于德克萨斯奥斯丁的Fisher-Rosemount Systems，Inc.销售的DeltaV^TM，以及配置系统应用程序，例如由位于德克萨斯奥斯丁的Fisher-RosemountSystems，Inc.销售的Explorer，Control Studio，Recipe Studio，GraphicsStudio以及UserManager，被用于配置整个过程控制策略，显示，I/O，报警策略，历史及事件，用户及其职责，以及过程控制系统的每个其他部分。 

除了在配置期间建立的关系，还可以按照过程控制配置或操作者显示配置来建立其他关系，这些关系对于工厂运行是有用的，对于操作者显示的用户也是有用的。例如，终端用户可能需要提供附加配置以在设备与该设备的标准作业程序(SOP)间建立关系，在工厂装备与按材料安全数据手册(MSDS)提供的流过的材料间建立关系，或在设备与关于该设备的操作者记录间建立关系。尽管在配置时可能并不明显，但终端用户可能发现这些关系对于工厂或过程控制运行有用，甚至很重要，特别是使用操作者显示或其他HMI时。因此，在此所述的关系模式及API可以被发布，并且这些关系可以以电子表格(例如，Microsoft Excel电子表格)或其他机制的形式建立或规定，并存储在附加的数据库中。 

这里所述的各种关系还可以是双向的(例如，控制算法到设备，设备到控制算法)。也就是说，下面将会进一步说明，当关系被用于在HMI中由一个过程控制实体的图形元件或显示向另一个过程控制实体的图形元件或显示的导航时，该导航可以双向进行(例如，层级间上下移动，横向地前后移动，等)。 

关系还可以通过改变分离度的形式存在。例如，在层级关系中，可能存在有祖父类到孙类关系，曾祖父类到曾孙类关系，等。在更多的横向关系中，可能存在加一跳(“plus-one hop away”)关系，例如控制模块-现场设备-现场设备定义-诊断显示。 

图3大体地示出了记录关系(包括配置的以及终端用户定义的)并使得关系为用于导航的HMI可用的技术，从而可以基于关联于正确的图形元件或图形显示的唯一的过程控制标签生成显示。更具体地，过程控制实体具有唯一的过程控制标签，例如设备名称，控制回路，等等。鉴 于操作者显示可以被用于展示关于特定过程控制标签或控制标签组(例如，操作者显示可以被用于展示设置点，过程变量，报警以及其他过程结果)的信息，这些过程控制标签还可以被用在操作者显示中，通过使用过程控制标签间的关系来建立操作者显示中的导航链接。也就是，在过程控制标签唯一地标识过程控制实体的情况下(或者在过程控制标签中至少唯一地标识实体)，操作者显示能够使用过程控制标签间的关系来驱动图形元件或显示间的导航，而这些图形元件或显示关联于标签所表示的过程控制实体。 

参考图3，HMI 100从关系存储器102提取或接收关系值参考列表，关系存储器102中包含有从不同配置数据库中得到的关系，这些数据是通过发布步骤(如箭头所示)被推入到关系存储器102中的，该发布步骤从配置数据库中获取数据并将数据推入关系存储器102。各种配置数据库可以包括，例如，过程控制配置数据库103及各种电子表格106(可以是终端用户特定的)或其他用户定义的关系数据源，以及工厂建造数据库，顾客特定的数据库，或任意其他存储关系数据的数据源。许多用于过程控制配置数据库103的数据可以由过程控制环境提供，类似于诸如Emerson过程管理销售的DeltaVTM Explorer的编辑器104。可选地，数据可以通过配置数据库/电子表格106由第三方应用程序推入关系存储器102。就其本身而言，关系存储器102充当了关系值参考的库，其中具有基于从各种关系数据源103，106接收到的关系数据所得到的关系值参考。类似于用于过程控制的对象连接及嵌入(OLE)(OPC)数据源，关系被HMI所调用，该HMI从关系存储器102中读取关系。 

关系存储器102可以起到运行时刻或运行关系仓库的作用，并且可以执行于一个或一个以上的存储器和/或一个或一个以上运行HMI的工作站的本地数据库或者远程数据库上。在一个示例中，关系存储器102作为关系数据服务器扩充(DSE)参考运行，其可以是位于执行HMI的工作站本地。反过来，关系DSE可以与关系服务器通信，该关系服务器与一些工作站的各自的关系DSE通信。该示例会接下来进一步说明。然而，在另一示例中，关系存储器可以被实施以服务于多个工作站和多个HMI。 

一般而言，关系值参考定义逻辑和/或物理过程控制实体间的关系。在实体由唯一标识该实体的过程控制标签标示的情况下，基于过程控制标签间的关系，关系值参考定义了实体间的关系。例如，具有过程控制标签FIC101的用于控制模块的关系值参考可以引用与另一实体的关系，例如具有过程控制标签FY101的现场设备。关系值参考还可以定义控制模块FIC101与现场设备FY101间关系的细节，例如实体类型(例如，控制模块)，相关实体的类型(例如，现场设备)，以及关系的属性(例如，子类)。 

通常地，关系值参考的格式可以以数据及元数据提供，下面提供了一个示例： 

数据： 

标签-过程控制实体的特有名称； 

标签类型-例如，模块，设备，标准作业程序 

相关标签类型-标签类型 

相关标签-特定标签关系 

元数据： 

标签类型 

关系类型(例如，子类，父类，结合(association)) 

基数(0-1，1，0-多) 

相关标签类型 

标签数据可以被作为过程控制实体的标识提供。正如上面所引用的，标签数据通常是特定实体的过程控制标签，该过程控制标签在过程控制标签的范围内唯一地标识过程控制实体。例如，描述用于控制模块的关系的关系值参考可以使用该控制模块的过程控制标签FIC101。对于大多数实体，过程控制标签可以在配置前或配置时提供，但许多过程控制标签也可以在定义附加关系时由终端用户提供。例如，参考图3，用户可以为各种文档定义过程控制标签，例如标准作业程序文档(例如，SOP1.doc，SOP2.doc，等等)以及材料安全数据手册文档(例如， MSDS1.doc，MSDS2.doc，等等)。 

标签类型数据及元数据通常是指对象类型的定义。例如，FIC101的标签类型是“模块”，而其描述可以是“单元1中的流程回路(flow loop)”。正如前面所指出地，过程控制实体可以是物理或逻辑过程控制实体，上面已公开了一些示例。下面要进一步讨论特殊示例，包括模块，设备，控制算法，标准作业程序文档，MSDS文档，等等。因此，标签类型可以引用这些描述作为部分的关系值参考。 

相关标签数据是指涉及关系的其他过程控制实体的标志。换言之，相关标签数据是关系值。例如，相关标签可以作为相关实体的过程控制标签提供，其在过程控制标签的范围内唯一地标识过程控制标签。例如，在定义控制模块FIC101与设备的关系时，相关标签可以使用该设备FY101的过程控制标签。就其本身而言，关系值参考标识涉及被定义的关系的实体。尽管可预期地，对于一个过程控制实体，关系值参考可以指一个以上的关系(例如，模块FIC101与设备FY101间的关系，模块FIC101与面板Loop_fp间的关系，模块FIC101与工厂区域AREA_A，等等)，本公开是分别地指示每个关系，因而每一关系被提供了单独的关系值参考，即使同一过程控制实体涉及多个关系。例如，涉及控制模块FIC101的每个关系被提供了一个关系值参考。在另一示例中，一个实体与多个实体间的多个关系被提供了一个关系值参考，例如一个模块与一些关联于该模块的一些设备间的关系。 

类似于标签类型数据与元数据，相关标签类型数据与元数据通常是指由相关标签数据标识的过程控制实体的说明，该相关标签数据与标签类型标志的过程控制实体有关。也就是说，在关系值参考描述控制模块(具有标签“FIC101”及标签类型“控制模块”)与设备(具有相关标签“FY101”)的关系的情况下，相关标签类型描述了该设备(例如，“现场设备”)。就其本身而言，相关标签类型引用相关过程控制实体的描述作为部分关系值参考。 

关系元数据的类型是指过程控制实体间的关系的描述。正如前述，物理和/或逻辑过程控制实体间可以定义各种类型的关系。这些关系可以是层级(例如，子类，父类)或横向(例如，过程中的前/后)，以及双 向和一个以上的分离度(例如，控制模块“FIC101”-设备“FY101”-MSDS文档“MSDS1.doc”)。在这里公开的示例中，关系类型是指由相关标签标识的相关过程控制实体与由标签标识的相关联过程控制实体间的关系。例如，在用于控制模块FIC101的描述了与设备FY101的关系的关系值参考中，该设备是该控制模块的子类。然而，关系的类型还可以反向地定义，以使得在上述示例中，关系值参考中的关系类型存储为“父类”。 

基数是指关联于指定标签、标签类型以及相关标签类型组合的实体的数量。例如，FIC1/模块/控制器的基数为1，(即，准确地1个控制器)，而FIC/模块/设备的基数可以为两个或两个以上(即，关系可以涉及多个设备)。基数可以被用于验证关系仓库中关系数据的完整性，还提供了关于是否会返回单独值或值的矢量的指示。 

下表提供了关系值参考数据，以及关系类型的示例。 

  标签   标签类型   类型   相关标签类型   相关标签   FIC101   控制模块   子类   现场设备   FY101   FIC101   控制模块   横向   面板   Loop_fp   FT103   现场设备   横向   诊断FP   AMS_Valve_fp   PT1304   现场设备   横向   诊断FP   AMS_Transmitter_fp   FIC101   控制模块   子类   块使用   FIC101/PID1   FIC101/PID1   功能块   横向   块定义   PID   PID   FB定义   横向   面板   pid_fb_fp   FIC101   控制模块   父类   工厂区域   AREA_A

数据的前三栏(标签，标签类型，相关标签类型)构成了关系密钥，而数据的第四栏(相关标签)用作关系值。正如前面所解释地，过程控制实体可以具有许多与不同过程控制实体间的关系。例如，控制模块 FIC101可以具有与面板的关系(例如，Loop_fp)，与功能块的关系(例如，FIC101/PID1)，与区域的关系(例如，AREA_A)，等。在一些情况下，过程控制实体可以具有一个以上的与其他过程控制实体间的关系。例如，控制模块FIC101可以具有与设备FY101间的多个物理或逻辑链接(例如，控制，诊断)，以使得与该设备(FY101)的每一链接都是分别的关系(例如，FY101-A，FY101-B)。也就是说，对于一个关系密钥其有多个关系值。可选地，正如前面所说明地，过程控制实体可以具有与多个过程控制实体的多个关系，例如一个模块具有与多个设备的关系。尽管所希望的是对于任意一个图形显示的关系，其数量是相对小的值(例如，小于或等于10)，但是仍有可能单独的一个关系结果可以包含100个或更多个值的矢量，例如一个区域中的控制模块。因此，相关标签用于唯一地标识过程控制实体(例如，FIC101)与另一个过程控制实体(例如，FY101)间的每个特定关系。下面提供了关系密钥与关系值的示例，其中FIC101是控制模块标签，FY101-A与FY101-B是现场设备标签而Loop_fp是面板显示标签： 

这些值通常是关系存储器102中的字符串或者表示为字符串。也就是说，关系被表示为共同可用的字符串结果及单独值(或值的矢量)。仍参考图3，可以看到关系源，例如过程控制配置数据库103与终端用 户定义电子表格106，该关系源包括关于这些关系的数据。每个数据库可以包括关于过程控制系统或过程工厂中各种实体的数据，以及关于与该实体相关联的其他实体的数据。例如，过程控制配置数据库103包括关于控制模块108的数据，以及与例如块110与设备112的控制模块有关的过程控制实体的列表。类似地，电子表格106包括关于控制模块114的数据，以及与每个模块有关的过程控制实体的列表，例如SOP文档116及MSDS文档118。如图3所示，每个过程控制实体根据其关联的过程控制标签来标识。 

图4大体地示出了可以提供配置关系的场所的另一种方式，或者在一些情况下可替换的方式，借以使得用户在配置控制策略时能够定义附加的关系。这种技术可以被用于避免使用电子表格来管理关系，正如前面参考图3所述的。具体地，在由终端用户配置控制策略的过程中，可能有必要，或者需要定义附加的关系，这些附加的关系超出了在操作者系统、过程工厂或过程控制系统配置期间已定义的关系。一般而言，过程控制系统配置可以被扩展到允许由用户使用，例如，过程控制环境来定义附加的关系，该过程控制环境例如为Emerson过程管理销售的DeltaV^TM Explorer。 

参考图4，HMI 120与关系存储器122也以类似图3所述的方式被提供(数据)。此外，过程控制环境124可以被用于用户定义的关系，其可以向关系存储器122中推入数据并占据关系存储器122，并以部分配置的形式存储在配置数据库126中(在该例中，仅为了说明，与过程控制环境124分开表示)。在一个示例中，配置服务被用于从配置数据库126中拉出数据，并将数据推入关系存储器122中。通过将过程控制配置扩展到包括终端用户定义的关系，终端用户能够建立与原本未被包含在初始配置中的过程控制实体的导航链接。在保持与上述关系数据的描述一致的情况下，如图4所示，用户可以定义与有关于所关联的标准作业程序(SOP)文档或MSDS文档的关系。也就是，用户能够定义特定于终端用户的新的关系，并且这些关系并不是在过程工厂配置或操作者显示配置期间所预料到的。例如，终端用户可以定义控制模块128与SOP文档，MSDS文档，过程中的后一模块以及过程中的前一模块间的关系。 每个这些相关过程控制实体都根据相关标签类型130以及对应于关系值132的相关标签进行标识。此外，当导航作为关系数据的主要用途时，将关系罗列到显示上还是有用的。例如，在模块面板上，可以显示与该模块相交互的设备的列表，其中该列表可以包括关于这些设备的例如设备状态的细节以及链接到该设备的面板的超链接。 

图5示出了示例的过程控制环境124，包括含有过程控制浏览器图像140的显示。过程控制浏览器图像140，命名为OBJECT EXPLORER，可以是图形用户界面，应用窗口，等等。过程控制浏览器图像140显示了以层级结构组织的过程控制实体142。这些过程控制实体142可以包括，但不限于，任意这里所述的逻辑和/或物理过程控制实体。例如，过程控制实体142可以包括一个或一个以上的过程控制系统，工作站，控制器，数据卡，装备，现场设备，SOP文档，MSDS文档，等等。过程控制浏览器图像140使得终端用户能够整理和/或浏览过程控制系统中的实体，包括其间的关系，而被选定的过程控制实体的关系被显示在朝向右侧的窗口中。在该例中，过程控制系统SYSTEM 01包括WORKSTATION 01，WORKSTATION 02，CONTROLLERS文件夹，以及DEVICES文件夹。WORKSTATION 01和/或WORKSTATION 02可以包括SOP和/或MSDS文档。CONTROLLERS文件夹包括CONTROLLER 03，CONTROLLER 07，以及数据卡CARD SIP01。DEVICES文件夹包括具有VALVE V 102，TANK T455以及PUMP P3211912的过程控制装备。此外，DEVICES文件夹包括PRESS.TRANSMITTER PT 101。PUMP P321144可以对应于图1中的泵112，CONTROLLER 03可以对应于控制器106，WORKSTATION01可以对应于工作站102，PRESS.TRANSMITTER PT 101可以对应于现场设备110a。用户可以点击进入和/或打开任意实体以查看和/或编辑配置信息，数据源信息，地址信息，设置信息，关系信息，等等。在申请日为2008年3月26日，标题为“Methods and Apparatus to Create ProcessControl Graphics Based on Process Control Algorithm Information”，申请号为12/055,896的美国专利申请中还可以找到关于过程控制环境的进一步公开信息。 

图6示出了图像编辑器50的示例的屏幕显示，该图像编辑器50可 以被用于创建或修改过程控制实体的一个或一个以上的关系，从而控制在HMI运行时刻的导航行为。在过程控制系统配置期间，或操作者显示配置期间，图形编辑器50可以被系统设计者使用。然而，图形编辑器50还可以被终端用户使用，例如，在控制策略配置期间或其他配置环境期间。 

编辑器50，被表示在创建容器罐的过程中，该过程最终被用于在图形显示中示出例如过程工厂的反应器部分，该编辑器50包括主编辑区域152，托盘视角154，元件层级区域156，以及参数定义区域158。主编辑区域152为用户或设计者提供了工作区域，该工作区域用于定义或创建组合形状160从而定义组合形状的视觉属性，在该示例该组合形状为容器罐，并且该工作区域还用于将组合形状整理并配置进图形显示中，例如反应器。一般而言，由元件编辑器50创建的组合形状160可以由一个或一个以上的子元件162或各种以预定方式一起设置或分组的形状组成。子元件还可以是组合形状，以使得单独的组合形状可以包括一个或一个以上“内装的”组合形状作为子元件。例如，组合形状可以包括圆形、线形、点、多边形、正方形、矩形、三角形、或其他图形形状作为子元件。图6所示的反应器图形显示中的容器罐组合形状160是这种组合形状的一个示例，其中包括多个子元件162。一个或一个以上的子元件可以是组合形状，例如，“容器罐”组合形状的“搅拌器”子元件可以由一些子元件组成。在以这种方式定义时，每个组成组合形状160的不同形状可以应用或关联于分别的动作或活动。当然，组合形状可以包括更复杂的艺术再现。为了定义或建立组合形状，用户或设计者可以向主编辑区域152中添加任意数量的子元件或其他组合形状，并以任意需要的方式对其进行分组。在申请日为2009年3月13日，标题为“ScalingComposite Shapes for a Graphical Human-Machine Interface”，申请号为12/403,812的美国专利申请中还可以找到关于组合形状以及用于创建与缩放组合形状的技术的进一步公开信息。 

组合形状可以包括许多可以在图6示出的配置期间(即，创建组合形状)定义的参数。在一些实施例中，参数可以关联于组合形状的缩放行为，如参数定义区域158所示。在参数定义区域158中，例如，组合 形状(在该示例中的容器罐)的参数可以被配置来读取一份关系数据。例如，参数定义区域158可以列出由用户设置的与容器罐有关系的过程控制标签，例如反应器中的过程控制元件，容器罐是其中的一部分。过程控制标签因而可以被用于建立到由过程控制标签标识的过程控制实体的导航链接，由此驱动HMI生成连接到代表这些相关过程控制实体的图形元件以及图形显示的链接。 

一旦被创建后，组合形状为实际对象(actual object)定义图形表示，该实际对象可以在运行期间被作为PGXML，XAML，或WindowsPresentation Foundation(WPF，曾被命名为“Avalon”)控件(control)运行，这些都是由 提供的熟知的控件，并且由于这些控件是基于对象的，可以很容易地运行于标准 类型显示中，并且可以被转移到不同的显示环境中。在组合形状被使用于运行环境时，这些对象可以被显示在屏幕或显示上。组成组合形状的形状或子元件162可以被表示在层级区域156的组合形状层级中。在如图6所示的配置时间环境中，用户可以将组合形状的每个子元件关联并定义各种参数，如下所述。 

在编辑器50中，托盘视角154包括一些可以用于创建组合形状160的基础元件。例如，托盘视角154包括一组基本UI(用户界面)元件，例如按钮，文本框，滑动条，旋钮，等等，还包括一组基本面板以及一组基本形状。被定义的面板可以提供用于各种子元件的容器，并且可以赋予一个或一个以上配置或运行时刻行为给包含的子元件。例如，各种面板可以包括缩放画布面板(scaling canvas panel)164，该缩放画布面板164具有画布面板的功能，该画布面板具有附加的能够在不扭曲组合形状160的子元件的情况下调整组合形状160尺寸的功能。组合形状160可以选自托盘视角154并被拉到编辑区域152中。更进一步地，托盘视角154中的子元件以及组合形状可以包括ISA(美国仪器协会)标志，发射器标志，阀标志，PI&D图标志以及其他控件标志等或任意其他所需的形状，所有的这些都能够用于建立组合形状。 

通过层级视角或树形结构，元件层级区域156提供了关联于主编辑区域152中形状160的部件。在图6的示例中，层级区域156展示了在 主编辑区域152中定义的组合形状160包括矩形及椭圆形的子元件或原始值162，和搅拌器组合图形的子元件以及其椭圆形与矩形子元件。当然，层级区域156中示出的子元件仅基于说明目的，因为图6中示出的形状160包括比图示更多的子元件。虽然图6中并未示出，层级区域156可以包括定义用于形状160的、活动、动作以及其他显示特性的指示，例如文字，可视触发等。 

参数定义区域158，示出了当前为编辑器50中的组合形状160所定义的所有参数，包括固有参数。在配置过程中，如果反应器被选择了，参数定义区域即列出与反应器具有关系的过程控制实体。更具体地，参数定义区域158可以列出参考密钥的路径语法，或者可选的参考值，由此将图形元件或显示与关系值参考关联。再具体地，图形元件或显示被存储并由唯一的图形元件标识所标识，该图形元件标识与参数定义区域158中定义的适合的关系值参考相关联。 

正如下面所要进一步说明地，关系DSE可以与由定义区域158配置的关系参数进行交互。被配置的关系参数与关系DSE的逻辑可以允许在配置环境或运行时刻环境的HMI中生成关系。例如，在用户创建将要被存储在组合图形库中的各种组合图形160，或者创建包括一个或一个以上组合形状的图形显示的配置期间，用户可以配置哪个关系将要被使用，以使得由该组合形状表示的过程控制实体可以理解为与另一过程控制实体相关联，该另一过程控制实体可以由其他组合形状或其他图形元件或显示所表示。而且，在运行期间当用户打开或使用操作者显示时，基于关系，用户或操作者被由一个图形元件或显示导航到另一个图形元件或显示。 

一旦关系参数在配置期间被存储及设置，被配置的图形元件或组合形状可以被存储在组合形状库，在配置HMI时该组合形状库被在配置期间使用，或者在HMI中被在运行时刻使用。应注意到，根据图形元件或显示的关系参数定义关系并不意味着关系，更不用说由此创建的导航连接，被硬式编码到HMI中。相反地，在HMI运行期间，在由关系存储器得到的关系值参考被关联于并被绑定于图形元件/显示时，关系参数的使用是将图形元件或显示(由图形元件标识所标识)关联于其他图形元 件或显示(也是由图形元件标识所标识)。就其本身而言，HMI中的导航仍可以部分地，主要地或全部地由数据驱动。 

除了使用用于驱动HMI的关系数据来填充关系存储器，HMI的运行时刻性能还可以通过将关系数据复制到每个操作者工作站来加强。一般而言，这使得在不依赖其他工作站，中央工作站或服务器的情况下，在运行时刻数据为操作者工作站高度可用。参考图7，主关系存储器170可以填充有关系值参考，这些关系值参考基于从上述各种关系源得到的关系数据。就其本身而言，主关系存储器170可以作为关系值参考的中央库或者主库。定期地，关系值参考可以被分配并复制到每个工作站172a-172d各自的本地关系存储器174a-174d。这可以通过各种方式实现，包括来自本地关系存储器174的定期的或应用程序驱动的请求，或者从主关系存储器170定期推出数据的方式。 

此外，复制到本地关系存储器174的关系值参考可以取决于工作站的功能或用户。例如，复制可以被限制于用户的或工作站的控制范围内的那些关系值参考。也就是说，只有涉及处于用户或工作站控制下的过程控制实体的那些关系可以被复制到相关联的关系数据仓库。不处于用户或工作站控制范围内的过程控制实体及其关联的关系不可以被复制。在另一示例中，仅限于用户的或工作站利益范围内的那些关系值参考可以被复制。也就是，可能位于用户的或工作站控制范围外，但仍然是用户或工作站所利益相关或有用的关系。这种示例包括：当相应的控制范围限于区域的特定单元时的该区域内的报警，或者当相应的控制范围限于运行时的维护活动。在另一示例中，复制可以扩展到过程控制系统或过程工厂中的所有关系。 

通过向每个工作站的本地关系存储器复制关系值参考，工作站不依赖于中央工作站或服务器的是否可用或是否运行。此外，由于这些关系是本地的且静态的，对例如SOP或MSDS的外部文档的获取并不依赖于与控制器的通信。当发生与控制器通信失败时，操作者仍可以获取SOP文档名称，甚至SOP文档本身(如果网络可用或者文档是本地存储的)，这在通信失去时可能会有如何进行的说明。 

一旦来自关系源的关系数据被用来以关系值参考填充关系存储器， 并且一旦图形元件与显示被配置后，在运行期间HMI可以使用获取运行时刻数据的类似语法而从关系存储器中获取关系数据。在一个示例中，这些关系可以通过作为部分路径的关系DSE获取。下表提供了路径语法的一个示例： 

  路径语法   说明   //FIC101.Device[0]   获取第一(主要)设备   //FIC101.Device   获取所有相关于这个控制模块的设备   //FIC101.Faceplate   获取FIC-101的面板

在HMI 100中，关系数据可以被用于驱动图形元件与图形显示间的导航，由此控制被显示的内容。也就是说，通过使用关系，HMI可以以数据驱动，因为在系统运行时关系是确定的，而且通常在运行时不会发生配置变化。通过确定关系，图形元件和显示在运行时被添加到操作者显示中。因此，关系数据源103，106以及关系存储器102会为相同标签及类型返回结果，以使得在HMI上可以得到一致的用户体验。例如，每次点击用于给定过程控制标签的HMI面板上的按钮可以导致相同的动作。就其本身而言，HMI 100中的导航及显示至少部分地数据驱动，这不同于将链接硬编码到HMI和/或在运行期间使用必要模块，这在一些情况下可能影响控制性能(例如，将导航耦接到控制器或运行时刻)。 

一般地，通过重用过程控制系统中一部分的公共显示，例如使用用于许多模块的相同显示，而不是为每个模块创建一个新的显示，关系数据，特别是关系值，可以被用于动态地创建导航链接。例如，如果控制模块的图形显示关联于一个装备，例如现场设备，该显示可以描述这个装备。如果现场设备使用其本身的显示(例如，面板)，HMI 100可以调用脚本来打开该相关面板。通过使用这个示例，包含有表示现场设备的图形元件以及表示该现场设备与另一过程控制实体，例如面板，间关系的相关图形元件的图形显示被关系数据驱动，以从现场设备导航到 HMI中现场设备的面板。还有可能显示相关现场设备的过程信息，例如状态模式或警示。由于HMI 100能够使用来自关系存储器102的关系数据，对于HMI 100而言没有必要从特定过程控制系统运行时刻获取特定的关系数据。因此，关系数据较容易获取，甚至在过程控制系统不可用的情况下。 

过程控制实体间的关系还可以被图形地表示在HMI 100中。例如，过程控制实体的图形显示或图形元件可以被配置用于显示附加图形元件，或关于图形元件的子元件(例如，按钮)，以使得用户可以被导航到相关过程控制实体的图形显示或图形元件。此外，HMI 100可以向用户呈现附加选项，工具条，等等。这些关系可以被用于允许显示可选选项到图形显示上，例如附加菜单项目(文字菜单及应用程序)以及工具条项目，而且可以被用于允许显示可选信息，例如表示过程工厂中当前过程值的功能块的控制参数列表。可选选项及信息可以通过与图形元件及图形显示相同的方式被关系数据所数据驱动。例如，显示可以使用关系以创建由模块使用的设备的列表。能够在运行时刻提供模块名称，而基于模块名称列表会变化，其中相关设备的列表可能因模块而异。另一个示例是与特定控制器交互的设备的列表。一旦提供/生成了列表，可以在运行时刻读取过程数据(例如，设备状况)，并且可以显示该信息。这避免了为每个模块创建新的，唯一的显示，或为每个控制器创建新的，唯一的显示。显示技术(例如，使用多个实体的公共显示)的这些类型可以使用例如脚本来实现。 

结合图8，详细说明关系数据，或更具体地说，关系值参考，是如何驱动HMI 100的。具体地，为了在运行时刻使用关系以驱动HMI，关系数据服务扩展(DSE)180被作为一种运行机制提供，该机制用于使用各种过程控制标签间的关系来允许可选信息被表示在显示中，在显示间导航，表示附加菜单项目，工具条项目以及另外来驱动HMI的导航与显示。 

一般而言，关系DSE180可以是每个工作站本地的，以使得关系DSE运行于操作者环境中并与运行时刻环境中的关系服务器182通信。关系服务器182可以作为关系存储器或主关系存储器，或者另外提供连接这些存储器的通道。关系DSE180以及关系服务器180可以通过API的通 信协议进行通信，例如Windows Communication Foundation(WCF)界面184，其可提供一致的远程客户及网络策略的支持。这可以是关系DSE提供的已发布的界面(或者界面组)，以向操作者环境提供关系值参考。 

关系DSE 180大体地由两部分构成：运行在操作者环境过程的环境中的组件，以及运行于提供下层关系通道的服务的背景中的其他组件或过程。在用户会话过程与服务器过程间使用WCF界面184可以允许两个过程都可以驻留在相同或不同的计算机上。 

图8实质是宏观数据流示意图，该示意图表示了关系值参考到图形元件或显示的流程，并提供了关系DSE提供功能的概览。也就是说，该视图表示了大体的流动，但不应认为表示了线索或过程。数据流模式大体地效仿其他已有的数据读取及订阅模式。然而，大体上读取及订阅的关系值参考是工作站本地的。 

当HMI初次被载入时，或者HMI的操作者环境显示初次被载入时，关系DSE 180可以通过WCF界面184从关系服务器182接收关系值参考及相关图形元件标识的列表。这些关系值参考中的每一个都可以被以字符串表示，该字符串提供了足以定位单独关系值的细节。正如前述，关系值参考通常地作为密钥/值对提供。这些值通常是关系服务器182中的字符串或者被表示为关系服务器182中的字符串。关系DSE 180绑定或链接到这些来自关系服务器182的每一个值。 

现在参考图8，形状用户界面，例如图形编辑器50，订阅186关系DSE 180以接收关系值参考，或者至少将关系值参考发布到形状数据缓存中。反过来，关系DSE 180可以订阅188关系服务器182或其他关系存储器以接收关系值参考。关系服务器182询问190关系存储器以取得关系值参考。在另一示例中，关系服务器182可以询问关系源以取得关系数据并由此形成关系密钥/值。 

关系值参考被返回192给关系DSE 180。关系DSE 180可以通过将DSE缓存更新194来缓存关系值参考，从而为更快或更有效地获取关系值参考。关系DSE 180还使用关系值参考来更新196图形编辑器缓存。之后，关系值参考被与图形元件/显示的图形元件标识绑定198。 

绑定198，其可以是静态或固定的绑定，定义了图形元件/显示的参 数或性质被绑定到关系值参考的方式，更具体地，在图形元件/显示作为运行时刻环境中的部分显示实施时，其与在运行时刻环境中的关系密钥关联的关系值参考。一般地，每个图形元件/显示的绑定198建立了图形元件/显示关联到工厂环境中别处所定义的一个或一个以上的实体或数据元件的方式，因而定义了运行时刻环境与图形元件间的界面，并定义了操作者环境中的导航。 

一旦被创建后，图形元件及图形显示可以被绑定并执行在运行时刻环境中，例如，图1的工作站20-23中的任意上的运行时刻环境。具体地，在图形元件或图形显示被作为类对象创建并存储在数据库52或缓存(如图8)中之后，该元件或显示会被实例化为实际运行时刻对象并且可以被执行在运行时刻环境中。例如，关系DSE可以将对象实例化为Dynamic Language Runtime(DLR)脚本200。实例化过程填充在过程工厂或过程控制系统的对象中定义的绑定，其中该对象可以使用一个或以上的拆分表格(resolution table)来实现，该拆分表格通过读取202DSE值缓存来装载适合的关系值参考，从而提供过程工厂中以及工厂10内显示设备上运行的图形对象中的过程控制实体间的特定连接。 

图形元件，或图形显示可以被复制或实例化，并被载入运行时刻机器以接入运行时刻环境。在一个示例中，显示对象仅可以当被调用时或被实际执行在运行时刻机器时被绑定到运行时刻环境上，在这里被称为运行时刻绑定。也就是说，每个被实例化对象的拆分表格仅可以在显示对象实际运行或执行在运行时刻计算机时被填充或绑定到运行时刻环境。因而，显示对象可以在对象实际运行于运行时刻计算机上时被绑定到运行时刻环境，这意味着显示对象可以以观察这些对象所创建的显示的、用户活动所定义的方式，间歇地连接到运行时刻环境。具体地，这些对象可以在其被要求观察时绑定到运行时刻环境上，并且可以在用户不再观察时被解除绑定或释放，例如当用户最小化或关闭在其中这些对象提供显示的屏幕。 

显示对象因而可以是除了可以被联系或连接到在过程工厂环境中或过程工厂环境中运行的任意应用程序所定义的其他对象或数据结构的对象之外的，在孤立环境中创建的对象，即，配置环境，包括，例如，任 意控件，模拟，维护，或配置环境中定义的对象，数据结构，应用程序，等等。 

此外，一旦被创建后，通过在拆分表格中定义的关系值参考，显示对象可以被直接绑定到物理或逻辑过程实体。当需要时，关系DSE 180可在运行时刻从关系服务器182读取204关系值参考，反过来，关系服务器182响应于读取请求而查询206关系值参考。 

尽管在这里描述了一些关系的类型及示例，不同关系可以具有不同的关键程度或重要性。就其本身而言，通过关系DSE与关系服务器赋予这些重要关系以优先级。重要关系的示例可以包括： 

·模块到给定类型显示 

·模块到面板显示 

·模块到细节显示 

·模块到基本控制显示 

·模块到用户定义显示 

·装备的父类装备与控制模块，单元模块，过程单元，区域或程序 

·扩展参数到容器(模块，显示或块) 

·之后的/之前的关系(过程流程中) 

·模块到之后/之前模块(装备及控制) 

·单元模块到之后/之前单元模块 

·过程单元到之后/之前过程单元 

·区域到之后/之前区域 

·父类或包含的项目(例如，模块到单元模块) 

·导航到第一子类(过程流程中) 

·区域到第一单元 

·单元模块到第一装备模块 

·装备模块到第一控制模块 

·到参数类型的模块/块/参数路径 

·显示层级与显示顺序 

·上级显示 

·之后/之前的显示 

·用户控制范围内的区域 

可能不是特别关键，但是重要的附加的关系(即，紧要的关系)可以包括： 

·模块到设备以及反向的 

·设备到模块 

·与系统相关的地区 

·区域内的装备 

·过程单元，单元模块，装备以及控制模块 

·过程单元内的装备 

·单元模块，装备以及控制模块 

·单元模块内的装备 

·装备及控制模块 

·模块内的装备 

·控制模块 

·模块或组合中的块(浏览APC以及诊断观察) 

·块的列表 

·模块或组合中的步骤 

·模块或组合中的转换 

·步骤中的动作 

·块中的参数 

·历史参数 

·不确定如何处理扩展参数 

·参数的范围(fields on a parameter) 

·用户定义的关系 

·用户应可以创建自己的关系 

·可以在标签上执行的动作(开关阀门) 

·工作站组执行至指定程序或反向的 

·工作站组执行至指定区域 

对于文档及面板(显示)，重要或紧要的关系可以包括以下： 

·到SOP以及MSDS文档名称 

·模块到文档名称 

·单元模块到文档名称 

·区域到文档名称 

·过程单元文档名称 

·设备到文档名称 

·流程到文档名称 

·模块到算法信息 

·设备到设备类型 

·设备到设备修改，设备说明或设备类型图标 

·设备类型以及设备修改到设备面板显示或设备细节显示 

·硬件到显示 

·控制器到面板显示 

·板卡到面板显示 

·节点的子系统 

·系统的节点 

·工作站，控制器，开关，遥控IO，等 

·控制器到板卡 

·板卡到通道 

·硬件参数例如节点，板卡，通道，端口，等 

·Fieldbus端口的设备 

·Hart通道的设备 

·Asibus以及Profibus 

·模块到参考DST及反向的 

其他关系的示例可以包括： 

·装备中的装备以及反向的 

·模块到参考DST及反向的 

·板块及DST以及反向的 

·DST到通道以及反向的 

·控制器到板卡以及反向的 

·板卡到设备以及反向的 

·模块到设备以及反向的 

·工作站组执行至指定程序或反向的 

·工作站组执行至指定区域 

·三级或四级显示的模块的过程流程 

·基于执行顺序的模块中的导航块 

·基于步骤执行顺序的模块中步骤的导航 

·导航到模块的块/步骤/转换以及反向的 

·导航到模块中的重要块 

·列出所有程序并在程序层级中向上/向下导航，包括导航到相类(phaseclass) 

·从模块到控制器显示的导航，以及反向的 

·从模块到其所访问的板卡的导航，以及反向的 

·从模块到指定控制器的导航，以及反向的 

·从区域到区域内的模块的导航 

·导航到之后/之前的控制器，板卡，工作站 

·从板卡到所包括的控制器的导航，以及反向的 

·控制器(及节点)到报警区域以及反向的 

·工作站报警事件子系统到区域以及反向的 

·工作站连续历史库到区域以及反向的 

·虚拟逻辑求解器到节点 

·设备到屏蔽块(shadow block)以及反向的 

·设备到端口/板卡/控制器以及反向的 

·逻辑求解器到主节点以及反向的 

·块定义的参数 

·参数到名称组 

·参数到范围 

·模块到装备仲裁 

·板块到遥控IO子系统 

·任意实例或用法到定义，例如FIC-101/PID1到PID 

·单元类到相类，单元模块到相类以及反向的 

·遥控IO到扫描设备以及反向的 

·遥控IO到板卡以及反向的 

·遥控w/s到w/s 

·遥控IO板卡到控制器逻辑板卡以及反向的 

·SIS逻辑求解器到逻辑求解器板卡 

·SIS逻辑求解器到通道与DST以及反向的 

·SIS模块到DST以及反向的 

在实施时，任意这里所描述的软件可以存储在任意计算机可读的存储器中，例如磁盘，光盘，或位于计算机或处理器等的RAM或ROM中其他存储介质。类似地，这种软件可以通过使用任意已知或必要的提供方式被提供给用户，过程工厂或操作者工作站，包括，例如，在计算机可读盘片上或其他可搬运的计算机存储机制或通过例如电话线，互联网，万维网，任意其他局域网或广域网等的通信通道(这种提供方式可以被认为是与通过可搬运存储媒介提供此类软件相同的或可交换的)。此外，这种软件可以被直接提供而不经过调制或加密，或可以在通过通信通道发送前使用任意适合的调制载波和/或加密技术调制和/或加密。 

虽然参照具体的例子描述了本发明，其仅仅是说明性的并不用于限定本发明，对于本领域的那些普通技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对公开的实施例进行修改、增加或删除。