具有趋势曲线图的技术设施的控制系统的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1的特征的技术设施的控制系统，该控制系统具有至少一个操作员站服务器和操作员站客户端。此外，本发明涉及用于可视化显示时间聚合的测量值的方法和控制系统用于运行技术设施的用途。

背景技术：

1、在操作和观测技术设施的过程中，能够将测量值(该测量值被配设给技术设施的技术对象、例如传感器所属的测量变量)可视化地提供给技术设施的操作员。在此，经常显示配属于测量变量的测量值的时间曲线，以便能够简单地识别测量值的变化。在这种情况下也称为趋势曲线或趋势曲线图。

2、如果对于趋势曲线的所观察的时间范围存在比在待显示的范围中能够由技术设施的显示装置显示的测量变量的更多的测量点，那么通过聚合在数学上减少测量点的数量。如果对于待显示的时间范围例如存在28800个测量点并且字符区域仅1024个像素那么大，则各28个测量点必须组合计算成一个聚合的测量点。已知有各种方法来进行这样的聚合，例如：

3、-最大/最小：在此仅示出具有最小测量值的测量点和具有最大测量值的测量点

4、-平均值：显示所有测量点的平均值

5、-移动平均值：显示所有测量点的移动平均值，也就是说，相邻的所聚合的测量点一起流入测量点的聚合中，以便产生“谐波曲线”。这是最常见的聚合变体方案。

6、然而任何聚合方法都带来关键的缺点：与原始数据相比，在聚合之后总是存在偏差，也就是不确定性。这能够根据偏差的度量(换句话说：根据不确定性)来扭曲趋势曲线的显示。具有聚合值的趋势曲线相对于具有原始值的趋势曲线能够如此强烈地不同，使得操作员为了更精确地观察必须如此长时间地扩大时间范围，直至具有未扭曲的原始数据的趋势曲线被显示给该操作员。

7、在ep 3 805 882 al中公开了一种技术设施的控制系统，该控制系统包括操作员站客户端，该操作员站客户端被构造成产生所谓的xy趋势图，以便可视化技术设施的技术对象的测量值。

8、图1示出两个示例性的趋势曲线，即测量变量的测量值的时间曲线。在此，一方面涉及原始数据并且另一方面涉及聚合数据。如前所述，通常向技术设施的操作员显示聚合数据。仅为了阐明数据的聚合可能带来的负面影响，在图1中将聚合数据与原始数据进行对比。

9、测量变量的原始数据在此用测量点2和连接测量点2的趋势曲线2a来象征表示。趋势曲线2a在此显示测量点2的内插。从原始数据中导出的聚合数据作为测量点3显示，该测量点里面具有交叉并且具有连接测量点3的内插测量点3的趋势曲线3a(同样用交叉标识)。原始数据的聚合在该示例中根据平均值方法来进行。这意味着，通过原始数据的在聚合的测量点3之前和之后的各两个测量点2的时间求平均来计算聚合的测量点3。

10、能够看出，聚合的测量点3相对于原始数据的测量点2的不确定性、即偏差在各个聚合区段中结果是不同尺寸的。在各个趋势曲线2a、3a上也能够指明原始数据的趋势曲线2a和聚合数据的趋势曲线3a之间的差别，该差别在某些情况下大到使得技术设施的操作员在评价趋势曲线2a、3a的过程中必须将聚合的趋势曲线3a增大到使得原始数据的趋势曲线2a显示给该操作员。

11、多个缺点与上述处理方式相关联：

12、-首先，操作员不能识别聚合的趋势曲线的哪些区段具有高不确定性。由此该操作员也无法识别以下区段，对于该区段，时间范围必须被增大到原始数据水平以便获得关于测量变量的实际时间曲线的概览。

13、-此外，通过区段式地增大和减小聚合的趋势曲线以显示原始数据曲线，操作员通常损失“红线”并且迷失在重叠的时间范围中。随之而来的是增加的加载时间，这可能会导致时间上的增大和减小。

14、在ep 3 796 119 al中公开了一种控制系统，其对于聚合的测量值分别显示以下测量范围的最小值和最大值，聚合的测量点分别涉及该测量范围。由此能够读出聚合的测量点的一种类型的不确定性，然而这被认为是麻烦且不太直观。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，说明一种用于技术设施的控制系统，其能够实现技术设施的聚合的测量数据的更高效的处理。

2、前述目的通过具有权利要求1的特征的技术设施的控制系统来解决。该控制系统具有至少一个操作员站服务器和操作员站客户端，其中，该操作员站服务器具有用于向该操作员站客户端输出图像信息的可视化服务。

3、操作员站服务器被构造成由配属于技术设施的技术对象的测量变量产生关于测量变量的时间聚合的测量值的时间曲线的图像信息。在此，可视化服务被构造成将关于测量变量的时间聚合的测量值的时间曲线的图像信息传输给操作员站客户端。并且在此，操作员站客户端被构造成将时间聚合的测量值的时间曲线可视化地提供给技术设施的操作员。

4、根据本发明的控制系统的特征在于，操作员站服务器被构造成分别向时间聚合的测量值添加关于如下的信息，即，相应的测量值的时间聚合关于对于相应的测量值的时间聚合所考虑的未聚合的测量值具有什么不确定性，并且将信息传输给操作员站客户端，其中，操作员站客户端被构造成将关于时间聚合的测量值的时间聚合的不确定性的信息与时间聚合的测量值的时间曲线一起可视化地提供给技术设施的操作员。

5、根据本发明，控制系统的操作员站服务器被构造成针对每个时间聚合的测量值计算时间聚合的测量值以何种程度与实际的非聚合的测量值(即原始数据)区别。该区别的程度在此被称为聚合的不确定性。时间聚合的度量的计算例如能够通过时间聚合的测量值与为计算时间聚合的测量值所使用的测量值(原始测量值)的差值来进行。

6、技术设施能够是过程工业中的设备，例如化学、制药、石油化学或来自食品和遗传工业的设施。这还包括来自生产工业、生产所有类型的汽车或货物的工厂的任何设施。适合于执行根据本发明的方法的技术设施也能够来自能量产生的领域。风力发电机、太阳能设备或用于产生能量的发电站同样也被包括在技术设施的概念中。

7、这些设施分别具有控制系统或至少一个计算机辅助模块，用于控制和调节进行的过程或生产。在本文中，控制系统被理解为计算机辅助的技术系统，其包括用于显示、操作和引导技术系统、如制造或生产设施的功能性。控制系统能够包括用于求取测量值的传感器以及不同的执行器。此外，控制系统能够包括所谓的过程相关的部件，这些部件用于操控执行器或传感器。此外，具有操作员站客户端的控制系统具有用于可视化过程设施的器件。概念控制系统附加地也应理解为用于复杂的调节的另外的计算单元和用于数据存储和数据处理的系统。

8、“操作员站服务器”在此理解为一种服务器，其检测操作和观察系统的中央数据以及通常技术设施的控制系统的警报和测量值档案并且提供给用户(所谓的操作员)。操作员站服务器通常建立与技术设施的自动化系统的通信连接并且将技术设施的数据向所谓的操作员站客户端转发，操作员站客户端用于操作和观察技术设施的各个功能元件的运行。具有监控单元的普通计算机能够用作为操作员站客户端。但是操作员站客户端也能够是智能电话、平板电脑等。

9、操作员站客户端能够与操作员站服务器一起位于技术设施内。但是也可能的是，操作员站服务器和/或操作员站客户端是远程的，也就是说，位于技术设施外。尤其，操作员站客户端能够在云中、即在技术设施外的计算机网络中实现。

10、操作员站服务器能够具有客户端功能，以访问其他操作员站服务器的数据(档案、消息、标签、变量)。由此在操作员站服务器上的技术设施的运行的图像能够与其他操作员站服务器(服务器-服务器-通信)的变量组合。操作员站服务器能够是但不限于siemens公司的simatic pcs 7工业工作站服务器。

11、操作员被理解为技术设施的人类操作者。操作员借助于专门的用户接口与技术设施或其控制系统交互并且控制技术设施的专门的技术功能。为此，操作员能够使用控制系统的操作和观察系统(与操作员站服务器相结合的操作员站客户端)。

12、技术对象理解为封闭的技术单元，其可集成到上级控制层面中。这种技术对象例如能够是工业设备的多个测量位置的联合或者较大的设施部分。但是，技术对象不必源于工业设施的领域，而是例如也能够是汽车、船等的马达模块。

13、操作员能够借助根据本发明的控制系统更有效地并且也更安全地操作和观察技术设施，尤其是通过可视化地再现在时间曲线图中显示的测量值的时间聚合的不确定性。优选地，控制系统被构造成向技术设施的操作员提供关于如下的可视化信息，即，在可视化地提供给操作员的测量值中已出现时间聚合。由此，操作员不必费力地手动查询，由操作员站客户端在时间曲线图中可视提供的测量值是否经受时间聚合。

14、控制系统根据本发明被构造成，将关于时间聚合的测量值的时间聚合的不确定性的信息这样可视化地提供给技术设施的操作员，使得相应的时间聚合的测量值的可视化显示的尺寸取决于时间聚合的测量值的时间聚合的不确定性。不确定性的这种显示以直观的方式和方法向操作员示出，是否在时间上强烈地或不强烈地聚合确定的测量值。如果在可视化显示中的时间聚合的测量值更大，则沿着时间曲线的值轴线的显示变得更不确定或更不精确，这意味着可视化地仅能够不精确地求取时间聚合的测量值的数值，这能够特别有效地向操作员表明，时间聚合的测量值具有高的不可靠性/不确定性。在此，以圆形显示时间聚合的测量值的可行方案是控制系统的有利的表现形式。

15、在本发明的优选的改进方案的范围内，控制系统被构造成，响应于为操作员可视化显示的时间聚合的测量值的选择，向操作员可视化显示时间聚合的测量值基于的未聚合的测量值。换句话说，每个时间聚合的测量值有利地是交互的，以便能够推动原始数据细节，而不必改变当前显示的时间曲线的时间范围。因此在选择聚合的测量值时，在控制系统的有利的改进方案的范围内，打开另外的(详细的)趋势曲线(趋势循环)，该趋势曲线显示聚合的测量值的原始数据曲线，也就是用于测量值的时间聚合的原始测量值(必要时在聚合的测量值的时间点周围的确定的时间范围内)。如果对于以大的不确定性指示的时间聚合的测量值，操作员想要查看作为基础的原始测量数据，则该操作员不必如迄今为止所需的那样一直增大时间曲线并且移动时间范围直到趋势曲线由原始测量值组成，而是该操作员仅必须通过选择各个时间聚合的测量值来推动前面描述的“循环”。这种表现形式使得控制系统明显比已知的控制系统更有效并且更节约资源。

16、在此，控制系统能够有利地被构造成，与时间聚合的测量值的时间曲线的可视化显示并行地进行所选择的时间聚合的测量值基于的不聚合的测量值的可视化显示。由此该操作员获得不仅关于时间聚合的测量值而且关于不是时间聚合的基于的原始测量值的概览。

17、优选地，控制系统的操作员站客户端被构造成将对时间聚合的要求告知给操作员站服务器，根据要求，操作员站服务器进行测量值的时间聚合。操作员站客户端例如能够将可供其用于可视化显示的像素数量或字体尺寸等确定为要求。

18、此外，上述任务通过如前所述的控制系统用于运行技术设施的应用来解决。

19、此外，上述任务通过用于可视化显示时间聚合的测量值的方法来解决，方法包括：

20、a)通过技术设施的控制系统的操作员站服务器产生关于配属于技术设施的技术对象的测量变量的时间聚合的测量值的时间曲线的图像信息，

21、b)向图像信息添加关于如下的信息，即，相应的时间聚合的测量值的时间聚合关于对于相应的测量值的时间聚合所考虑的未聚合的测量值具有什么不确定性，

22、c)向操作员站客户端传输图像信息，

23、d)将时间聚合的测量值的时间曲线和关于时间聚合的测量点的相应的时间聚合的不确定性的信息可视化地提供给技术设施的操作员。

24、关于时间聚合的测量值的时间聚合的不确定性的信息这样可视化地提供给技术设施的操作员，使得相应的时间聚合的测量值的可视化显示的尺寸取决于时间聚合的测量值的时间聚合的不确定性。

25、时间聚合的测量值以圆形可视化地显示。

26、优选地，向技术设施的操作员提供关于如下的可视化信息，即，在向操作员可视化提供的测量值中已出现时间聚合。

27、能够响应于为操作员可视化显示的时间聚合的测量值的选择，向操作员可视化显示时间聚合的测量值所基于的未聚合的测量值。

28、优选地，与时间聚合的测量值的时间曲线的可视化显示并行地进行所选择的时间聚合的测量值所基于的不聚合的测量值的可视化显示。

29、特别优选地，操作员站客户端将对时间聚合的要求告知给操作员站服务器，根据要求，操作员站服务器进行测量值的时间聚合。