自第一个按钮开关发明以来，人机界面监控系统也可以称为触摸屏一体机（以下简称HMI）已成为工业生产中不可缺少的一部分。在通用汽车公司，HMI系统可以帮助工程师进行故障诊断和设备维护。但在通用汽车中，HMI的主要作用是确保设备无故障运行。

通过HMI系统延长设备无故障运行时间的关键在于生产过程的优化。有效的维护和对故障的准确判断将有利于共产党的正常生产。回顾HMI系统的发展，有助于我们了解HMI系统未来的发展方向，以及如何更好地实现工厂运营的目标——提高效率，增加无故障运行时间。

早期设备

起初，HMI应用程序包括大量的按钮开关、指示灯、选择开关和其他简单的控制设备。它们的功能仅限于启动和停止某个设备并显示其状态。某种意义上，这也是一个控制系统。这种控制系统非常简单，通常由多个继电器组合实现。当时设计者的重要设计思想是让控制电路尽可能简单，人机界面的原型也受此思想影响。

按钮、开关和指示灯在控制系统中的应用是一大进步。早期的HMI系统常常不能有效地诊断故障，因为它们毕竟太粗糙了。在通用汽车公司，如果一个设备停止工作，我们不允许通过检查和测试控制系统的电路来找出故障。唯一的接地检测技术是用探头逐个检查测试点对设备控制电路和控制台的导通情况。现在，即使没有专门的故障诊断功能，HMI和自动控制系统也能比以前的系统更快地诊断出故障原因。

PLC简介

可编程控制器的出现给HMI监控系统带来了第一次飞跃。也就是说，HMI系统的功能可以通过将所需的设备连接到PLC来增加。当设备出现故障时，HMI系统不仅可以与停止的设备进行通信，还可以知道设备停止的原因。

用户可以通过编程终端找到程序中的错误字节。当设备出现故障时，PLC甚至可以通过编程自动拨打紧急电话。

同时，HMI系统的监控范围开始扩大。它可以与设备进行通信并获取其状态信息，同时可以计算一个车间的产量，并通过大量的指示灯显示这些信息，这成为了当时车间中最常见的场景。HMI系统获取了大量的信息，这意味着操作员要观察比以前更多的指标，有时因为信息量太大，不能快速有效地处理。除非操作者对这些机器非常熟悉，否则他会迷失在大量的信息中。

展示设备介绍

从简单的指示灯到七位数码管再到字母显示管，通过这些显示设备，HMI监控系统可以更准确地向操作人员反映系统的状态，从而减少故障诊断的时间。通过我们在老式计算器上经常看到的七段式LED显示屏，用户可以更准确地获得设备的状态信息。早期关机系统可以在屏幕上显示一个故障的I/O号或一些数字，用户需要在手册中查找这些数字才能知道发生了什么故障。
字母显示管的到来使HMI系统能够显示文本信息。用户还可以用不同的颜色显示文本，并在文本信息中添加变量，如不同车间的产量等数据。此时，操作者可以容易地了解更广范围内的设备信息。然而，随着被监控设备越来越复杂，对显示屏进行编程需要花费大量时间。

可编程人机界面系统

HMI发展最重要的突破在于全可编程HMI设备的出现，从此取代了传统的按钮和指示灯。在CRT显示器上画出按钮和指示灯的可编程虚拟对象，工程师将这些虚拟按钮和指示灯编程，按要求显示出来。
很快，CRT显示的局限性就显露出来了——一个屏幕一次只能显示几个按钮。所以工程师必须花很多时间编程，把多个按钮和指示灯放在不同的画面里。这样，设计成本明显增加。

对于顺序加工，加工步骤表将很快成为现场用户的首选指南。工人可以看到准确的加工步骤，并根据这个步骤进行相应的操作，包括何时添加工件等等。总线种植者可以快速调整和修改过程。同时，这个加工步骤为小型和大型应用程序提供了统一的界面，因此不需要多个图片来显示整个加工步骤，只需根据工件的加工情况动态更新一个新的列表即可。

现在，可视化显示可以更形象地反映被控设备的情况。操作人员不仅可以通过文本信息知道是哪台设备导致停机，还可以在屏幕上观察机器的情况，并指示故障设备的位置。此功能减少了修复故障所需的时间，但需要花费大量精力来开发每个设备的视觉画面。设计成本会随着设备尺寸和复杂程度的增加而增加。

以及未来的人机界面

目前HMI系统已经有了很大的进步，实现了以前无法想象的功能，同时其价格也更有利于人们的接受。开发人员使用专门的程序来开发系统，这样他们就可以在保持较低开发成本的同时，胜任日益增加的HMI功能。现在HIM系统可以提供多路按钮和显示屏，从而用一个屏幕控制工厂里所有相同的设备。这样，开发人员只需要设置哪个设备采集数据用于HMI显示目的，显示的功能就会通过文本列表显示出来。因此，在系统中添加新功能只需要添加一个新角色的飞行，从而节省屏幕空间。

●硬件方面

基于PC的HMI系统在过去十年中得到了充分的发展，但目前大多数HMI系统仍然使用为工业环境设计的特殊设备。基于PC的HMI系统(包括控制系统)存在一系列关键问题，阻碍了其进一步推广。

工业计算机的成本通常远高于商用计算机，采用的技术也不如商用计算机先进。

个人电脑通常作为编程终端，不会因为它的故障而停掉整条生产线，但在恶劣的工业生产环境中很少直接使用。

个人电脑的硬盘通常被认为是最薄弱的一环，其引发的故障足以使其失去在恶劣环境下，尤其是振动环境下应用的机会，因此个人电脑在一些重要应用中被排除在外；

给电脑加装监控软件和通讯板的成本很高，甚至超过了一些特殊的工业控制设备。

厂家短期支持消费电脑的零配件，所以很难买到很多年前电脑用的配件。而工控设备的厂商深知用户在长期使用过程中所面临的问题，因此对其产品的支持年限也相对较长；

基于PC的HMI系统凭借其技术优势，显著改善了上述缺点，尤其是在价格方面。随着触摸屏和基于Windows CE操作系统的HMI监控设备的广泛应用，基于PC的HMI系统将是未来的发展方向。

随着基于PC的HMI产品的普及，工业系统使用的键盘和鼠标也会随之而来。用户在车间和机器之间的交互控制变得像操作家用电脑一样简单。

触摸屏已经应用于商业领域的人机界面系统。你可以在杂货店、电影院、银行甚至购物中心看到它们。应用市场的增长将有助于降低不同尺寸平板显示器的价格，从而消除价格壁垒，为更广泛的工业应用提供可能性。随着小型平板彩色触摸屏的出现，便携式人机界面越来越普及。用户可以将这些设备直接带到机器上进行控制。