自第一個按鈕開關(guān)發(fā)明以來，人機界面監(jiān)控系統(tǒng)也可以稱為觸摸屏一體機（以下簡稱HMI）已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分。在通用汽車公司，HMI系統(tǒng)可以幫助工程師進行故障診斷和設(shè)備維護。但在通用汽車中，HMI的主要作用是確保設(shè)備無故障運行。
通過HMI系統(tǒng)延長設(shè)備無故障運行時間的關(guān)鍵在于生產(chǎn)過程的優(yōu)化。有效的維護和對故障的準(zhǔn)確判斷將有利于共產(chǎn)黨的正常生產(chǎn)。回顧HMI系統(tǒng)的發(fā)展，有助于我們了解HMI系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，以及如何更好地實現(xiàn)工廠運營的目標(biāo)——提高效率，增加無故障運行時間。
早期設(shè)備
起初，HMI應(yīng)用程序包括大量的按鈕開關(guān)、指示燈、選擇開關(guān)和其他簡單的控制設(shè)備。它們的功能僅限于啟動和停止某個設(shè)備并顯示其狀態(tài)。某種意義上，這也是一個控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)非常簡單，通常由多個繼電器組合實現(xiàn)。當(dāng)時設(shè)計者的重要設(shè)計思想是讓控制電路盡可能簡單，人機界面的原型也受此思想影響。
按鈕、開關(guān)和指示燈在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是一大進步。早期的HMI系統(tǒng)常常不能有效地診斷故障，因為它們畢竟太粗糙了。在通用汽車公司，如果一個設(shè)備停止工作，我們不允許通過檢查和測試控制系統(tǒng)的電路來找出故障。唯一的接地檢測技術(shù)是用探頭逐個檢查測試點對設(shè)備控制電路和控制臺的導(dǎo)通情況。現(xiàn)在，即使沒有專門的故障診斷功能，HMI和自動控制系統(tǒng)也能比以前的系統(tǒng)更快地診斷出故障原因。
PLC簡介
可編程控制器的出現(xiàn)給HMI監(jiān)控系統(tǒng)帶來了第一次飛躍。也就是說，HMI系統(tǒng)的功能可以通過將所需的設(shè)備連接到PLC來增加。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，HMI系統(tǒng)不僅可以與停止的設(shè)備進行通信，還可以知道設(shè)備停止的原因。
用戶可以通過編程終端找到程序中的錯誤字節(jié)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，PLC甚至可以通過編程自動撥打緊急電話。
同時，HMI系統(tǒng)的監(jiān)控范圍開始擴大。它可以與設(shè)備進行通信并獲取其狀態(tài)信息，同時可以計算一個車間的產(chǎn)量，并通過大量的指示燈顯示這些信息，這成為了當(dāng)時車間中最常見的場景。HMI系統(tǒng)獲取了大量的信息，這意味著操作員要觀察比以前更多的指標(biāo)，有時因為信息量太大，不能快速有效地處理。除非操作者對這些機器非常熟悉，否則他會迷失在大量的信息中。
展示設(shè)備介紹
從簡單的指示燈到七位數(shù)碼管再到字母顯示管，通過這些顯示設(shè)備，HMI監(jiān)控系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地向操作人員反映系統(tǒng)的狀態(tài)，從而減少故障診斷的時間。通過我們在老式計算器上經(jīng)常看到的七段式LED顯示屏，用戶可以更準(zhǔn)確地獲得設(shè)備的狀態(tài)信息。早期關(guān)機系統(tǒng)可以在屏幕上顯示一個故障的I/O號或一些數(shù)字，用戶需要在手冊中查找這些數(shù)字才能知道發(fā)生了什么故障。
字母顯示管的到來使HMI系統(tǒng)能夠顯示文本信息。用戶還可以用不同的顏色顯示文本，并在文本信息中添加變量，如不同車間的產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。此時，操作者可以容易地了解更廣范圍內(nèi)的設(shè)備信息。然而，隨著被監(jiān)控設(shè)備越來越復(fù)雜，對顯示屏進行編程需要花費大量時間。
可編程人機界面系統(tǒng)
HMI發(fā)展最重要的突破在于全可編程HMI設(shè)備的出現(xiàn)，從此取代了傳統(tǒng)的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上畫出按鈕和指示燈的可編程虛擬對象，工程師將這些虛擬按鈕和指示燈編程，按要求顯示出來。
很快，CRT顯示的局限性就顯露出來了——一個屏幕一次只能顯示幾個按鈕。所以工程師必須花很多時間編程，把多個按鈕和指示燈放在不同的畫面里。這樣，設(shè)計成本明顯增加。
對于順序加工，加工步驟表將很快成為現(xiàn)場用戶的首選指南。工人可以看到準(zhǔn)確的加工步驟，并根據(jù)這個步驟進行相應(yīng)的操作，包括何時添加工件等等?？偩€種植者可以快速調(diào)整和修改過程。同時，這個加工步驟為小型和大型應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一的界面，因此不需要多個圖片來顯示整個加工步驟，只需根據(jù)工件的加工情況動態(tài)更新一個新的列表即可。
現(xiàn)在，可視化顯示可以更形象地反映被控設(shè)備的情況。操作人員不僅可以通過文本信息知道是哪臺設(shè)備導(dǎo)致停機，還可以在屏幕上觀察機器的情況，并指示故障設(shè)備的位置。此功能減少了修復(fù)故障所需的時間，但需要花費大量精力來開發(fā)每個設(shè)備的視覺畫面。設(shè)計成本會隨著設(shè)備尺寸和復(fù)雜程度的增加而增加。
以及未來的人機界面
目前HMI系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的進步，實現(xiàn)了以前無法想象的功能，同時其價格也更有利于人們的接受。開發(fā)人員使用專門的程序來開發(fā)系統(tǒng)，這樣他們就可以在保持較低開發(fā)成本的同時，勝任日益增加的HMI功能?，F(xiàn)在HIM系統(tǒng)可以提供多路按鈕和顯示屏，從而用一個屏幕控制工廠里所有相同的設(shè)備。這樣，開發(fā)人員只需要設(shè)置哪個設(shè)備采集數(shù)據(jù)用于HMI顯示目的，顯示的功能就會通過文本列表顯示出來。因此，在系統(tǒng)中添加新功能只需要添加一個新角色的飛行，從而節(jié)省屏幕空間。
●硬件方面
基于PC的HMI系統(tǒng)在過去十年中得到了充分的發(fā)展，但目前大多數(shù)HMI系統(tǒng)仍然使用為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的特殊設(shè)備。基于PC的HMI系統(tǒng)(包括控制系統(tǒng))存在一系列關(guān)鍵問題，阻礙了其進一步推廣。
工業(yè)計算機的成本通常遠高于商用計算機，采用的技術(shù)也不如商用計算機先進。
個人電腦通常作為編程終端，不會因為它的故障而停掉整條生產(chǎn)線，但在惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中很少直接使用。
個人電腦的硬盤通常被認為是最薄弱的一環(huán)，其引發(fā)的故障足以使其失去在惡劣環(huán)境下，尤其是振動環(huán)境下應(yīng)用的機會，因此個人電腦在一些重要應(yīng)用中被排除在外；
給電腦加裝監(jiān)控軟件和通訊板的成本很高，甚至超過了一些特殊的工業(yè)控制設(shè)備。
廠家短期支持消費電腦的零配件，所以很難買到很多年前電腦用的配件。而工控設(shè)備的廠商深知用戶在長期使用過程中所面臨的問題，因此對其產(chǎn)品的支持年限也相對較長；
基于PC的HMI系統(tǒng)憑借其技術(shù)優(yōu)勢，顯著改善了上述缺點，尤其是在價格方面。隨著觸摸屏和基于Windows CE操作系統(tǒng)的HMI監(jiān)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，基于PC的HMI系統(tǒng)將是未來的發(fā)展方向。
隨著基于PC的HMI產(chǎn)品的普及，工業(yè)系統(tǒng)使用的鍵盤和鼠標(biāo)也會隨之而來。用戶在車間和機器之間的交互控制變得像操作家用電腦一樣簡單。
觸摸屏已經(jīng)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域的人機界面系統(tǒng)。你可以在雜貨店、電影院、銀行甚至購物中心看到它們。應(yīng)用市場的增長將有助于降低不同尺寸平板顯示器的價格，從而消除價格壁壘，為更廣泛的工業(yè)應(yīng)用提供可能性。隨著小型平板彩色觸摸屏的出現(xiàn)，便攜式人機界面越來越普及。用戶可以將這些設(shè)備直接帶到機器上進行控制。
