從第一個按鈕開關被研制出來，人機界面監控系統（下文簡稱HMI）便成為工業生產中一個必不可少的部分。在通用汽車公司中，HMI系統能夠幫助工程師進行故障診斷和設備維護工作。但是，在通用汽車公司中，HMI最主要的作用還是確保設備無故障地運行。

通過HMI系統延長設備無故障運行時間地關鍵在于生產過程進行優化。行之有效地開展維護工作并對故障進行準確地判斷將有利于共產隔得正常生產。回顧HMI系統發展地歷程將有助于我們了解HMI系統未來發展地方向以及如何更好地實現工廠運營地目標－提高效率，增加無故障運行時間。

早期設備

最初地HMI應用項目中包含有大量地按鈕開關、指示燈、選擇開關和其它簡單地控制設備，功能僅限于啟動、停止某個設備，并顯示該設備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統。這樣地控制系統非常簡單，通常由許多繼電器組合在一起來實現。在當時，設計者地重要設計思想就是讓控制電路越簡單越好，人機界面地雛形也受到這種思想地影響。

按鈕、開關以及指示燈在控制系統中地應用是一個不小地進步，早期地HMI系統常常不能有效地進行故障診斷，因為他們畢竟太簡陋了。在通用汽車公司，如果一個設備停止了工作，我們不許通過查看、測試控制系統地電路來找出故障。唯一地檢測技術就是用探針一一檢查測試點到設備控制電路、操作臺的導通情況?，F在，即便沒有專門的故障診斷功能，HMI和自動化控制系統也能較以前的系統能夠更快地診斷出故障原因。

PLC的引入

可編程控制器的問世給HMI監控系統帶來了第一次飛躍。這是，可以通過將所需的設備連接到PLC上來增加HMI系統的功能。當設備出現故障時，HMI系統不僅能夠與停機的設備通信，還能夠知道設備為何停機。

用戶可以通過編程終端發現程序中出現錯誤的字節。當設備出現故障時，PLC甚至可以通過編程來實現自動撥打救助電話。

與此同時，HMI系統的監控范圍開始擴大，它能夠與設備進行通訊并獲取其狀態信息，同時還能計算某個車間的產量，并通過大量的指示燈來顯示這些信息，這成為當時車間中最為普遍的景象。HMI系統獲取了大量的信息，這意味著操作員要觀察比以往更多的指示燈，有時候因為信息太多卻不能進行快速、有效的處理。除非操作員非常熟悉這些機器，否則他將被淹沒在大量的信息中而不知所從。

顯示設備的引入

從簡單的指示燈到七段數碼管，再到字母顯示管，通過這些顯示設備，使得HMI監控系統能夠更加準確地向操作員反映系統的狀態，從而減少故障診斷時間。通過我們經常在老式計算器上看到的七段式LED顯示屏，用戶能夠更加準確地獲取設備地狀態信息。早期地準斷系統能在屏幕上顯示一個故障地I/O編號或者某些數字，用戶需要在手冊上查找這些數字，從而得到到底發生了什么故障。

字母顯示管的到來使得HMI系統能夠顯示文本信息。用戶還可以用不同的顏色顯示文本，在文本信息中加入變量，如不同車間的產量等數據。這時的操作員可以輕而易舉地了解更大范圍內設備的信息。但是，隨著被監控設備復雜程度的增加需要花費大量的時間用于編寫顯示屏的程序。

完全可編程HMI系統

HMI發展歷程中最為重要的突破在于完全可編程HMI設備的出現，從此它代替了傳統的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上繪制出可編程的按鈕、指示燈燈虛擬對象，工程師再對這些虛擬的按鈕和指示燈進行編程，讓它們按要求顯示出來。

很快，CRT顯示器的局限性顯露出來－每次只能在一個畫面中顯示為數不多的按鈕。因此工程師必須花大量的時間進行編程，將多個按鈕和指示燈安放在不同的畫面中。這樣，顯著增加了設計成本。

對于順序機械加工，其加工步驟表很快成為首選的現場用戶指南。工人能夠看到準確的加工步驟并按照這個步驟執行相應的操作，加工步驟包括何時加入工件等內容。公車果農是可以很快地調整、修改工序。同時，這個加工步驟為小型和大型的應用都提供了統一的界面，所以就不再需要多個畫面來顯示整個加工步驟，只需根據工件的加工情況動態更新一個的列表即可。

現在，可視化的顯示畫面能夠更為生動地反應被控設備的情況。操作員不僅可以通過文本信息得知哪個設備造成了停機，而且還能夠在畫面上觀察到機器的情況，并指示出故障設備的位置。這一功能減少了修復故障所需的時間，但是為了開發每個設備的可視化畫面需要花費不少的精力。設計的費用將隨著設備大小和復雜程度的增加而增加。

當前以及未來的HMI

當前的HMI系統取得了長足的發展，實現了過去難以想象的功能，同事其價格也更利于人們的接受。開發及編程人員使用專門的程序來進行系統開發，這樣便可以勝任HMI日益增加的功能同時又保持低廉的開發承辦。現在的HIM系統能夠提供多路按鈕和顯示畫面，從而用意個畫面對工廠中所有相同的設備進行控制。這樣，開發人員僅需設定從哪個設備采集數據用于HMI顯示目的，所示用的功能將通過文字列表顯示出來。因此，在系統中增加新的功能只需要增加一航新的文字即可，從而節省了屏幕空間。

● 硬件方面

基于PC的HMI系統在過去十年內得到了充分的發展，但是目前大多數HMI系統仍然使用為工業環境所設計的專用設備?；赑C的HMI系統（包括控制系統）存在一系列的關鍵性問題，因而阻礙了它的進一步推廣。

工業計算機的成本通常較商用計算機高很多，而且所采用的技術不如商用計算機先進；
個人計算機通常被用作編程終端，因而不會因它的故障造成整個生產線的停機，但在惡劣的工業生產環境中很少直接采用；
個人計算機的硬盤通常被認為最薄弱的環節，由它所造成的故障足使其喪失在惡劣環境，特別是震動環境中應用的機會，因此在某些重要的應用中將個人計算機排除在外；
在計算機上添加監控軟件和通訊板卡的成本較高，甚至超出了某些專門的工業控制設備；
廠商對消費類計算機的產品備件支持年限較短，購買多年前計算機所使用的配件并不是一件容易的事情。但是，工業控制設備廠商非常了解用戶在長期使用過程中面臨的問題，因此對其產品的支持年限都比較長；
基于PC的HMI系統憑借技術優勢，已經顯著改進了上述缺點，特別是在價格上更是有較大的吸引力。隨著觸摸顯示屏和基于Windows CE操作系統的HMI監控設備的廣泛應用，基于PC的HMI系統將是未來發展的方向。
隨著基于PC的HMI產品的普及，工業系統中應用的鍵盤和鼠標也會隨之而來。用戶在車間與機器之間的交互式控制也變得如同操作家用計算機一樣簡單。