工业控制的人机界面设计.docx

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1、工业掌握的人机界面设计计算机的消灭导致了工业掌握的一场革命。在此之前，电子单元仪表只能通过接线变化来构建略微简单一点的掌握系统，气动单元仪表就更麻烦了，简洁的计算就需要相当简单的搭建，所以串级、前馈、比例、分程、选择性掌握请参见自动掌握的故事都成了“先进掌握”。另一方面，传统 电子单元仪表安装在直立的仪表板上，一个回路一个鸽子笼。一个操作工照看十几个回路，再多就看不过来了，距离太远。随着工厂规模越来越大，掌握系统越来越简单，传统的仪表板已经不适合需要， 几十米长的仪表板需要很多操作工照看不说，没有一个操作工可以对全局有一个清楚的概念。于是， 在常规的仪表板上方，开头加装一个标示整个工厂流程的象

2、形显示板，用图形表示简化的工艺流程， 在关键设备上有警告灯标示，说明设备的运行概况或对关键参数报警。由于全部人都能观察这块显示板，全部人都了解重要设备的状态。工业装置的规模越来越大，简单程度越来越高，系统的集成度也越来越高，猛烈要求集中掌握， 可以对简单过程的掌握变量作统筹安排。在某种程度上，更多的操作工反而碍事，操作工与操作工之 间的沟通费时，简洁出错，越来越长的仪表板越来越难以适应现代掌握的需要。计算机的消灭不仅在 掌握算法和数学模型计算的实现上供给了空前的敏捷性，而且对工业掌握的显示也是一场革命。同一 个显示屏可以调用不同的掌握回路信息，而且可以依据需要，显示传统上为了节约占地而不在仪表

3、板 上显示得格外细节的信息。不再需要传统仪表板上的一个萝卜一个坑也解放了仪表板背后的成排的仪 表柜，只要现场仪表变送器/传感器、阀门、马达掌握的线拉进了掌握室，增减回路也不再是大 动干戈的事情。事实上，相当一局部工业计算机掌握系统是作为集中显示装置使用的，在掌握技术上 只是 PID 加串级、前馈纸类的所谓“先进过程掌握”，并没有充分利用计算机的 数学掌握计算的力量。一夜之间，仪表板不需要了，由几个显示屏取而代之。显示屏可以不止一个。过去显示屏的数量受到本钱限制，现在 21 英寸的 LCD 显示屏才几百刀， 对于工厂的建设和运行本钱几乎可以无视不计，所以本钱不再是问题，而是由操作台上显示的有效性

4、打算。显示屏不是越多越好。何常规仪表板一样，操作工的视力所及范围和留意力能够有效集中的范围是有限的。阅历说明假设水平方向上多余 6 个一字排开的显示屏，一个操作工很少能用到边上的两个，一般4 个是有效显示屏的极限。更多的显示屏只吸引无关人员拥挤到操作台，增加掌握室的拥挤和噪杂。在垂直方向上，上下叠起来的“两层楼”可以在操作工的视界内增加更多的有效显示，但上层 不能太高，需要后仰才能看清的显示屏只能作为格外状况显示，不能作为日常显示。如此算来，在一个操作工能够有效地顾及的范围内，也就是 4-8 台显示屏。这就有了的问题。原来的仪表板上全部仪表都在那里，操作工可以一览无余把握整个工艺过程的状况。但

5、有限的显示屏一般只能有选择地显示一局部过程和有关的仪表。对于一个典型的工厂，显示画面一般分为几类：1、工艺过程概览2、工艺过程细节3、水电气、冷却塔、蒸汽等公用设施状况监视统称 utility and battery limit 4、仪表、掌握系统状态监视5、生产状况产量、品种、正品率等、本钱显示6、安全状态监视火灾、泄漏、风向、气温林林总总加起来，大大小小的画面少则几十个，多则几百个，有限的几个显示屏不行能同时显示全部内容，这就带来了什么时候显示什么内容、如何快速牢靠地调用眼下急需的内容的问题。这就是工控人机界面设计的核心问题，通常称为Man Machine Interface，简称MMI；

6、或者Human Machine Interface，HMI。IT 界常挂在嘴边的图形界面设计Graphic User Interface，简称GUI只是其中的一个子问题。传统的 MMI 好比从望远镜里看世界，细节看得很清楚，但只见树木，不见树林，这就是所谓“隧道视野”Tunnel Vision的问题。第一代计算机掌握的显示画面根本上就像 DOS 时代的水平，没有同一显示屏内多个视窗的力量， 每个显示屏就是一个视窗。操作系统和硬件、软件都是专用的。在操作上，有的系统用触击屏完成类似鼠标的功能，有的系统用玩耍棒或 track ball中文叫什么？这是底座固定在桌上的一个滚动的圆球，虽然没有现在常用

7、的鼠标，但可以完成类似的功能。触击屏在使用上又便利又厌烦。不需要特地的玩耍棒或 track ball 是一个优点，看到显示屏上的什么东西，直接用手指一点就行了。但出于习惯，人们也常常在解释或询问的时候，在屏上指教导点，这就简洁乱套了。据说战斗机上现在也用触击屏，不知道飞机在做高机动动作的时候，手指不听指挥乱点，会怎么样？除了标准的QWERTY 键盘就是通常的打字机键盘，由于上左 6 个字母是 QWERTY 而得名外，还有大量的专用键，业内戏称为“麦当劳键盘”McDonald Keyboard，由于麦当劳店里就是这种薄膜键盘，一个键代表一种汉堡包。薄膜键盘防水、牢靠，不怕万一把咖啡或饮料洒在键盘

8、上，但用起来很“涩”，都不宠爱。局部出于技术水平的限制，局部出于习惯思维的限制，第一代计算机掌握系统的画面大多是黑底彩线的图形显示，包括一些关键参数和模态。具体信息还是用字符显示，一般是黑底绿字，就像当年的WordStar 一样还有人记得这东西吗？。在不同的显示画面之间转换是一个很大的问题，这就要用到那个很大的“麦当劳键盘”了，很多键就是用于调用显示画面的，一个键一个画面。对于娴熟的 人来说，键的位置及对应的画面都已烂熟于心，使用时一按就调出来了，格外快捷；但对于不娴熟的 人来说，找到需要的画面还真不简洁，就像早年用中文大键盘打字一样，简直就是大海捞针。即使如 此，还是有很多显示画面没有对应的

9、键。假设有在规律上比较接近而可以一键调出的画面，可以在这 些画面上增加一些“导航标记”，通过点击这些标记来间接调用需要的画面。但这像电脑挖宝玩耍一样， 要是找不到门，也就进不去宝窟。于是只好有一个特地的名目画面排列全部的显示画面，实在找不到， 就到这里来按图索骥。随着显示画面越来越多，操作节奏越来越快，这种画面导航的方式越来越不适 应需要。90 年月后，UNIX 和WIN NT 技术先后进入工业掌握计算机系统，硬件、软件都成为所谓“开放 系统”Open Architecture，加了和物理层掌握系统连接的专用插板外，可以用一般的商用电脑， 显示画面也就和视窗一样了。随着廉价牢靠的鼠标的消灭，除

10、了已有的，工业上已经不再用触击屏了。另外的输入装置就是键盘了。现在键盘很廉价，坏了换一个即插即用，没有太大的牢靠性上的顾虑， 所以薄膜键盘也开头少见了。但是这一代计算机工业掌握系统实际上是混合系统，实现根本掌握的下层照旧是 70 年月的技术， 格外牢靠；通过OPCOLE for Process Control，实际上结合了OLE、COM、DCOM 的内容，是一种开放的软件数据环境，容许不同软件之间交换数据和协调工作接口，可以和通常的网络双向连接， 有利于利用商用电脑的日月异的力量；视窗式的显示界面可以大大增加显示密度和图像设计的敏捷 性。这似乎是一个抱负的折衷，但这里面的问题要到后来才显示出来

11、。有了视窗环境，很自然的想法就是在同一个显示屏上开很多窗口，一个显示屏可以顶几个用。但 这是一条死路。为了尽可能多地显示信息，画面一般都是撑满显示屏的，假设一个显示屏顶几个用的话，多个视窗实际上是面上的一个把后面的都遮住，所以在不同窗口里切换和使用单一显示屏在不同显示图像之间调用没有本质的差异。另外，只能看到一幅画面不等于背后的画面不在同时从网络上抽取数据。掌握系统有严格的时间要求，网络带宽永久赶不上需求的增长，这种不必要的网络负荷是格外禁忌的。然而，每个显示屏都使用单一窗口的话，视窗环境和传统的单屏环境没有实质差异，工控人机界面的设计似乎陷入了死路。视窗环境供给了两个的时机：一、单台显示屏上

12、可以开多个窗口；二、几乎不受限制的颜色选择。一代的工控 MMI 就从这两个方向入手。相对于计算机掌握的显示屏时代，单元仪表时代有三样东西是人们格外思念的：1、对全局的一览无遗2、长图记录仪3、对偏差而不是确定值的显示仪表板上象形的工艺流程长条显示板和连续的仪表板上的仪表，使操作工可以很快地把握全局状况，在紧急状况时，也简洁跟踪事态的进程，实时把握当前的状态。计算机显示屏时代，这只能通过不断地调用不同的显示画面才能做到，实际上割裂了操作工对过程“脉搏”的感受。长图记录仪chart recorder也称滚筒记录仪，滚筒上的记录纸随滚筒转动匀速地前进，记录笔横向移动，这样就记录下过程参数随时间的变化

13、，这对觉察参数变化的趋势特别有用，也可以用来 对故障的事后诊断，或者用来比较不同时期的工艺条件变化。纸筒用完了要换，换下来的存档作为记 录。类似的还有圆图记录仪，记录纸不是线形地进纸，而是圆周转动，所以画出的曲线是圆的，一般 以昼夜换一张纸。有阅历的操作工常常不是靠监视过程参数的瞬时值来觉察问题，而是靠观看记录的 曲线。但在早期的计算机显示屏时代，仿照长图记录仪并不是一件简洁的事，需要事先编程才能调用。虽然这不比单元仪表时代更麻烦，但照旧很不便利。单元仪表时所谓的模拟式仪表通常不用数字显示，而是用拨盘、指针等显示。一方面，这没有数字准确；另一方面，操作工可以很快地推断或许位置，并依据设定值掌握

14、目标和实际值指针位置之间的差异和指针的运动方向，快速推断掌握系统的工作状况。相比之下，计算机的数字显示反而不直观，数值本身常常不是最重要的，数值在正常工况范围内的相对位置和移动趋势才是最重要的。这和汽车上的仪表显示很相像。80 年月时，曾有过一阵潮流，将速度、发动机转速和其他显示用数字表示，很快遭到人们的反对，由于看数字再思考实际速度，反响太慢，还是一眼看到指针或许位置更加直观。现代汽车上很少用数字显示速度和转速了，即使用全电子显示也是仿照机械指针的效果，缘由就是这个。视窗显示的图形功能是相当于 CGA 的传统工控系统显示系统所望之莫及的。通过 ActiveX 和OPC 连接，视窗环境可以较简

15、洁地以专用窗口实现长图记录仪功能，可以依据需要增减记录仪窗口trend的数量，每个记录仪窗口可以依据需要增减“记录笔”traces的数量，并用不同的颜色、 线条粗细和虚实区分不同的记录笔所代表的工艺参数。视窗环境也使敏捷转变记录仪窗口的组态格外便捷，可以由操作工在任何时候自由增减所记录的工艺参数，调整纵座标的上下限怡观看微观变化或宏观趋势，也可以调整时间轴的长度和起点、终点，以比较现在和过去类似的状况，并可以点击以显示任一时刻的精准数值。需要的话，也可以把整个一段时间内的数值列表显示。视窗的图形功能同时将具 体参数的显示用数字和指针结合起来，兼顾指针可以快速推断和数字比较准确的有点。指针可以像

16、钟表指针一样左右摇摆，也可以像水银柱温度计一样上下浮动。指针指 向中间，或者水银柱的高度在中间，不用看具体数值，就知道处在正常工况。指针或水银柱偏离目标 值到达肯定程度时，自动变色，提示操作工留意。设计奇异的话，还可以用不同外形表示温度、液位、压力、流量等不同类型的工艺参数，这样一眼就可以区分不同参数的类型，而不需要读旁边的说明。单个的显示图面可以用象形或者模拟的手段显示，但如何把多个显示画面用具有规律性的方式直观地联系起来，如何设置显示画面使操作工既看到树木又看到树林，这是一个很不简洁的问题。在另一个的层面上，CGA 级别的显示环境供给了大约 640x480 的区分率和 16 种颜色。这对模

17、拟仪表已经是格外白费了，一般只有红、黄、绿警告灯，没有别的颜色了。视窗环境供给 16 位甚至32 位的颜色，从有用角度来说，几乎是无穷多种颜色了。这似乎是一件好事，但实际上带来了极大的困扰。工业掌握环境的颜色选择不是一个美学问题，而是一个人机心理的问题。颜色的选择应当和人对颜色的反响相联系，不同的颜色应当有不同的含义，到底应当用什么样的颜色才适宜呢？Honeywell 是一个很大的公司，不同的人从不同的角度了解 Honeywell。Honeywell 由三个大的局部组成：建筑空调，航空电子，工业自动化。关注家居的人们对Honeywell 的暖风、空调掌握比较生疏，军迷们对 Honeywell

18、的飞行掌握和玻璃座舱比较生疏，但 Honeywell 的工业掌握是很大的一块，从变送器到所谓集散掌握系统Distributed Control System，简称 DCS都做。航空领域在很多方面是技术的先导，在掌握系统显示上也不例外。飞行员在遇到紧急状况的时候，有大量的信息需要处理，需要准时反响，否则飞机就可能掉下去。现代大型化工厂也面临同样的问题，对紧急状况处理不及的话，事故就可能发生，并快速升级到不行整理的程度。大型化工厂的恶性事故的后果确定不比掉下一架飞机小。Honeywell 在航空电子方面的阅历使 Honeywell 在工业掌握软环境设计方面具有独特的优势，从 90 年 代开头，Ho

19、neywell 借贯穿航空电子和工业掌握的优势，组织了一个“特别状况治理”Abnormal Situation Management Consortium，简称 ASM的松散争论组织，特地争论掌握系统 MMI 的问题。ASM 通过对人机心理和工控环境的争论，发表了一系列 MMI 的设计原则，其中显示系统的颜色和画面设置是一个重要内容。ASM 的争论结果说明，斑斓的颜色和眩目的图形设计是工业掌握的大敌。在天下太平的时候， 这可能使画面看起来很好玩。但在紧急状况发生时，真正的警报信息可能就漂浮在斑斓和眩目之中。 事实上，航空界很早就开头向这个方向转移了。飞机座舱里除了各种仪表和开关外，指示灯也越来

20、越 多，提示飞行员各个系统的工作状况和任何特别。习惯上，假设一个系统在运转，和这个系统相应的 指示灯就是亮的；一旦系统停转，指示灯相应熄灭。以后开头用不同颜色区分不同的状态，绿色表示 正常，红色表示故障，有时候还加上黄色，表示特别但还不到故障的地步。随着系统简单程度快速提 高，座舱内很快就变成了灯的海洋，在工业界就被戏称为“圣诞树”。有些系统在正常的时候并不需要 工作，或者只有在某种模式下才需要工作，比方起落架，着陆的时候不能放下起落架是要命的事，但 在飞行的时候就不需要放下。假设不分状态，简洁化以下，只能取保险的状态，也就是放下了是正常， 不放下就是不正常。这样一来，起落架的指示灯倒有大半时

21、间是红的。这样的系统多了，灯海里红的、绿的就不再简洁区分到底谁是真故障，谁是真正常。空客在设计 A300 的时候，就开头承受所谓的“暗舱”原则，正常的系统指示灯根本不亮，只有不正常的系统指示灯才亮，这样一下子就抓住飞行员的 留意力，一边准时处理问题。ASM 将这个“暗舱”原则应用的工业过程掌握人机界面设计中，也只着重显示特别系统。从这个原则动身，工控画面设计有几个原则：1、背景使用最枯燥乏味的浅灰色或其他所谓的“中和色”2、全部设备、管线、字符和静态画面元素使用中灰色，和背景有足够反差就够了，不用过于醒目，不必要地争夺留意力3、尽量使用指针、水银柱等模拟式显示，降低对数字的依靠4、只有动态数据

22、、指针、水银柱承受较深的灰色5、避开一切不必要的、纯粹为了好看的图形细节，比方三维的容器、渐变色、旋转的风扇叶片等6、颜色只用于警告显示，红、黄、蓝或其他颜色只用于表示警告等级，不用于任何其他用处7、设备的正常启动、停顿不是警报，不用颜色表示，最多再深灰和浅灰之间切换，以避开和真正的警报混淆使用这样的“暗舱”原则设计的工控画面在正常的时候是很乏味的一片灰色，但一旦消灭特别，那几点“万绿丛中一点红”格外醒目，马上就抓住操作工的留意力，有利于得到准时处理。由于这个设计原则和传统的工控画面太不一样，一开头实施的时候受到操作工的猛烈反对，特别是有阅历的老工人，最大的反对理由是：1、传统的黑背景、彩色线

23、条和色块更加醒目2、传统的用颜色区分设备和状态更加醒目实际上，这种传统恰好是 ASM 要根治的。黑背景是有缘由的。过去显示技术不兴旺，颜色少， 亮度低，反差缺乏，只好用黑色作背景，增加反差，增加可读性。这在早年的文字处理和 DOS 环境也是一样，WordStar 就是黑底绿字，DOS 到现在还是黑底白字。随着显示技术的进步，人们开头用浅色背景和深色字符，由于这样对眼睛比较舒适，可以长时间阅读。现在的文字处理或一般软件等已经根本看不到黑底白字了，个别网页照旧用黑底白字绿字、黄子、红字，阅览的人要不了多久就眼睛很不舒适，感到刺眼了。工控显示是一样的道理，除了习惯，没有理由承受黑底白字。事实上， 承

24、受浅色背景还有利于消退灯光或环境光线在屏幕上的反光，有利于增大室内光亮。人都宠爱在光明的环境工作，昏暗的环境使人昏昏欲睡。承受浅色背景可以大大提高掌握室内的光明度。用颜色区分设备和状态增加了很多并不供给额外信息的静态信息，等真正需要抓住操作工的警告色消灭的时候，简洁漂浮在五颜六色之中，不利于准时觉察和处理特别状况。使用高亮度的浅色背景固然也是有代价的，代价就是显示器的寿命将要缩短，可能从一两年缩短到 6-10 个月。现在 20 英寸 LCD 显示器才 200-300 美元，这点代价对工业界来说微缺乏道。在使用直观手段显示数据方面，ASM 鼓舞使用图形，包括一些寻常不大常用的图形。人眼对数字的变

25、化不敏感，但对于图形模式的变化很敏感。这就是人眼为什么简洁识破伪装的道理，也是 ASM 鼓舞使用图形而不是数字显示的道理。一个大型装置有成千上万个测量点，其中蕴涵了装置的安康状态和产能信息，在一个画面统统 显示出来既不行能，也造成不行想像的信息过载information overload。有时有那么十几个实际过程参数可以直接表征装置的根本状态，有时需要通过 PLS 等数学方法将大量相关的信息提炼、浓缩成十几个“合成 参数”用来检测。假设对这些关键参数进展标称化normalization，叶就是除以正常值，这样正常的时候，标称化后的参数值就是 1，小于 1 或大于 1 都是不正常的。这样的十几个

26、参数可以用条形图表示，正常的时候是平顶的，哪一个太高或太低很简洁看出来。但更有效的表示方法是用所谓的“蜘蛛网图”或极坐标图，每一条放射线代表一个标称 化了的参数，正常的时候蜘蛛网是近乎圆的，一变形就代表出了问题，甚至还没有到告警的程度，就很简洁抓住操作工的留意力。解决了颜色的问题，下一个就是画面布局和联系的问题。这里有两个问题：1、解决“隧道视野”的问题2、解决画面切换的导航问题ASM 用一个全的多层画面构造同时解决了这两个问题。这是一个通过视窗环境实现的多窗口显示体系在一个显示屏上同时显示 4 个窗口，每一个窗口有固定的位置、大小和功能。具体来说，两大主要显示左为系统级相当于车间级显示，比方

27、化工厂的反响器系统、精馏塔系统等，右为单元设备级相当于工段级，比方反响器系统里的进料泵和阀，精馏塔系统里的某一个塔及其附属设备。这两级显示以图形和字符为主，两级之间的关系如同文件系统的名目树，系统级固然是根名目，单元装置级固然是子名目。图形表示设备和管线及其状态，字符表示具体数值和设备标号。为了避开画面过于拥挤，很多掌握系统的状态参数如手动/自动，初始化状态，设定值、过程测量值、掌握输出 等不在主要画面上显示，但另外有所谓的“成组显示”group display特地显示假设干相关的掌握和监测回路的具体信息，如上述状态参数。这些成组显示也属于上述树构造，挂在单元装置级显示的下一层。但具体到每一个

28、掌握和监测回路，还有更多的具体信息，如掌握律参数整定还记得PID 掌握吗？警告限、具体的回路组态等，这就需要另一个单回路显示detail display。点击任一画面上的任一掌握或监测回路，这个回路的具体信息就在单回路显示里显示出来。成组显示和单回路显示以字符为主，没有多少图形。 单回路显示有自己的专用记录仪显示，用于观看掌握回路对设定值、测量值、掌握输出的响应。另外还有一个公用的多笔记录仪显示，供操作工按需要增减记录参数。各级显示画面上像 Excel 的 spreadsheet 一样，有一系列 tab，每一个 tab 说明代表一个系统或单元装置，点击tab 就自动调用相应的画面，点击系统级的

29、 tab 连单元装置级的画面一起更，单元装置级画面更导致成组显示也更，就像在文件系统里点击不同的层次的名目名一样。这从根本上解决了画面之间的导航问题。Tab 还有另外一个作用：这个 tab 属下的回路中有进入警报状态的话， tab 按警报等级自动转变颜色，操作工可以很直观地一下子就看到哪里出了问题，好准时处理。单回路显示没有 tab，由点击别的画面来更，或者手工输入回路名调用。全部窗口的大小、功能和位置是固定的，这是为了在不同的班组之间避开混乱。一般避开使用弹出窗口，这是为了避开对重要信息的遮盖，假设常常需要移动弹出的窗口，一是增加不必要的麻烦， 二是简洁在紧急关头误事。除了上述四窗口画面，还

30、有一个分厂级的显示。这是一个操作工可以有效监控的最大范围了，更大的范围可能就力不能及了。这个显示不用于直接掌握具体回路，只用于监视整体工况。和分厂级显示并行的是警报显示和重要记录显示trends，用于把握大的动向。这样的分级显示构造可以从分厂级到系统级到具体参数一目了然，窗口之间的规律关系格外清 晰。所以掌握台control console上，有多个掌握站control work station，一个掌握站用于分厂级显示和警报显示，其它掌握站分别就是这样一组四个窗口，几个掌握站就可以监控一个分厂，两三个掌握台就可以掌握一个规模相当大的工厂。就具体画面设计而言，区分率和字符大小是很关键的。区分率

31、固然是越高越好，但字符就不是越小越好了。高区分率容许减小字符尺寸，但以清楚可辨为度，而且要在肯定的距离上清楚可辨。所以实际区分率高到肯定程度就不再有效果了。另一个是显示屏尺寸，固然也是越大越好，但在区分率没有提高的状况下，增大显示屏只增加字符大小，并不能增加字符密度。另一方面，操作工的视野时有限的，很大但信息量并没有增加的显示屏徒然增加操作工 扫视的距离和范围，因此也不是简洁地越大越好。为了增加显示密度，显示屏可以上下两层叠起来，但要留意避开过分抬头，那样增加操作工颈部疲乏。较好的布置是下层在水平视线略下，可以不转动颈部就扫视全部；上层只须略微抬头，就可扫视全部。这个要求也限制了显示屏大小的选

32、择。工业掌握人机界面从来不是一个单纯的软件问题，在办公室网络早已进入视窗时代时，工控的视窗环境不仅姗姗来迟，还拖着一大堆历史包袱。自从 PC 时代开头以来，办公室网络就是开放系统， 系统更的硬件软件固然有相当的本钱，但和工业掌握系统还是不能相提并论，加一块插板而可以和DCS 通信的 PC 的价格高达四五万美元，插板之外的 PC 几乎可以白送。局部由于本钱的缘由，局部由于牢靠性的缘由，工业掌握计算机系统常常在底层维持现有的硬件和软件，视窗环境和PC 只是架在现有环境上的人机接口和网络接口，并局部担当一些计算任务。这就构成了混合系统：WINTELWindows 和 Intel 的合称的上层加工控专

33、用底层，后者还常常是封闭系统，是厂家特有的，根本技术可以回溯到 70-80 年月。这些“老旧技术”装置在功能上格外牢靠，人们对它们的性格也是熟门熟路，要在牢靠性和性能价格比上全面超过它们很难，要全面取代它们在工业界有很大的阻力。然而， 视窗环境的大量使用，对这些老旧技术装置带来了很大的挑战，其中最大的挑战是系统带宽。在Eithernet 时代，100MBPS 不是什么了不起的速度，但这些老式装置的带宽只有 4MBPS，而且是专用通信协议，和开放系统并不相容。随着显示密度越来越高，先进掌握系统的横向通信量越来越大， 系统带宽成为越来越严峻的瓶颈。这是系统进展构造性升级的一个重要动力，全面承受开放标准的Eithernet。不过这是说着简洁做起来难，要做这样大规模的升级，整个工厂必需停工很长时间，在 系统上重启动确定会遇到大大小小的问题，所以实际升级本钱不光是硬件、软件和人工，还要包括工厂的停工损失。工业掌握的人机界面设计是一个很不简洁的问题。在视窗环境供给强大显示功能和人们对五色缤纷的软件环境习以为常的时候，要特别留意抵抗将工控MMI 设计成玩耍机界面的诱惑。工控MMI 的第一任务是快速、有效地引导操作工的留意力，使操作工可以有条不紊地按优先次序，准时处理最大量的问题。美观、好玩反而常常会不必要地在最不合时宜的时候分散操作工的留意力。