从HMI到SCADA理解工业控制系统的人-machine接口层次结构
在工业自动化领域，人机界面（Human-Machine Interface, HMI）和监督控台与数据采集系统（Supervisory Control and Data Acquisition System, SCADA）是两种重要的工控设备，它们共同构成了一个复杂的信息处理网络。这些设备对于确保生产过程的顺畅进行至关重要。
工控人机界面设备概述
工控人机界面设备是一种用于操作、监视和控制工业自动化系统中各种机械、电气装置的用户界面。它通常由硬件和软件组成，提供了一个简洁直观的人-机交互环境，使得操作人员能够轻松地访问和管理各项参数设置，实时监测生产状态，并对异常情况做出及时响应。
HMI与SCADA的区别
虽然HMI和SCADA都是用于实现远程监控和控制，但它们之间存在明显差异：
1. 应用范围
HMI：主要应用于小型到中型规模的工业自动化项目，如制药厂、食品加工厂等。
SCADA：适用于大型分布式系统，如电力输送网、水务管理体系等广泛覆盖地域的大规模工程。
2. 控制深度
HMI：负责直接控制单个或少数设备。
SCADA：负责高层次的监督性控制，对整个网络进行集中管理。
3. 数据处理能力
HMI：通常只处理局部数据，不涉及大量历史记录。
SCADA：可以存储大量历史数据，便于分析趋势并预测故障风险。
从HMI到SCADA
随着技术进步，一些更复杂且具有较高智能化水平的人机交互解决方案开始逐渐取代传统意义上的单一功能工具。这就是为什么从简单的一般用途人机接口向更加全面的、高级别监督性的系统转变变得越来越普遍。在这个过程中，我们可以看到以下几个阶段：
1. 简单图形显示器
早期工控环境中的最初工具仅仅是一个基本显示器，用以展示一些简单图形表示，以便用户能快速了解当前状态以及必要时候调整设定值。此类工具不具备任何形式的情报收集或者远程操纵功能，只能在本地进行有限操作。
2. 图形用户界面(GUI)
随着计算能力提升，以及软件设计理念不断进步，出现了带有图形用户界面的现代工作站。这使得使用者能够通过鼠标点击或键盘输入来选择不同的屏幕区域，从而更方便地获取详细信息并执行特定的任务。这种方式已经开始体现出一种基于GUI基础上进一步发展出的“可视化”概念，即通过图表、仪表板等手段让非专业人员也能轻易理解复杂信息流动，这样减少了对专家知识要求，让更多普通员工也能参与到决策环节中去。
3. 网络连接与远程访问
当企业需要跨越物理空间扩展其业务范围时，他们开始寻求一种既支持本地又支持远程访问模式下的解决方案。因此，开发出了允许不同地点之间共享资源以及数据同步更新的一个网络基础设施。当某个地方发生变化时，该变化将被即刻反映在其他相关位置上，无论是实时监视还是作业指令下达，都成为可能，这里所说的"就近服务"概念被无缝整合到了日常运营之中，使得工作效率得到极大的提升，同时降低了由于误解导致的问题发生频率，因为现在每个人都拥有相同精确的一致标准参考点——即那个中央服务器所维护的事物状态模型或数据库内容快照，那个总是最新最准确的事物状态模型，也就是我们今天所称之为"事务版本"或者说事务序列号(TSN)之一种表现形式，而这是后续讨论中的关键因素之一，它会决定你是否愿意继续使用你的旧有的客户端/服务器架构，而不是采用新的云服务平台，比如AWS Amazon Web Services 或者Google Cloud Platform这类服务平台，但是为了达到这一目的，还需要有一套完整有效的心智模型作为支撑，其中包括但不限于安全性问题，因为这样才能保证所有来自不同终端登录者的请求都要经过一定程度认证验证才有权进入该云平台内部核心资源区域。而这正是在这里引入Distributed Ledger Technology(区块链技术)使我们的IT世界变得更加透明且不可篡改。如果你想知道如何把你的老旧IT基础设施升级为新的云平台，可以查看我的另一篇文章《从本地服务器迁移到云端》那里的描述里面有详细说明具体哪些步骤需要遵循以避免遇到潜在的问题而导致无法顺利完成迁移任务，有时候还必须考虑兼容性问题因为目前很多新发布出来的是针对未来几年规划设计制造出来所以我们不得不考虑一下如何让这些产品符合我们的需求同时又不会造成过多额外成本增加，最好的方法就是尽量选那些开源社区比较活跃且提供丰富文档资料的地方，这样的话，在实际应用过程中的难题就相对容易解决很多，如果您正在计划迁移到公有云，请先阅读我之前发表的一篇名为《如何评估公有云服务》的文章，这里包含了一系列关于评估公有云服务质量的小技巧供您参考使用。如果您觉得您的组织目前缺乏足够的人力资源来实施此类转变，那么请考虑雇佣一位经验丰富专业人才，他/她应该熟悉相关技术，并且能够帮助组织导航这个转换过程。我建议至少雇佣一位IT顾问，他们将能够协助确定最佳路径，并根据您的特定需求提供定制化建议。此外，当准备好迈出这一步的时候，请记住，您并不孤独；许多公司已经成功完成过这样的旅程，而且他们很乐意分享他们自己的故事以及取得成功所需采取的一些行动。在此，我希望我的努力给予读者以启示，让大家明白只有持续学习才能保持竞争力，只要我们坚持下去，就没有什么是不可能的事情。
