HMI / SCADA / P&ID 术语表
为采购、设计或迁移 HMI / SCADA 的工程师准备的快速参考。每个术语用 2-4 句话解释，附交叉引用和真实工厂设备的示例。由一名自动化技术员编写和维护，不是抓取来的；如果某条定义有误或缺失，请到论坛指出。
快速导航
- HMI
- SCADA
- DCS
- PLC
- P&ID
- ISA-101
- ISA-5.1
- ISA-5.5
- ISA-18.2
- Alarm priorities P1-P4（报警优先级 P1-P4）
- Alarm flood（报警泛滥）
- BPCS
- HART
- Calm HMI（低饱和度 HMI）
- Situation awareness（态势感知）
- Tag（仪表位号）
- Mounting symbol（安装位置符号）
- Multi-state lamp（多状态指示灯）
- ESD
- SIS / Safety Instrumented System（安全仪表系统）
- Fieldbus（现场总线）
- OPC UA
- Modbus
- RTU
- Profibus
- PROFINET
- EtherNet/IP
- FOUNDATION Fieldbus
- Operator display（操作员画面）
- Display levels（画面层级）
- MCC
- VFD / VSD
- Interlock（联锁）
- Permissive（允许条件）
- Trip（跳车）
- PID control loop（PID 控制回路）
- Setpoint（设定值）
- Deadband（死区）
- Hysteresis（滞回）
- Cascade control（串级控制）
- Engineering units（工程单位）
- Ladder logic（梯形图逻辑）
- Faceplate（面板）
- Watchdog（看门狗）
- Redundancy（冗余）
- Trend（趋势，历史数据库）
- OEE
- HMI style guide（HMI 风格指南）
HMI /eɪtʃ em aɪ/
Human-Machine Interface（人机界面）。操作员用来监视和操控过程的图形层。现代 HMI 通常是基于 Web 的面板（Weintek cMT、Siemens WinCC Unified、Ignition Perspective）或专用硬件（Rockwell PanelView、Pro-face GP）。HMI 显示储罐液位、泵状态和报警；操作员看到发生了什么并下达命令。
SCADA /ˈskeɪdə/
Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监控系统）。全厂级系统，从分布在不同距离的多台 PLC / RTU 采集数据（有时地理上分散：供水公司、输油管道），并在操作员工作站上显示。SCADA 的范围比 HMI 大：它包括历史数据库、报警管理、批次控制和监控逻辑。厂商：AVEVA Wonderware、Inductive Automation Ignition、Rockwell FactoryTalk View SE、Schneider Citect。
DCS /diː siː ɛs/
Distributed Control System（集散控制系统）。用于连续过程（炼油厂、化工厂、制浆造纸、大型公用事业）的高度集成控制系统。与 PLC+SCADA 不同，DCS 作为一个整体产品设计：控制器、I/O、HMI 和历史数据库来自同一家厂商（Honeywell Experion、Yokogawa Centum、ABB Ability System 800xA、Emerson DeltaV）。适用于可靠性和紧密集成比灵活性更重要的场合。DCS 中的 HMI 称为操作员画面。
PLC /piː ɛl siː/
Programmable Logic Controller（可编程逻辑控制器）。按扫描周期（通常 10-50 ms）执行确定性逻辑的加固型工业计算机。PLC 负责离散控制（电机启/停、阀门开/关）和批次顺序控制。例如：Siemens S7-1500、Rockwell ControlLogix、Schneider M580、Mitsubishi MELSEC、Beckhoff TwinCAT。PLC 用 IEC 61131-3 语言编程（梯形图、功能块图、结构化文本、SFC、指令表）。
P&ID /piː ən aɪ diː/
Piping & Instrumentation Diagram（管道仪表流程图）。过程装置的主工程图纸：每条管道、每个阀门、仪表和设备都标出其位号、连接和运行状态。P&ID 图使用标准化符号（ISA-5.1、ASME Y32.11、BS 1646），因此同一张图纸在不同厂商和国家之间都能读懂。现代 HMI 画面通常沿用 P&ID 图的布局，便于操作员快速对照。
ISA-101 /aɪ ɛs eɪ wən oʊ wən/
ISA-101.01-2015 — Human Machine Interfaces for Process Automation Systems（过程自动化系统人机界面）。HMI 设计标准。定义了生命周期（风格指南 → 设计 → 实施 → 运行 → 维护）、画面层级（总览 → 单元 → 详情 → 诊断）、颜色理念（颜色 = 状态，而非装饰）、报警优先级和字体规范。遵循它可以减少报警疲劳和操作员失误。ISA-101 完整指南。
ISA-5.1 /aɪ ɛs eɪ faɪv pɔɪnt wən/
ISA-5.1-2009 — Instrumentation Symbols and Identification（仪表符号与标识）。P&ID 图上位号字母和仪表圆圈的标准。定义了：功能字母（P=压力、T=温度、F=流量、L=液位、A=分析、Z=位置……）、修饰字母（I=指示、C=控制器、T=变送器、S=开关、V=阀门）和安装位置圆圈（现场为空白圆圈、DCS 为带横线的圆圈、PLC 为六边形、共享为带双横线的圆圈）。ISA-5.1 完整参考。
ISA-5.5
ISA-5.5 — Graphic Symbols for Process Displays（过程显示图形符号）。P&ID 图和 HMI 画面上设备形状（容器、塔、泵、换热器）的标准。它与 ISA-5.1（覆盖仪表位号）互补，定义工艺设备本身的形状。常与 ASME Y32.11（美国）和 BS 1646（英国）/ DIN 28004（德国）配合使用。
ISA-18.2
ISA-18.2-2016 — Management of Alarm Systems for the Process Industries（过程工业报警系统管理）。定义报警生命周期：识别、合理化、设计、实施、运行、监测、变更管理、审核。设定了量化限值（每个操作员每 10 分钟最多 1 条报警），并区分滋扰报警和真实报警。在 HMI 设计中常与 ISA-101 一起引用。
Alarm priorities P1-P4（报警优先级 P1-P4）
ISA-101 / ISA-18.2 使用的四级分类：
- P1 紧急（红）：需要立即处理（< 1 分钟）；涉及安全、环境或重大设备损坏
- P2 高（橙）：几分钟内处理；生产损失或次要设备风险
- P3 中（黄）：几十分钟内处理；产品不合格、效率损失
- P4 低（蓝）：班次结束前处理；诊断或预测性维护
颜色之外再用形状（三角形 / 菱形 / 六边形 / 圆形）做冗余编码，色盲操作员也能区分。官方图标库中的 P1-P4 报警徽标和状态徽标完全遵循这一方案。
Alarm flood（报警泛滥）
每个操作员在 10 分钟内收到超过 10 条报警（ISA-18.2 阈值）。报警泛滥期间，操作员无法阅读、排序或处理，态势感知随之崩溃。常见原因：连锁跳车、缺少合理化、把报警当状态用。解决办法是合理化（删除、抑制、提高阈值）和搁置规则，而不是换更大的屏幕。
BPCS · Basic Process Control System（基本过程控制系统）
Basic Process Control System（基本过程控制系统）。在正常工况下运行装置连续和离散控制的 DCS 或 PLC+SCADA 层，也就是日常的“大脑”。IEC 61511 将它与 SIS 区分开，并要求两者在物理、逻辑和管理上相互独立，这样 BPCS 的故障就不会使安全层失效。
HART
Highway Addressable Remote Transducer（可寻址远程传感器高速通道）。叠加在传统 4-20 mA 回路之上：模拟信号仍然传送主变量，而低幅度的 FSK 信号传送数字诊断、组态和次级变量。它是让工厂复用现有布线的务实升级路径：大多数现代变送器都支持 HART，HART-IP / WirelessHART 又对它做了扩展。
Calm HMI（低饱和度 HMI）
ISA-101 / 《高性能 HMI 手册》的 HMI 设计理念：画面大部分是灰色和白色；饱和色（红、橙、黄、蓝、绿）只留给异常工况和设备状态。它是 1990 年代“圣诞树”式 HMI 的反面，那时所有东西都被装饰性地上了色。低饱和度 HMI 能显著减少报警疲劳。阅读低饱和度灰色背景配色指南。
Situation awareness（态势感知）
Mica Endsley 1995 年提出的模型：操作员只有能够感知正在发生什么、理解它意味着什么、并预测接下来会发生什么，才算有效。ISA-101 明确把每条设计规则对应到这三层中的某一层。好的 HMI 帮助操作员预测，而不只是被动反应。
Tag（仪表位号）
仪表或最终控制元件的唯一标识：FCV-104 = 流量控制阀，104 号回路。格式为 XX[X]-NNN，字母描述功能（见 ISA-5.1），数字标识具体回路。位号不可随意更改：它出现在 P&ID 图、HMI、控制逻辑、报警汇总和维护工单上。修改位号是一项变更管理工作。
Mounting symbol（安装位置符号，仪表圆圈）
位号外面圆圈的形状告诉你仪表在哪里：
- 空白圆圈 = 现场安装（只能在设备现场看到）
- 带一条横线的圆圈 = DCS 安装（控制室可见）
- 圆圈内的六边形 = PLC 安装
- 带两条横线的圆圈 = 共享显示/共享控制
Multi-state lamp（多状态指示灯）
把单个 PLC 位号（通常为 UINT16）映射到一组图片或样式的 HMI 图形对象。用于渲染每台电机类设备的 9 状态矩阵（停止 / 启动中 / 运行 / 无反馈 / 手动 / 禁用 / +P1 / +P2 / 故障）。在 Weintek EasyBuilder Pro 中，对象名为 Multi-state Lamp；在 WinCC 中为 Multi Lamp；在 FactoryTalk 中为 Multi-state Indicator；在 Ignition 中则把 icon 绑定到表达式。9 种电机状态详解。你可以在符号编辑器里自己制作 9 状态块，或者从社区符号库中其他工程师发布的电机符号改起。
ESD
Emergency Shutdown（紧急停车）：在正常控制失效时把装置或单元带入安全状态的独立系统。ESD 跳车绕过常规的 HMI / DCS，直接驱动安全等级的电磁阀。在 P&ID 图上用粗红线的 ESD 阀表示。IEC 61511 / ISA-84 要求危险工艺必须配备。
SIS · Safety Instrumented System（安全仪表系统）
Safety Instrumented System（安全仪表系统）。由传感器、逻辑解算器和最终元件组成，用于执行安全仪表功能（SIF），把过程带入安全状态。独立于基本过程控制系统（BPCS）运行：不同的硬件、不同的供电、不同的布线。受 IEC 61511 / ANSI ISA-84 管辖。
Fieldbus（现场总线）
在现场层取代 4-20 mA 模拟布线的数字网络：Profibus DP/PA、Profinet、EtherCAT、EtherNet/IP、Modbus TCP、FOUNDATION Fieldbus、HART。现场总线让每台设备传送多个变量（信号 + 状态 + 诊断），降低布线成本，并使预测性维护成为可能。
OPC UA
OPC Unified Architecture（OPC 统一架构）：OPC 基金会制定的现代工业通信标准。取代基于 DCOM 的 OPC Classic。平台无关、安全（默认 TLS）、支持配套规范（PackML、MTConnect）。连接 PLC、HMI、MES、ERP 和物联网云服务的通用语言。
Modbus
至今仍在使用的最古老的工业协议（1979 年）。两种变体：Modbus RTU（走 RS-485 串行）和 Modbus TCP（走以太网）。简单、普及，几乎所有设备都支持。功能码 03（读保持寄存器）和 06（写单个寄存器）覆盖了 90% 的使用场景。
RTU
Remote Terminal Unit（远程终端单元）。加固型现场控制器，在远程（通常无人值守）站点采集传感器数据并驱动设备，通过广域链路（蜂窝、无线电、卫星、专线）向中央 SCADA 主站上报。RTU 在地理分散的基础设施中占主导地位：给排水管网、管道、变电站，在这些地方整柜 PLC 过于浪费。RTU 与 PLC 的界线已经模糊；许多现代设备两者兼具。
Profibus
Process Field Bus（过程现场总线）。IEC 61158 标准化的串行现场总线，历史上在以 Siemens 为主的工厂中占主导。两个行规：Profibus DP（分布式外设），通过 RS-485 实现快速循环 I/O；Profibus PA（过程自动化），用于危险区域的仪表，采用总线供电的本安布线。新装置大多已被 PROFINET 取代，但在存量设备中仍很普遍。
PROFINET
PROFIBUS & PROFINET International（PI）制定的工业以太网标准，是 Profibus 的以太网继任者。用标准 TCP/IP 做组态，同时提供实时（RT）和等时实时（IRT）通道，用于确定性、低抖动的 I/O 和运动控制。Siemens S7-1500 系统的默认现场总线，也是车间以太网的主流选择之一。
EtherNet/IP
在标准以太网和 TCP/UDP 上承载通用工业协议（CIP）的工业以太网，“IP”指的是 Industrial Protocol（工业协议），不是 Internet Protocol。由 ODVA 管理，是 Rockwell/Allen-Bradley ControlLogix 和 CompactLogix 平台上的主流现场总线。使用隐式连接（循环 I/O）和显式连接（按需报文）。
FOUNDATION Fieldbus
全数字、双向的过程现场总线（现由 FieldComm Group 管理，该组织同时管理 HART）。其 H1 层（31.25 kbit/s，总线供电，本安）连接连续过程装置中的仪表，并能把控制逻辑分布到现场设备本身（现场控制）。在炼油和化工应用中与 Profibus PA 竞争。
Operator display（操作员画面）
DCS 领域对 PLC+SCADA 架构中所称 HMI 的叫法。同一个概念，不同厂商的词汇。
Display levels（画面层级，1-4 级）
ISA-101 的 HMI 画面四级层级：
- 总览：一个画面显示整个厂区或装置区域，只有 KPI
- 单元 / 区域：一个工艺单元；操作员的日常工作画面
- 详情：单台设备及其全部回路、联锁和控件
- 诊断 / 维护：仪表级数据、阀门行程
MCC
Motor Control Center（电机控制中心）：容纳工厂电机的接触器、过载继电器、软启动器、变频器和控制回路的柜体。与 PLC 相连，接收启停命令并返回反馈。9 状态电机矩阵就源自 MCC。
VFD / VSD
Variable Frequency Drive（变频器，美国叫法）或 Variable Speed Drive（变速驱动器，欧洲叫法）：把固定频率的电网电源转换为可变频率，从而控制电机转速。节能（泵、风机按需运行）并减少机械磨损。常见品牌：ABB ACS、Siemens Sinamics、Schneider Altivar、Yaskawa A1000、Rockwell PowerFlex。
Interlock（联锁）
一种安全逻辑，在前提条件未满足时阻止命令（通常是电机启动、阀门打开）执行：例如，吸入阀未打开则泵不能启动。在 PLC 梯形图中实现；在 HMI 上表现为锁定的控件或红色横幅。与事后反应的跳车不同。
Permissive（允许条件）
与联锁是同一个思路，但通常描述的是正向条件：“所有允许条件已满足，可以启动”。操作员在详情画面上会看到一个“允许条件”面板。
Trip（跳车）
报警或安全条件触发时对设备的反应式停机。电机跳车会立即切断接触器电源。与联锁不同（联锁是事先阻止命令）。
PID control loop（PID 控制回路）
比例-积分-微分（Proportional-Integral-Derivative）：过程控制中的主力反馈算法。它持续计算被测过程变量（PV）与设定值（SP）之间的偏差，然后用三个整定过的项驱动输出（CO）：比例（对当前偏差做出反应）、积分（消除稳态偏差）和微分（预判变化）。大多数回路只用 PI，微分留给缓慢的温度过程。操作员从回路的面板上整定和监视每个回路。
Setpoint（设定值）
操作员或上层程序希望被控变量保持的目标值，例如储罐液位设定值 60%，反应器温度设定值 180 °C。控制回路调节输出，使被测过程变量趋向设定值。在 HMI 上，设定值是回路面板上的输入框；在串级控制中，一个回路的输出就是另一个回路的设定值。
Deadband（死区）
围绕设定值（或报警阈值）的一个区间，在区间内不产生控制动作或状态变化。死区防止执行机构和报警因小幅波动或传感器噪声而频繁动作：例如，设定为 80% 启动、20% 停止的泵，死区为 60%。在报警管理中，它是变量必须回落到跳变点以下多少才会清除报警的量，避免反复重新触发。
Hysteresis（滞回）
切换阈值取决于变化方向的特性：接通点与断开点不同。它与死区密切相关，实践中常常混用。滞回使恒温器或液位开关有两个不同的动作点，不会在单一数值附近快速反复切换。
Cascade control（串级控制）
一种控制策略：外层（主回路/主控）回路的输出用来设定内层（副回路/副控）回路的设定值，而不是直接驱动阀门。快速的内层回路在扰动影响到缓慢的外层变量之前就把它消除，例如反应器温度回路串级到更快的夹套流量回路。在 HMI 上，操作员可以把内层回路置于“串级”模式（由主回路驱动），或解除串级切换到手动。
Faceplate（面板）
操作员打开后用于操作单个对象（控制回路、电机或阀门）的标准化弹出面板。它显示过程变量、设定值和输出、自动/手动/串级模式按钮、报警状态和整定参数。由于同一类型的每个回路使用完全相同的面板，操作员会形成肌肉记忆；定义面板是风格指南的核心交付物之一。它是多状态指示灯在交互控制方面的对应物。
Engineering units（工程单位）
原始信号换算后用于显示的实际物理单位（bar、°C、m³/h、%），区别于 PLC 从 I/O 卡读到的原始计数（例如 Siemens 模拟量通道的 0–27648，或 4–20 mA）。把原始计数换算成工程单位（并定义 EU 量程，即跨度）是每个模拟量位号的基本组态步骤；HMI 和趋势始终以工程单位向操作员显示。
Ladder logic（梯形图逻辑）
使用最广泛的 PLC 编程语言，IEC 61131-3 定义的五种语言之一。程序画成两条竖直“母线”之间的梯级，用触点（输入）和线圈（输出）直观地再现它所取代的继电器原理图，因此电工和维护人员也能读懂。适合布尔型的联锁和允许条件逻辑；不太适合数学运算，这部分交给结构化文本或功能块。
Watchdog（看门狗）
一个必须由正常运行的软件或通信对端定期复位（“喂狗”）的定时器；如果复位不再到来，看门狗超时并强制执行安全动作：重启控制器，或把输出置于故障安全状态。在 SCADA/HMI 中，心跳看门狗检测 PLC 链路中断，并把该设备的所有位号标记为过期，而不是显示冻结的、看似“正常”的误导性数值。
Redundancy（冗余）
复制关键部件（控制器、电源、网络路径、服务器），使单点故障不会导致过程停止。常见方案有热备（备用控制器镜像状态，并在一个扫描周期内接管，用于 DCS 和安全系统）和冗余网络环。冗余提高可用性；它不同于 IEC 61511 要求的 BPCS 与 SIS 之间的功能独立。
Trend（趋势，历史数据库）
一个或多个位号随时间变化的图形视图。由历史数据库（存储每个位号带时间戳数值的时序数据库）驱动。对回路整定、根因分析和 OEE 报表至关重要。例如：AVEVA PI System（原 OSIsoft）、Honeywell PHD、Wonderware Historian、InfluxDB。
OEE
可用率 × 性能率 × 良品率，以 0-100% 表示。被引用最多的制造业 KPI。世界级水平约为 85%；一般工厂为 60-70%。常作为 KPI 磁贴显示在 HMI 总览画面上。
HMI style guide（HMI 风格指南）
在画面绘制之前锁定配色、字体、符号库、报警优先级和命名规则的项目专用文档。ISA-101 第一阶段的交付物。好的风格指南能让 50 个画面看起来像一个产品，而不是 50 次不同的视觉实验。可以在官方图标库上试用实时样式编辑器（配色、字体、位号格式），并在符号编辑器里用同样的设置绘制项目符号。