在工業控制系統中，通常將控制層和管理層分為兩個部分。控制層包括傳感器、執行器、PLC、DCS等設備，用于采集和執行現場控制任務；管理層包括人機界面、數據庫、報警管理等設備，主要用于監控和管理整個工業控制系統。

工控機可以作為管理層的設備，通過人機界面與操作人員交互，實現對控制層的監控和管理，此時工控機就是上位機。同時，工控機也可以作為控制層的設備，通過運行PLC或者DSC程序，實現對現場設備的控制和監測，此時工控機就是下位機。

工控機的工作原理：

兩機如何通訊，一般取決于下位機，下位機一般具有更可靠的獨有通訊協議；

使用一些新的API(API（Application Programming Interface,應用程序編程接口）是一些預先定義的函數，目的是提供應用程序與開發人員基于某軟件或硬件的以訪問一組例程的能力；

多語言支持功能模塊，一般同時支持數種高級語言為上位機編程。

通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊協議，有RS232的串口通訊或者RS485串行通訊。

當用計算機和PLC通訊的時候，不但可以采用傳統的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊。采用封裝好的程序開發工具就可以實現PLC和上位機的通訊，當然可以自己編寫驅動類的接口協議控制上位機和下位機的通訊。