浅谈：单片机控制工业设备的比重

许多刚入职的新人和学生，都问过这个问题。回答都已经麻木了

首先说明一下，这里所指的单片机应当是指学生们刚刚制作完成的、在原理上已经没有问题并且有简易包装的单片机装置，我把它叫做初级单片机系统。

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事实上，单片机控制的仪器仪表鄙鄙皆是，占有相当大的比例，连PLC内部也有单片机。不过，这里的单片机并非初级单片机系统，而是十分完善且久经考验的工业成熟产品。

大家都知道，在工业现场中有大量的电动机。传统的电动机控制电路采用断路器做短路珍爱，用接触器做合分切换，用热继电器做过载保护。由于这些传统的元器件不能实现远距离传送信息，因此用单片机来制备电动机保护装置也就应运而生。

下图是MCC控制柜中安装在电动机控制抽屉里的电动机保护装置：

别看它不起眼，它可是研发人员历经三年才研制成功的产品。开发的过程当然是很辛苦的。首先要了解电动机的电流温度特性和机械特性，以及电动机的各种起动和运行方式，然后设计前向通道，把电动机的电流信号和电压信号变送进来；接着设计单片机本体和外围电路，以及电源和人机界面等等；再接着要设计后向通道，包括执行继电器。硬件设计完成后，配套软件，并且在实验室通过了试验验证。

是不是这样就行了？答案是，还早着呢！

下一步就是EMC测试了。用于工业现场的单片机系统必需要过3级EMC的测试考验。这里的EMC就是电磁骚扰试验。当EMC测试仪把骚扰信号加载在电源上时，有时单片机的电源系统立即就冒烟。所以，为了过EMC这一道坎，单片机的前向、后向和电源电路不知道要改多少回，等到有点结果了，时长也过了大半年。

下图是EMC测试仪：

再下一步就是老化和可靠性试验。在这个试验中，又要修改许多元件，修改线路，等到这一步完成，总时长也耗费掉近1年半。

最后一步就是到国家重点实验室中去做认证试验，又叫做型式试验。试验依据是国家相关的规范，做一次试验要花很多钱。试验也不可能一次通过，发现问题回来修改电路，再自己测，然后到国家实验室去测。直到最后通过。

最可怕的就是电快捷瞬变脉冲群测试，能在5次以内的往返测试修改后通过，就算运气好了。

等到这最后一步通过，总研发时长一般要两年。

但型式试验通过并不代表就能用在现场。于是要找一家单位，交了一定的费用，然后把电动机保护器装到现场，进行现场测试。试验结果往往又须要改进，于是一切又从新初始。

等到一款电动机保护装置真正能用在现场并构成产品，所花的人力和物力很高，费用也很高。

由此可见，在工业现场直接用单片机构成测控装置，它的可靠性、稳定性和可用性都是问题。因此在工业现场，一般都用PLC来做测控，而不直接使用单片机。

PLC分许多档次。低档的PLC可靠性较高，但速度慢，功能也很有限；高档的PLC除了速度快以外，它的可靠性和稳定性都很好，甚至能用于发电机的转速控制。要知道，发电机的转子转速可是高达每分钟数千转。并且PLC还能实现双CPU的冗余控制，备用CPU能没缝地切换控制。

下图是ABB的AC800M系列PLC和AC500系列PLC：

其实，单片机在工业现场大量出此时电力仪表中，例如数字电流表、数字电压表和多功能电力仪表等等。

下图是安科瑞的多功能电力仪表：

由此可见，自制的单片机装置用在测量回路还是可以的，但用在测控就不适宜了，毕竟测控对可靠性的要求更高。