KSY-E 系列三相智能电炉温度控制器是专门为实验电路设计的温控配套设置，采用数码管人机界面显示，可作为单独胎体使用，也可以在炉子底部与炉子连成一个整体。它拥有两路模拟量输入，可接收各类测量信号，多屏LED显示，带有两路报警控制，三相可控硅触发输出，并具有通信功能。

    本文分析了 KSY-E 系列三相智能电炉温度控制器的软件控制流程图。

1、 主程序构架

 KSY-E 系列三相智能电炉温度控制器软件程序主要包括AD采集、继电器报警、触发控制输出、485通讯、显示菜单与按键的驱动。

2、单片机资源分配

单片机定时器T1工作在计数器状态，用于模拟量采集的脉冲计数。串口通讯需要的波特率由单片机自带的BRT发生器产生，通讯数据在串口中断中完成。温控器的触发输出用到较多资源，其中外部中断0用于三相电同步信号的检测，定时器T0用于触发相位角的延时，两路PCA模块工作与比较匹配模式，PCA模块0用于触发B、C相延时计算，模块1用于触发脉宽的调节。

3、基本功能和菜单

温控器具有两路万能分度号输入，即可以输入热电阻电阻信号、热电偶毫伏信号和标准信号，两路输入的功能均可配置成不同功能，例如直接控制输出大小或外部限幅等。温控器具有一路继电器模式也有多种配置可选，包括超温报警、偏差报警、综合故障报警等。温控器的控温模式有两种，一种是时间程序模式，另一种是定值控温模式，用户可在菜单中进行切换。

温控器正常工作时有3种工作环境。一种是普通用户使用时的工作状态，用户只能进入初级菜单，包括报警菜单、附屏显示设置菜单和密码锁菜单。第二种是对仪表的一些重要参数设置的高级菜单，需要输入密码18解锁才可见。高级菜单包括仪表的输入输出量程、量程迁移、热电偶冷端补偿、和通信菜单。第三种是专业人员进行仪表校正的菜单，需要输入密码3412才可见此菜单。

温控器正常工作时，各窗口显示依照面板所示类容进行显示。温控器的菜单主要包括两个模式。一种是菜单参数模式、一种是时间程序参数模式。前者用于设定温控器的相关参数，比如分度号、报警值等。后者主要用于设定与控温曲线相关的参数。用户按下菜单键后，温控器就进入菜单参数模式，用户可根据实际需要进行参数修改；按下程序键后，温控器就进入时间程序参数模式，用户可根据控温需求设定控温的相关参数。

4、 数据采集处理方法

温控器AD采集使用的芯片是ICL7135。为了减少采集部分对单片机IO口的占用，这里使用T1计数器来对采集结果的读取（计数值越大，则AD值越大）。采集初始化时将T1初值设置为-10000（因为7135的调零需要10000个计数周期），7135的busy信号送至单片机的IO口，单片机会在每个循环周期的前约70ms时间里反复查询该IO的状态，当busy状态有效时，就将计数器中的值取出，该值即可反映出输入信号的大小。根据POL端的电平可判断输入信号的正负。通过设置A、B、C的值依次选通4051的各通道进行采集。 采集过程包括采集两路模拟量信号、室温和零点。

标准信号的采集在经过数据滤波后可直接根据线性来计算出实际输入信号的大小。mV信号和热电阻信号由于经过运放，因此在数据滤波后还需去除零点漂移带来的影响。用信号的采集值减去零点时的采集值，再经过查表，计算出实际温度大小。 

5、 触发输出处理方法

温控器首先对输入信号进行采集，转换为当前温度，然后和设定的目标温度进行PID运算，计算出需要输出的大小，然后转化成可以控制可控硅触发导通角大小的脉冲序列。

可控硅的移相控制要求以变流电路的自然换相点为基准．经过一定的相位延迟后，输出触发信号使可控硅导通。在实际应中可控硅的触发信号应该以同步电压信号为基准延迟一定的相位角，所以触发输出的主要任务就是测量同步电压过零的时刻，并以此点作为单片机计算可控硅触发相位角的起始点。这里采用外部中断0来用于三相电同步信号的检测，定时器T0用于触发导通角的延时，两路PCA模块工作与比较匹配模式，PCA模块0用于计算A相到B相、B相到C相的延时，模块1用于触发脉宽的调节。

6、 报警

温控器的报警主要模式为高低报，用户也可根据需要配成其他模式。高报的条件是当前温度>=报警值+回差，低报条件是当前温度<=报警值+回差。报警延时用一个static unsigned long型变量模拟一个计数器，每当满足报警条件时，如果计数器值不为0，则减1；否则就报警。高报和低报各用一个标志位来表示是否是第一次满足报警状态。通过判断该标志位在报警状态变化后将延时倒计时计数器置为初值。  

7、 通信

温控器通讯采用串口的485通讯，符合标准的MODBUS-RTU协议。仪表利用单片机的T1定时器产生通讯所需的波特率，在PCA中断中对通信超时进行判断。通信地址可选择为：1-247。其中0地址为广播地址。波特率可选择为：600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、38400、57600。本仪表使用MODBUS-RTU协议，2位CRC校验。信息帧的结构：地址码（8位）+功能码（8位）+数据区（N × 8位）+错误校验码（16位，低位在前）。使用功能码：01、02、03、04、05、06。错误校验采用CRC-16校验方法。信息帧的格式都基本相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码。

8、总结

经过测试和用户反馈信息， KSY-E 系列三相智能电炉温度控制器在各种工业场合下均能正常稳定工作。

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