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    KSY-E 系列三相智能電爐溫度控制器是專門為實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的溫控配套設(shè)置，采用數(shù)碼管人機(jī)界面顯示，可作為單獨(dú)胎體使用，也可以在爐子底部與爐子連成一個(gè)整體。它擁有兩路模擬量輸入，可接收各類測(cè)量信號(hào)，多屏LED顯示，帶有兩路報(bào)警控制，三相可控硅觸發(fā)輸出，并具有通信功能。

    本文分析了 KSY-E 系列三相智能電爐溫度控制器的軟件控制流程圖。

1、 主程序構(gòu)架

 KSY-E 系列三相智能電爐溫度控制器軟件程序主要包括AD采集、繼電器報(bào)警、觸發(fā)控制輸出、485通訊、顯示菜單與按鍵的驅(qū)動(dòng)。

2、單片機(jī)資源分配

單片機(jī)定時(shí)器T1工作在計(jì)數(shù)器狀態(tài)，用于模擬量采集的脈沖計(jì)數(shù)。串口通訊需要的波特率由單片機(jī)自帶的BRT發(fā)生器產(chǎn)生，通訊數(shù)據(jù)在串口中斷中完成。溫控器的觸發(fā)輸出用到較多資源，其中外部中斷0用于三相電同步信號(hào)的檢測(cè)，定時(shí)器T0用于觸發(fā)相位角的延時(shí)，兩路PCA模塊工作與比較匹配模式，PCA模塊0用于觸發(fā)B、C相延時(shí)計(jì)算，模塊1用于觸發(fā)脈寬的調(diào)節(jié)。

3、基本功能和菜單

溫控器具有兩路萬(wàn)能分度號(hào)輸入，即可以輸入熱電阻電阻信號(hào)、熱電偶毫伏信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，兩路輸入的功能均可配置成不同功能，例如直接控制輸出大小或外部限幅等。溫控器具有一路繼電器模式也有多種配置可選，包括超溫報(bào)警、偏差報(bào)警、綜合故障報(bào)警等。溫控器的控溫模式有兩種，一種是時(shí)間程序模式，另一種是定值控溫模式，用戶可在菜單中進(jìn)行切換。

溫控器正常工作時(shí)有3種工作環(huán)境。一種是普通用戶使用時(shí)的工作狀態(tài)，用戶只能進(jìn)入初級(jí)菜單，包括報(bào)警菜單、附屏顯示設(shè)置菜單和密碼鎖菜單。第二種是對(duì)儀表的一些重要參數(shù)設(shè)置的高級(jí)菜單，需要輸入密碼18解鎖才可見(jiàn)。高級(jí)菜單包括儀表的輸入輸出量程、量程遷移、熱電偶冷端補(bǔ)償、和通信菜單。第三種是專業(yè)人員進(jìn)行儀表校正的菜單，需要輸入密碼3412才可見(jiàn)此菜單。

溫控器正常工作時(shí)，各窗口顯示依照面板所示類容進(jìn)行顯示。溫控器的菜單主要包括兩個(gè)模式。一種是菜單參數(shù)模式、一種是時(shí)間程序參數(shù)模式。前者用于設(shè)定溫控器的相關(guān)參數(shù)，比如分度號(hào)、報(bào)警值等。后者主要用于設(shè)定與控溫曲線相關(guān)的參數(shù)。用戶按下菜單鍵后，溫控器就進(jìn)入菜單參數(shù)模式，用戶可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行參數(shù)修改；按下程序鍵后，溫控器就進(jìn)入時(shí)間程序參數(shù)模式，用戶可根據(jù)控溫需求設(shè)定控溫的相關(guān)參數(shù)。

4、 數(shù)據(jù)采集處理方法

溫控器AD采集使用的芯片是ICL7135。為了減少采集部分對(duì)單片機(jī)IO口的占用，這里使用T1計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)采集結(jié)果的讀?。ㄓ?jì)數(shù)值越大，則AD值越大）。采集初始化時(shí)將T1初值設(shè)置為-10000（因?yàn)?135的調(diào)零需要10000個(gè)計(jì)數(shù)周期），7135的busy信號(hào)送至單片機(jī)的IO口，單片機(jī)會(huì)在每個(gè)循環(huán)周期的前約70ms時(shí)間里反復(fù)查詢?cè)揑O的狀態(tài)，當(dāng)busy狀態(tài)有效時(shí)，就將計(jì)數(shù)器中的值取出，該值即可反映出輸入信號(hào)的大小。根據(jù)POL端的電平可判斷輸入信號(hào)的正負(fù)。通過(guò)設(shè)置A、B、C的值依次選通4051的各通道進(jìn)行采集。 采集過(guò)程包括采集兩路模擬量信號(hào)、室溫和零點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的采集在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)濾波后可直接根據(jù)線性來(lái)計(jì)算出實(shí)際輸入信號(hào)的大小。mV信號(hào)和熱電阻信號(hào)由于經(jīng)過(guò)運(yùn)放，因此在數(shù)據(jù)濾波后還需去除零點(diǎn)漂移帶來(lái)的影響。用信號(hào)的采集值減去零點(diǎn)時(shí)的采集值，再經(jīng)過(guò)查表，計(jì)算出實(shí)際溫度大小。 

5、 觸發(fā)輸出處理方法

溫控器首先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換為當(dāng)前溫度，然后和設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行PID運(yùn)算，計(jì)算出需要輸出的大小，然后轉(zhuǎn)化成可以控制可控硅觸發(fā)導(dǎo)通角大小的脈沖序列。

可控硅的移相控制要求以變流電路的自然換相點(diǎn)為基準(zhǔn)．經(jīng)過(guò)一定的相位延遲后，輸出觸發(fā)信號(hào)使可控硅導(dǎo)通。在實(shí)際應(yīng)中可控硅的觸發(fā)信號(hào)應(yīng)該以同步電壓信號(hào)為基準(zhǔn)延遲一定的相位角，所以觸發(fā)輸出的主要任務(wù)就是測(cè)量同步電壓過(guò)零的時(shí)刻，并以此點(diǎn)作為單片機(jī)計(jì)算可控硅觸發(fā)相位角的起始點(diǎn)。這里采用外部中斷0來(lái)用于三相電同步信號(hào)的檢測(cè)，定時(shí)器T0用于觸發(fā)導(dǎo)通角的延時(shí)，兩路PCA模塊工作與比較匹配模式，PCA模塊0用于計(jì)算A相到B相、B相到C相的延時(shí)，模塊1用于觸發(fā)脈寬的調(diào)節(jié)。

6、 報(bào)警

溫控器的報(bào)警主要模式為高低報(bào)，用戶也可根據(jù)需要配成其他模式。高報(bào)的條件是當(dāng)前溫度>=報(bào)警值+回差，低報(bào)條件是當(dāng)前溫度<=報(bào)警值+回差。報(bào)警延時(shí)用一個(gè)static unsigned long型變量模擬一個(gè)計(jì)數(shù)器，每當(dāng)滿足報(bào)警條件時(shí)，如果計(jì)數(shù)器值不為0，則減1；否則就報(bào)警。高報(bào)和低報(bào)各用一個(gè)標(biāo)志位來(lái)表示是否是第一次滿足報(bào)警狀態(tài)。通過(guò)判斷該標(biāo)志位在報(bào)警狀態(tài)變化后將延時(shí)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器置為初值。  

7、 通信

溫控器通訊采用串口的485通訊，符合標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-RTU協(xié)議。儀表利用單片機(jī)的T1定時(shí)器產(chǎn)生通訊所需的波特率，在PCA中斷中對(duì)通信超時(shí)進(jìn)行判斷。通信地址可選擇為：1-247。其中0地址為廣播地址。波特率可選擇為：600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、38400、57600。本儀表使用MODBUS-RTU協(xié)議，2位CRC校驗(yàn)。信息幀的結(jié)構(gòu)：地址碼（8位）+功能碼（8位）+數(shù)據(jù)區(qū)（N × 8位）+錯(cuò)誤校驗(yàn)碼（16位，低位在前）。使用功能碼：01、02、03、04、05、06。錯(cuò)誤校驗(yàn)采用CRC-16校驗(yàn)方法。信息幀的格式都基本相同：地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。

8、總結(jié)

經(jīng)過(guò)測(cè)試和用戶反饋信息， KSY-E 系列三相智能電爐溫度控制器在各種工業(yè)場(chǎng)合下均能正常穩(wěn)定工作。

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