作者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室(230029) 高 輝 盛*** 武國(guó)華 劉付軼 吳青林 張?jiān)饰? 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

現(xiàn)場(chǎng)總線的智能冷陰極電離規(guī)控制器的實(shí)現(xiàn)

摘 要： 介紹為大型超高真空系統(tǒng)（如加速器）研制的、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能超高真空監(jiān)控節(jié)點(diǎn)即冷陰極電離真空計(jì)的設(shè)計(jì)。該真空計(jì)帶有符合can協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線接口、rs485／rs232c以及用于聯(lián)鎖保護(hù)快速響應(yīng)的接口，可有效地驅(qū)動(dòng)多種國(guó)內(nèi)外規(guī)管，量程范圍是，在超高真空測(cè)控領(lǐng)域極有特色。由于將can總線接口和快速聯(lián)鎖報(bào)警接口引入超高真空計(jì)，使其特別適用于大型超高真空監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)場(chǎng)總線 can 冷陰極電離真空計(jì)

自1990年以來(lái)，被業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)為“自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的一次具有深遠(yuǎn)影響的重大變革”的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，包括基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)過(guò)程智能自動(dòng)化儀表和開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)外引起人們廣泛的注意和高度重視，成為世界范圍內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。有通信就必須有協(xié)議，從這個(gè)意義上講，現(xiàn)場(chǎng)總線就是一個(gè)定義了硬件接口和通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線不單單是一種通信技術(shù)，也不僅僅是用數(shù)字儀表代替模擬儀表，關(guān)鍵是用新一代的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（fcs）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng)（dcs），實(shí)現(xiàn)智能儀表、通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)的集成�；谶@種總線的新一代控制系統(tǒng)被譽(yù)為第五代控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)�，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是繼plc（可編程邏輯控制器）和dcs之后最具生命力的控制系統(tǒng)�？梢哉f(shuō)，信號(hào)傳輸?shù)娜珨?shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全分散式、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互操作性、通信網(wǎng)絡(luò)的全互連性、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的全開(kāi)放性是現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)最顯著的特征[1]。

現(xiàn)有的幾個(gè)總線組織和大公司已經(jīng)推出了一些現(xiàn)場(chǎng)總線，如worldfip、can、lnworks、profibus、hart、ff等，但它們將最終統(tǒng)一到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之下是必然的。ff有可能成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而其他總線則可能成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的子集。

現(xiàn)場(chǎng)總線的節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)儀表或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如傳感器、變送器、執(zhí)行器等，但它們不是傳統(tǒng)的單功能的現(xiàn)場(chǎng)儀表，而是具有綜合功能的微機(jī)化儀表�，F(xiàn)場(chǎng)儀表的研制和開(kāi)發(fā)是下一世紀(jì)fcs的基礎(chǔ)、信息工業(yè)的源頭，生產(chǎn)測(cè)量?jī)x表的部門(mén)必然向現(xiàn)場(chǎng)總線靠攏。

can 最早由德國(guó)bosch公司推出，其總線規(guī)范成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso-dis11519-1用于低速通信）和iso-dis 11898[2]（用于高速通信），得到了motorola、intel、philips、siemens、nec、ti、ni等公司的廣泛支持。can具有卓越的特性和極高的可靠性，特別適合工業(yè)過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的互連，受到了工業(yè)及儀器、儀表領(lǐng)域的廣泛重視，被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備總線之一。目前使用該總線技術(shù)的中國(guó)用戶較多，中國(guó)地區(qū)負(fù)責(zé)推廣該技術(shù)的部門(mén)有中國(guó)單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室和北京三興達(dá)公司。

在真空測(cè)量領(lǐng)域，用于超高真空測(cè)量的真空計(jì)主要有熱陰極電離超高真空計(jì)和冷陰極電離超高真空計(jì)，它們都是利用氣體分子電離的原理來(lái)測(cè)量真空度的一種儀器。真空計(jì)由測(cè)量規(guī)管（傳感器）和電氣測(cè)量電路（控制器）組成。熱陰極電離規(guī)管由三個(gè)電極組成，真空計(jì)通過(guò)控制器的控制電路單元對(duì)電極施加電壓、電流，將非電量的氣體壓力轉(zhuǎn)換成電量－離子電流，利用控制器的測(cè)量顯示單元給出測(cè)量結(jié)果。冷陰極電離真空計(jì)同熱陰極電離真空計(jì)一樣，是利用低壓力下氣體分子的電離電流與壓力有關(guān)的特性、用放電電流來(lái)測(cè)量真空度的一種儀器。兩者不同在于電離源，熱陰極電離真空計(jì)是熱陰極發(fā)射電子；而冷陰極電離真空計(jì)是靠冷發(fā)射產(chǎn)生少量的初始自由電子，它們?cè)陔妶?chǎng)、磁場(chǎng)的共同作用下最終形成自持氣體放電（一般稱(chēng)為潘寧放電）。冷陰極電離超高真空規(guī)管沒(méi)有與壓力無(wú)關(guān)的本低光電流，沒(méi)有熱陰極，不怕大氣沖擊。目前用于超高真空測(cè)量的冷陰極電離規(guī)管是倒置磁控管式規(guī)管。

國(guó)內(nèi)品牌的冷陰極電離超高真空計(jì)主要是m014規(guī)管[3]及控制器，由于控制器的局限性，測(cè)量范圍是。國(guó)外品牌有美國(guó)hps公司的series 423 i-mag規(guī)管及其控制器（測(cè)量范圍是）、balzers公司的ikr 020及其控制器[4]（測(cè)量范圍是 作者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室(230029) 高 輝 盛*** 武國(guó)華 劉付軼 吳青林 張?jiān)饰? 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

現(xiàn)場(chǎng)總線的智能冷陰極電離規(guī)控制器的實(shí)現(xiàn)

摘 要： 介紹為大型超高真空系統(tǒng)（如加速器）研制的、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能超高真空監(jiān)控節(jié)點(diǎn)即冷陰極電離真空計(jì)的設(shè)計(jì)。該真空計(jì)帶有符合can協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線接口、rs485／rs232c以及用于聯(lián)鎖保護(hù)快速響應(yīng)的接口，可有效地驅(qū)動(dòng)多種國(guó)內(nèi)外規(guī)管，量程范圍是，在超高真空測(cè)控領(lǐng)域極有特色。由于將can總線接口和快速聯(lián)鎖報(bào)警接口引入超高真空計(jì)，使其特別適用于大型超高真空監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)場(chǎng)總線 can 冷陰極電離真空計(jì)

自1990年以來(lái)，被業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)為“自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的一次具有深遠(yuǎn)影響的重大變革”的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，包括基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)過(guò)程智能自動(dòng)化儀表和開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)外引起人們廣泛的注意和高度重視，成為世界范圍內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。有通信就必須有協(xié)議，從這個(gè)意義上講，現(xiàn)場(chǎng)總線就是一個(gè)定義了硬件接口和通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線不單單是一種通信技術(shù)，也不僅僅是用數(shù)字儀表代替模擬儀表，關(guān)鍵是用新一代的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（fcs）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng)（dcs），實(shí)現(xiàn)智能儀表、通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)的集成�；谶@種總線的新一代控制系統(tǒng)被譽(yù)為第五代控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)�，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是繼plc（可編程邏輯控制器）和dcs之后最具生命力的控制系統(tǒng)�？梢哉f(shuō)，信號(hào)傳輸?shù)娜珨?shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全分散式、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互操作性、通信網(wǎng)絡(luò)的全互連性、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的全開(kāi)放性是現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)最顯著的特征[1]。

現(xiàn)有的幾個(gè)總線組織和大公司已經(jīng)推出了一些現(xiàn)場(chǎng)總線，如worldfip、can、lnworks、profibus、hart、ff等，但它們將最終統(tǒng)一到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之下是必然的。ff有可能成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而其他總線則可能成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的子集。

現(xiàn)場(chǎng)總線的節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)儀表或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如傳感器、變送器、執(zhí)行器等，但它們不是傳統(tǒng)的單功能的現(xiàn)場(chǎng)儀表，而是具有綜合功能的微機(jī)化儀表。現(xiàn)場(chǎng)儀表的研制和開(kāi)發(fā)是下一世紀(jì)fcs的基礎(chǔ)、信息工業(yè)的源頭，生產(chǎn)測(cè)量?jī)x表的部門(mén)必然向現(xiàn)場(chǎng)總線靠攏。

can 最早由德國(guó)bosch公司推出，其總線規(guī)范成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso-dis11519-1用于低速通信）和iso-dis 11898[2]（用于高速通信），得到了motorola、intel、philips、siemens、nec、ti、ni等公司的廣泛支持。can具有卓越的特性和極高的可靠性，特別適合工業(yè)過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的互連，受到了工業(yè)及儀器、儀表領(lǐng)域的廣泛重視，被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備總線之一。目前使用該總線技術(shù)的中國(guó)用戶較多，中國(guó)地區(qū)負(fù)責(zé)推廣該技術(shù)的部門(mén)有中國(guó)單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室和北京三興達(dá)公司。

在真空測(cè)量領(lǐng)域，用于超高真空測(cè)量的真空計(jì)主要有熱陰極電離超高真空計(jì)和冷陰極電離超高真空計(jì)，它們都是利用氣體分子電離的原理來(lái)測(cè)量真空度的一種儀器。真空計(jì)由測(cè)量規(guī)管（傳感器）和電氣測(cè)量電路（控制器）組成。熱陰極電離規(guī)管由三個(gè)電極組成，真空計(jì)通過(guò)控制器的控制電路單元對(duì)電極施加電壓、電流，將非電量的氣體壓力轉(zhuǎn)換成電量－離子電流，利用控制器的測(cè)量顯示單元給出測(cè)量結(jié)果。冷陰極電離真空計(jì)同熱陰極電離真空計(jì)一樣，是利用低壓力下氣體分子的電離電流與壓力有關(guān)的特性、用放電電流來(lái)測(cè)量真空度的一種儀器。兩者不同在于電離源，熱陰極電離真空計(jì)是熱陰極發(fā)射電子；而冷陰極電離真空計(jì)是靠冷發(fā)射產(chǎn)生少量的初始自由電子，它們?cè)陔妶?chǎng)、磁場(chǎng)的共同作用下最終形成自持氣體放電（一般稱(chēng)為潘寧放電）。冷陰極電離超高真空規(guī)管沒(méi)有與壓力無(wú)關(guān)的本低光電流，沒(méi)有熱陰極，不怕大氣沖擊。目前用于超高真空測(cè)量的冷陰極電離規(guī)管是倒置磁控管式規(guī)管。

國(guó)內(nèi)品牌的冷陰極電離超高真空計(jì)主要是m014規(guī)管[3]及控制器，由于控制器的局限性，測(cè)量范圍是。國(guó)外品牌有美國(guó)hps公司的series 423 i-mag規(guī)管及其控制器（測(cè)量范圍是）、balzers公司的ikr 020及其控制器[4]（測(cè)量范圍是