作者：中国科学技术大学合肥国家同步辐射实验室(230029) 高 辉 盛*** 武国华 刘付轶 吴青林 张允武 来源：《电子技术应用》

现场总线的智能冷阴极电离规控制器的实现

摘 要： 介绍为大型超高真空系统（如加速器）研制的、基于现场总线的智能超高真空监控节点即冷阴极电离真空计的设计。该真空计带有符合can协议的现场总线接口、rs485／rs232c以及用于联锁保护快速响应的接口，可有效地驱动多种国内外规管，量程范围是，在超高真空测控领域极有特色。由于将can总线接口和快速联锁报警接口引入超高真空计，使其特别适用于大型超高真空监控系统。

关键词： 现场总线 can 冷阴极电离真空计

自1990年以来，被业内人士称为“自动化仪表与控制系统的一次具有深远影响的重大变革”的现场总线技术，包括基于现场总线的工业过程智能自动化仪表和开放自动化系统，在国内外引起人们广泛的注意和高度重视，成为世界范围内自动化技术发展的热点。

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。有通信就必须有协议，从这个意义上讲，现场总线就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。进一步说，现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，关键是用新一代的现场控制系统（fcs）代替传统的集散控制系统（dcs），实现智能仪表、通信网络和控制系统的集成。基于这种总线的新一代控制系统被誉为第五代控制系统，即现场控制系统。现场控制系统是继plc（可编程逻辑控制器）和dcs之后最具生命力的控制系统。可以说，信号传输的全数字化、系统结构的全分散式、现场设备的互操作性、通信网络的全互连性、技术和标准的全开放性是现场控制系统最显著的特征[1]。

现有的几个总线组织和大公司已经推出了一些现场总线，如worldfip、can、lnworks、profibus、hart、ff等，但它们将最终统一到一个标准之下是必然的。ff有可能成为这个标准，而其他总线则可能成为这个标准的子集。

现场总线的节点是现场仪表或现场设备，如传感器、变送器、执行器等，但它们不是传统的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的微机化仪表。现场仪表的研制和开发是下一世纪fcs的基础、信息工业的源头，生产测量仪表的部门必然向现场总线靠拢。

can 最早由德国bosch公司推出，其总线规范成为国际标准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等公司的广泛支持。can具有卓越的特性和极高的可靠性，特别适合工业过程监控设备的互连，受到了工业及仪器、仪表领域的广泛重视，被公认为几种最有前途的现场设备总线之一。目前使用该总线技术的中国用户较多，中国地区负责推广该技术的部门有中国单片机公共实验室和北京三兴达公司。

在真空测量领域，用于超高真空测量的真空计主要有热阴极电离超高真空计和冷阴极电离超高真空计，它们都是利用气体分子电离的原理来测量真空度的一种仪器。真空计由测量规管（传感器）和电气测量电路（控制器）组成。热阴极电离规管由三个电极组成，真空计通过控制器的控制电路单元对电极施加电压、电流，将非电量的气体压力转换成电量－离子电流，利用控制器的测量显示单元给出测量结果。冷阴极电离真空计同热阴极电离真空计一样，是利用低压力下气体分子的电离电流与压力有关的特性、用放电电流来测量真空度的一种仪器。两者不同在于电离源，热阴极电离真空计是热阴极发射电子；而冷阴极电离真空计是靠冷发射产生少量的初始自由电子，它们在电场、磁场的共同作用下最终形成自持气体放电（一般称为潘宁放电）。冷阴极电离超高真空规管没有与压力无关的本低光电流，没有热阴极，不怕大气冲击。目前用于超高真空测量的冷阴极电离规管是倒置磁控管式规管。

国内品牌的冷阴极电离超高真空计主要是m014规管[3]及控制器，由于控制器的局限性，测量范围是。国外品牌有美国hps公司的series 423 i-mag规管及其控制器（测量范围是）、balzers公司的ikr 020及其控制器[4]（测量范围是 作者：中国科学技术大学合肥国家同步辐射实验室(230029) 高 辉 盛*** 武国华 刘付轶 吴青林 张允武 来源：《电子技术应用》

现场总线的智能冷阴极电离规控制器的实现

摘 要： 介绍为大型超高真空系统（如加速器）研制的、基于现场总线的智能超高真空监控节点即冷阴极电离真空计的设计。该真空计带有符合can协议的现场总线接口、rs485／rs232c以及用于联锁保护快速响应的接口，可有效地驱动多种国内外规管，量程范围是，在超高真空测控领域极有特色。由于将can总线接口和快速联锁报警接口引入超高真空计，使其特别适用于大型超高真空监控系统。

关键词： 现场总线 can 冷阴极电离真空计

自1990年以来，被业内人士称为“自动化仪表与控制系统的一次具有深远影响的重大变革”的现场总线技术，包括基于现场总线的工业过程智能自动化仪表和开放自动化系统，在国内外引起人们广泛的注意和高度重视，成为世界范围内自动化技术发展的热点。

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。有通信就必须有协议，从这个意义上讲，现场总线就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。进一步说，现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，关键是用新一代的现场控制系统（fcs）代替传统的集散控制系统（dcs），实现智能仪表、通信网络和控制系统的集成。基于这种总线的新一代控制系统被誉为第五代控制系统，即现场控制系统。现场控制系统是继plc（可编程逻辑控制器）和dcs之后最具生命力的控制系统。可以说，信号传输的全数字化、系统结构的全分散式、现场设备的互操作性、通信网络的全互连性、技术和标准的全开放性是现场控制系统最显著的特征[1]。

现有的几个总线组织和大公司已经推出了一些现场总线，如worldfip、can、lnworks、profibus、hart、ff等，但它们将最终统一到一个标准之下是必然的。ff有可能成为这个标准，而其他总线则可能成为这个标准的子集。

现场总线的节点是现场仪表或现场设备，如传感器、变送器、执行器等，但它们不是传统的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的微机化仪表。现场仪表的研制和开发是下一世纪fcs的基础、信息工业的源头，生产测量仪表的部门必然向现场总线靠拢。

can 最早由德国bosch公司推出，其总线规范成为国际标准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等公司的广泛支持。can具有卓越的特性和极高的可靠性，特别适合工业过程监控设备的互连，受到了工业及仪器、仪表领域的广泛重视，被公认为几种最有前途的现场设备总线之一。目前使用该总线技术的中国用户较多，中国地区负责推广该技术的部门有中国单片机公共实验室和北京三兴达公司。

在真空测量领域，用于超高真空测量的真空计主要有热阴极电离超高真空计和冷阴极电离超高真空计，它们都是利用气体分子电离的原理来测量真空度的一种仪器。真空计由测量规管（传感器）和电气测量电路（控制器）组成。热阴极电离规管由三个电极组成，真空计通过控制器的控制电路单元对电极施加电压、电流，将非电量的气体压力转换成电量－离子电流，利用控制器的测量显示单元给出测量结果。冷阴极电离真空计同热阴极电离真空计一样，是利用低压力下气体分子的电离电流与压力有关的特性、用放电电流来测量真空度的一种仪器。两者不同在于电离源，热阴极电离真空计是热阴极发射电子；而冷阴极电离真空计是靠冷发射产生少量的初始自由电子，它们在电场、磁场的共同作用下最终形成自持气体放电（一般称为潘宁放电）。冷阴极电离超高真空规管没有与压力无关的本低光电流，没有热阴极，不怕大气冲击。目前用于超高真空测量的冷阴极电离规管是倒置磁控管式规管。

国内品牌的冷阴极电离超高真空计主要是m014规管[3]及控制器，由于控制器的局限性，测量范围是。国外品牌有美国hps公司的series 423 i-mag规管及其控制器（测量范围是）、balzers公司的ikr 020及其控制器[4]（测量范围是