本實用新型屬于質譜儀領域，特別涉及一種四極桿質譜儀CAN總線網絡系統(tǒng)。

背景技術：

質譜儀是一種分離和檢測不同同位素的儀器，其原理是根據帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按物質原子、分子或分子碎片的質量差異進行分離和檢測物質組成的一類儀器。

質譜儀主要由以下幾部分組成：樣品引入系統(tǒng)、離子源、接口部分、離子聚焦系統(tǒng)、質量分析器、檢測系統(tǒng)等。根據質量分析器的種類和原理不同，質譜儀可以分為磁偏轉式質譜儀、離子阱質譜儀(IT-MS)、飛行時間質譜儀(TOF-MS)、傅里葉變換離子回旋共振質譜儀(FTICR-MS)和四極桿質譜儀(Q-MS)等。而其中，四極桿質譜儀是目前最成熟且應用最廣泛的一種。

隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)，較之集中型計算機控制系統(tǒng)在適應范圍、可擴展性以及抗故障能力等方面展現出明顯的優(yōu)越性，已經被越來越多地用在工業(yè)控制領域。CAN(Controller Area Network)控制器局域網做為典型的分布式控制系統(tǒng)被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等領域。

目前市場上的四極桿質譜儀大多采用一主機多從機的通訊網絡，一切行為的發(fā)起必須通過計算機這個主機，各從機之間也必須通過主機來進行從機間通訊，因此，從機之間需要及時響應的緊急處理操作得不到實時執(zhí)行，進而影響儀器的穩(wěn)定性與可靠性；另外，由于四極質譜儀新功能的不斷開發(fā)，需要及時的進行功能模塊的更新，而現有的通訊網絡模式為適應模塊更新和新功能，無論在硬件上還是軟件上改動都比較大。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種能智能化管理、并提高四極桿質譜儀可靠性、穩(wěn)定性和可擴展性的四極桿質譜儀CAN總線網絡系統(tǒng)。

為了實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

本實用新型提供一種四極桿質譜儀CAN總線網絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計算機單元1、透鏡電源單元2、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、CAN轉接板單元5、數據采集單元6、電控單元7、三維平臺單元8、流量控制單元9和連接各單元的CAN總線。

所述計算機單元1包括計算機和內置于計算機機箱內部的PCI轉CAN卡。

所述透鏡電源單元2、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、數據采集單元6、電控單元7、三維平臺單元8和流量控制單元9均包括帶有CAN控制器的微控制單元MCU和CAN收發(fā)器。

所述CAN轉接板單元5包括用于CAN總線連接的RJ-45接口和DB9型接口。

所述連接各單元的CAN總線包括超五類網線和串口線。

其中，計算機單元1的PCI轉CAN卡通過串口線與CAN轉接板單元5的DB9型接口連接；其他各個單元的CAN收發(fā)器通過超五類網線與CAN轉接板單元5的RJ-45接口連接，形成總線式的拓撲結構。

各個單元之間的CAN通信數據幀采用11bit識別符的標準幀，CAN通信速率選用250Kbit/s。

所述計算機單元1、數據采集單元6、透鏡電源單元2、電控單元7、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、三維平臺單元8和流量控制單元9的識別符按優(yōu)先權從高到低依次為0、1、2、3、4、5、6、7。

該系統(tǒng)采用非破壞性仲裁技術。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

本實用新型的四極桿質譜儀CAN網絡系統(tǒng)主要用于實現四極桿質譜儀上各節(jié)點之間的數據傳輸與交互，使應該及時響應的操作得到立即執(zhí)行，提高儀器的可靠性；并且可以點對點、一點對多點及全局廣播式的傳輸數據；根據各節(jié)點的功能設置各節(jié)點相對應的優(yōu)先級，采用非破壞性仲裁技術，有效避免了總線沖突；另外，還可以方便地增刪節(jié)點。通過上述功能實現對儀器的智能化管理，提高儀器的可靠性、穩(wěn)定性和可擴展性。

附圖說明

圖1為本實用新型四極桿質譜儀CAN網絡系統(tǒng)的模塊示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型進行進一步說明。

本實用新型的四極桿質譜儀CAN總線網絡系統(tǒng)包括計算機單元1、透鏡電源單元2、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、CAN轉接板單元5、數據采集單元6、電控單元7、三維平臺單元8、流量控制單元9和連接各單元的CAN總線。

所述計算機單元1包括計算機和內置于計算機機箱內部的PCI轉CAN卡；

所述透鏡電源單元2、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、數據采集單元6、電控單元7、三維平臺單元8和流量控制單元9均包括帶有CAN控制器的微控制單元MCU和CAN收發(fā)器；

所述CAN轉接板單元5包括用于CAN總線連接的RJ-45接口和DB9型接口；

所述連接各單元的CAN總線包括超五類網線和串口線；

其中，計算機單元1的PCI轉CAN卡通過串口線與CAN轉接板單元5的DB9型接口連接；其他各個單元的CAN收發(fā)器通過超五類網線與CAN轉接板單元5的RJ-45接口連接，形成總線式的拓撲結構。

進一步地，各個單元之間的CAN通信數據幀采用11bit識別符的標準幀，CAN通信速率選用250Kbit/s。

計算機單元1、數據采集單元6、透鏡電源單元2、電控單元7、真空采集單元3、固態(tài)光源控制單元4、三維平臺單元8和流量控制單元9的識別符按優(yōu)先權從高到低依次為0、1、2、3、4、5、6、7。設置計算機單元1的識別符為0，數據采集單元6的識別符為1，透鏡電源單元2的識別符為2，電控單元7的識別符為3，真空采集單元3的識別符為4，固態(tài)光源控制單元4的識別符為5，三維平臺單元8的識別符為6，流量控制單元9的識別符為7，CAN轉接板單元5作為物理接口的轉接板不設識別符。識別符值越小，所代表的優(yōu)先級別越高。

本系統(tǒng)采用非破壞性仲裁技術，就是當兩個或兩個以上的不同識別符節(jié)點同時向總線發(fā)送數據的時候，優(yōu)先級最高的就能直接發(fā)送，優(yōu)先級低的就直接退回，等待空閑的時候再向總線發(fā)送數據。

進一步地，真空采集單元3和固態(tài)光源控制單元4之間有節(jié)點間通訊，真空采集單元3的功能是采集儀器的真控值，并進行儀器狀態(tài)指示；固態(tài)光源控制單元4由大功率器件組成，其功能是控制儀器的固態(tài)光源進行功率輸出，并根據負載變化自動調節(jié)功率輸出值。當真空采集單元3判斷到所采集的真控值低于閾值時，就要向固態(tài)光源控制單元4發(fā)出指令，使其立即關閉功率輸出，避免損害大功率器件。

進一步地，真空采集單元3和透鏡電源單元2之間有節(jié)點通訊，透鏡電源單元2的功能是向一組不銹鋼透鏡系統(tǒng)加電壓并將器件上的實際電壓值進行采集，該不銹鋼透鏡系統(tǒng)有11個部件組成，其上分別加有電壓，電壓值正值最大為2000V，負值最大為-4000V。當真空采集單元3判斷到所采集的真控值低于閾值時，就要向透鏡電源單元2發(fā)出指令，使其關閉電壓輸出，保護透鏡單元器件。

進一步地，流量控制單元9和固態(tài)光源控制單元4之間有節(jié)點間通訊，流量控制單元9的功能是檢測總氣體的壓力，并控制冷卻氣、輔助氣和載氣三路氣的輸出至固態(tài)光源控制單元4，當流量控制單元9檢測到總氣體壓力低于閾值時，需要向固態(tài)光源控制單元4發(fā)出指令，使其關閉功率輸出，避免損害大功率器件。

以上僅表達了本實用新型的部分實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。