一种四极杆质谱仪CAN总线网络系统的制作方法

本实用新型属于质谱仪领域，特别涉及一种四极杆质谱仪CAN总线网络系统。

背景技术：

质谱仪是一种分离和检测不同同位素的仪器，其原理是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。

质谱仪主要由以下几部分组成：样品引入系统、离子源、接口部分、离子聚焦系统、质量分析器、检测系统等。根据质量分析器的种类和原理不同，质谱仪可以分为磁偏转式质谱仪、离子阱质谱仪(IT-MS)、飞行时间质谱仪(TOF-MS)、傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICR-MS)和四极杆质谱仪(Q-MS)等。而其中，四极杆质谱仪是目前最成熟且应用最广泛的一种。

随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，分布式控制系统，较之集中型计算机控制系统在适应范围、可扩展性以及抗故障能力等方面展现出明显的优越性，已经被越来越多地用在工业控制领域。CAN(Controller Area Network)控制器局域网做为典型的分布式控制系统被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等领域。

目前市场上的四极杆质谱仪大多采用一主机多从机的通讯网络，一切行为的发起必须通过计算机这个主机，各从机之间也必须通过主机来进行从机间通讯，因此，从机之间需要及时响应的紧急处理操作得不到实时执行，进而影响仪器的稳定性与可靠性；另外，由于四极质谱仪新功能的不断开发，需要及时的进行功能模块的更新，而现有的通讯网络模式为适应模块更新和新功能，无论在硬件上还是软件上改动都比较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能智能化管理、并提高四极杆质谱仪可靠性、稳定性和可扩展性的四极杆质谱仪CAN总线网络系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供一种四极杆质谱仪CAN总线网络系统，该系统包括计算机单元1、透镜电源单元2、真空采集单元3、固态光源控制单元4、CAN转接板单元5、数据采集单元6、电控单元7、三维平台单元8、流量控制单元9和连接各单元的CAN总线。

所述计算机单元1包括计算机和内置于计算机机箱内部的PCI转CAN卡。

所述透镜电源单元2、真空采集单元3、固态光源控制单元4、数据采集单元6、电控单元7、三维平台单元8和流量控制单元9均包括带有CAN控制器的微控制单元MCU和CAN收发器。

所述CAN转接板单元5包括用于CAN总线连接的RJ-45接口和DB9型接口。

所述连接各单元的CAN总线包括超五类网线和串口线。

其中，计算机单元1的PCI转CAN卡通过串口线与CAN转接板单元5的DB9型接口连接；其他各个单元的CAN收发器通过超五类网线与CAN转接板单元5的RJ-45接口连接，形成总线式的拓扑结构。

各个单元之间的CAN通信数据帧采用11bit识别符的标准帧，CAN通信速率选用250Kbit/s。

所述计算机单元1、数据采集单元6、透镜电源单元2、电控单元7、真空采集单元3、固态光源控制单元4、三维平台单元8和流量控制单元9的识别符按优先权从高到低依次为0、1、2、3、4、5、6、7。

该系统采用非破坏性仲裁技术。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的四极杆质谱仪CAN网络系统主要用于实现四极杆质谱仪上各节点之间的数据传输与交互，使应该及时响应的操作得到立即执行，提高仪器的可靠性；并且可以点对点、一点对多点及全局广播式的传输数据；根据各节点的功能设置各节点相对应的优先级，采用非破坏性仲裁技术，有效避免了总线冲突；另外，还可以方便地增删节点。通过上述功能实现对仪器的智能化管理，提高仪器的可靠性、稳定性和可扩展性。

附图说明

图1为本实用新型四极杆质谱仪CAN网络系统的模块示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行进一步说明。

本实用新型的四极杆质谱仪CAN总线网络系统包括计算机单元1、透镜电源单元2、真空采集单元3、固态光源控制单元4、CAN转接板单元5、数据采集单元6、电控单元7、三维平台单元8、流量控制单元9和连接各单元的CAN总线。

所述计算机单元1包括计算机和内置于计算机机箱内部的PCI转CAN卡；

所述透镜电源单元2、真空采集单元3、固态光源控制单元4、数据采集单元6、电控单元7、三维平台单元8和流量控制单元9均包括带有CAN控制器的微控制单元MCU和CAN收发器；

所述CAN转接板单元5包括用于CAN总线连接的RJ-45接口和DB9型接口；

所述连接各单元的CAN总线包括超五类网线和串口线；

其中，计算机单元1的PCI转CAN卡通过串口线与CAN转接板单元5的DB9型接口连接；其他各个单元的CAN收发器通过超五类网线与CAN转接板单元5的RJ-45接口连接，形成总线式的拓扑结构。

进一步地，各个单元之间的CAN通信数据帧采用11bit识别符的标准帧，CAN通信速率选用250Kbit/s。

计算机单元1、数据采集单元6、透镜电源单元2、电控单元7、真空采集单元3、固态光源控制单元4、三维平台单元8和流量控制单元9的识别符按优先权从高到低依次为0、1、2、3、4、5、6、7。设置计算机单元1的识别符为0，数据采集单元6的识别符为1，透镜电源单元2的识别符为2，电控单元7的识别符为3，真空采集单元3的识别符为4，固态光源控制单元4的识别符为5，三维平台单元8的识别符为6，流量控制单元9的识别符为7，CAN转接板单元5作为物理接口的转接板不设识别符。识别符值越小，所代表的优先级别越高。

本系统采用非破坏性仲裁技术，就是当两个或两个以上的不同识别符节点同时向总线发送数据的时候，优先级最高的就能直接发送，优先级低的就直接退回，等待空闲的时候再向总线发送数据。

进一步地，真空采集单元3和固态光源控制单元4之间有节点间通讯，真空采集单元3的功能是采集仪器的真控值，并进行仪器状态指示；固态光源控制单元4由大功率器件组成，其功能是控制仪器的固态光源进行功率输出，并根据负载变化自动调节功率输出值。当真空采集单元3判断到所采集的真控值低于阈值时，就要向固态光源控制单元4发出指令，使其立即关闭功率输出，避免损害大功率器件。

进一步地，真空采集单元3和透镜电源单元2之间有节点通讯，透镜电源单元2的功能是向一组不锈钢透镜系统加电压并将器件上的实际电压值进行采集，该不锈钢透镜系统有11个部件组成，其上分别加有电压，电压值正值最大为2000V，负值最大为-4000V。当真空采集单元3判断到所采集的真控值低于阈值时，就要向透镜电源单元2发出指令，使其关闭电压输出，保护透镜单元器件。

进一步地，流量控制单元9和固态光源控制单元4之间有节点间通讯，流量控制单元9的功能是检测总气体的压力，并控制冷却气、辅助气和载气三路气的输出至固态光源控制单元4，当流量控制单元9检测到总气体压力低于阈值时，需要向固态光源控制单元4发出指令，使其关闭功率输出，避免损害大功率器件。

以上仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。