基于CAN总线的低温等离子体设备系统

　　1 引言

　　目前，低温等离子体应用研究与开发所涉及的领域包括微机械与微电子、各种膜科学与技术、环境保护、建筑装饰材料、材料的改性与处理等等[1]。 然而由于低温等离子体是一个由多种粒子组成的复杂体系，其内部及等离子体与固体表面存在多种物理、化学过程，而且受放电方式、放电功率、气压高低、气体种 类以及各种外场与自生场( 电场、磁场、电磁场、光场) 等因素的影响，与加工工艺有关的因素多、参数范围大、过程复杂[2]，需要采用先进、可靠的在线监测与自动控制技术以及分析技术。

　　现代的自动控制系统正在逐步实现全面的数字化和网络化。在这个过程中，多种多样的现场总线技术孕育而生。控制器局域网 CAN( Controller Area Network) 就是在众多的现场总线技术中脱颖而出的一款性能优良的新型工业总线技术，是公认最有前途的现场总线之一[3]。

　　目前，国内将 CAN 总线测控技术引入低温等离子体设备监控领域的工作还很少。文献[4]以 CTD -2000F 宽频射喷式大气低温等离子体处理机为核心设计组装了一种竹片表面等　离子体处理设备。虽然通过该设备可以得到相对较好的处理效果，但是它的自动化程度很 低。文献[5]介绍了 1 台自主研制的微波电子回旋共振等离子体刻蚀系统，在该系统中采用工　　控计算机完成工艺设备各个部件和分系统的自动控制，是典型的集中控制模式。文献 [6]构建了一种基于 RS -485 总线的等离子体表面处理工艺计算机监控系统。文献[1]以嵌入式处理　　器为核心构建了通用型的主控制器节点和智能从节点，但是对CAN 应用于具体的低温等离子体设备监控缺少深入的研究。

　　以典型低温等离子体设备系统为实验平台，在介绍该设备工作过程的基础上利用智能节点和 PC 机构建了 CAN 总线监控系统，介绍了软件设计和 CAN 应用中涉及控制系统实时性和稳定性的两个重要问题，并给出了 1 个测试实验。

　　2 典型低温等离子体设备系统

　　典型低温等离子体设备系统实验平台如图 1 所示。它由 2个工作气体储气罐、2 套 S49 系列质量流量控制器和 MT - 51系列数字流量显示仪构成的质量流量调节器、1 个自主设计装配的反应室、1 台自主设计研制的直流高压、1 台 ZDR - I - LED型真空计、1 台自主设计开发的快速静电探针测量仪、机械泵以及 SV300 系列变频调速器等一些气路构成。其中，真空计、流量显示仪和变频器都有 RS -485 接口，快速静电探针测量仪除了具有 USB、RS -232 接口还具有 CAN 接口[7]，而直流高压电源只有 2 个 0 ～5 V 的模拟量输出和 1 个模拟量输入接口，这 2个模拟量分别正比于电源系统输出的电压和电流，模拟量输入则用来调节输出电压。