殘余氣體分析儀的遠距離控制

        北京正負電子對撞機改造工程（BEPCII）真空系統使用的殘余氣體分析儀（RGA）有兩種，分別來(lái)自MKS公司和INFICON公司。這兩種RGA都配套有windows 應用軟件，可以通過(guò)計算機的RS-232 端口來(lái)與RGA 通訊。當我們把RGA 安裝在BEPCII 儲存環(huán)真空盒上，要從本地站的計算機對其進(jìn)行控制時(shí)，RS-232的通訊方式有以下兩方面不能滿(mǎn)足需要：一是我們的控制電纜比較長(cháng)（約100 m），而RS-232 通訊方式一般不能超過(guò)15m；二是隧道中各種電磁干擾比較大，RS-232 通訊線(xiàn)路是非平衡線(xiàn)路，抗干擾能力差。如果能把計算機與RGA 的通訊方式改為使用平衡線(xiàn)的RS-485/422，則既能滿(mǎn)足長(cháng)距離傳輸的要求，又能提高抗干擾能力。

1 方案選擇

     我們初步考慮應用RS-485/422通訊的方案有兩種，一是使用RGA上自帶的RS-485/422端口，廠(chǎng)家有相應的應用軟件可以通過(guò)安裝在計算機上的接口卡以RS-485/422 方式與RGA 通訊；另一方案是仍然使用計算機和RGA 的RS-232端口，應用軟件也不變，只是在兩個(gè)端口上都安裝RS-232與RS-485/422的轉換器，兩個(gè)轉換器之間的通訊是RS-485/422 方式，這樣也能實(shí)現長(cháng)距離和抗干擾的要求。前一種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以將多臺RGA 以總線(xiàn)方式相連，用一臺計算機可以同時(shí)操作多臺RGA，但這必須購買(mǎi)廠(chǎng)家提供的接口卡，還要專(zhuān)門(mén)為之配備計算機，費用較高，占空間大。后一種方案的優(yōu)點(diǎn)是RS-232 與RS-485/422 轉換器價(jià)格便宜，不需要專(zhuān)門(mén)配備計算機（任何一部筆記本電腦都能操作），占空間小，但這種方式不能同時(shí)操作多臺RGA，更換到另一臺時(shí)需要拔插計算機一端的插頭。由于我們的RGA 在加速器正常運行時(shí)很少使用，在真空調試階段也不太需要同時(shí)控制多個(gè)RGA，因此我們選擇費用較低的后一種方案。廠(chǎng)家還提供基于以太網(wǎng)的RGA，但價(jià)格較貴，這里不考慮。

2 兩種RGA 通訊電纜的簡(jiǎn)化

2.1 兩種RGA 的通訊電纜跳線(xiàn)

        目前市場(chǎng)上出售的RS-232與RS-485/422轉換器，其RS-232端一般都是發(fā)送（TXD）、接收（RXD）、地（GND）三線(xiàn)制的，也就是說(shuō)每個(gè)轉換器只具備轉換一路輸出信號和一路輸入信號的能力。但是MKS 公司的RGA 通訊電纜使用了7根引線(xiàn)，INFICON 公司的RGA 通訊電纜使用了5 根引線(xiàn)（計算機和RGA 的RS-232 端口的跳線(xiàn)方式如圖1所示），我們必須了解除了TXD、RX D 、GND 三線(xiàn)之外的其它引線(xiàn)的信號在RGA 通訊中所起的作用，然后才能考慮如何處理它們。

  圖1計算機RS-232 口與MKS 公司（左）及INFICON公司（右）RGA連接的跳線(xiàn)方式

2.2 MKS 公司RGA 通訊電纜的簡(jiǎn)化

        一般情況下，RS-232端口的DTR（第4腳）、DSR（第6 腳）、CTS（第8 腳）、RTS（第7 腳）是用于流量控制的，DCD（第1 腳）是載波檢出，RI（第9 腳）振鈴指示。具體應用到某一種RGA，廠(chǎng)家可以根據需要定義端口針腳的功能。

          MKS 公司RGA 的RS-232 端口除了使用TXD（第2腳）、RXD（第3腳）、GND（第5腳）三個(gè)針腳之外，還使用了DSR（第4腳）、DTR（第6腳）、RTS（第8腳）和CTS（第7腳）四個(gè)針腳。說(shuō)明書(shū)上指出從計算機端口的第4、6、8 腳分別到RGA 端口的第4、6、8 腳的這三根線(xiàn)都不是起流量控制作用的，而是廠(chǎng)家考慮到有些特殊的計算機RS-232 端口在發(fā)出DTR 的ON 信號后必須收到DSR、CTS 的ON 信號才能正常工作，為確保通訊暢通才接了這些線(xiàn)。

       RGA 端口的第4、6、8 腳是短接在一起的（短接線(xiàn)在RGA內部，不在通訊電纜上，為了直觀(guān)描述圖1 將其畫(huà)出），當計算機端口的第4 腳信號為ON 時(shí)，與之相連的RGA 的第4 腳就通過(guò)6、8 兩線(xiàn)使計算機端口的DSR和CTS信號為ON。RGA 端口的CTS 與計算機端口的RTS 相連，用于流量控制。如果計算機處理速度慢，計算機的接收緩沖區快要滿(mǎn)了，計算機就通過(guò)其RTS向RGA端口的CTS 發(fā)出OFF 信號，使RGA 暫時(shí)停止數據傳送；待計算機的接收緩沖區數據量下降至一定程度后，計算機就通過(guò)RTS向RGA端口的CTS發(fā)出ON信號，使RGA 繼續傳送數據。