硬件集成控制器原理及維護

孟凡偉，李義蘭，孫月

摘要：目前，吉林省氣象局使用的硬件集成控制器型號為：DPZC-1型號，硬件集成控制器由軟件（通信控制軟件驅動及SMOPORT軟件）、硬件（通信控制模塊、光電轉換貓、光纖、網(wǎng)絡設備）兩部分組成。本文主要介紹硬件集成控制器組成、工作原理，并對實際工作中的運行維護，提供合理的保障維護方法及故障處理方法。同時，并闡述硬件集成控制器保障維護方法及故障處理方法。

關鍵詞：硬件集成控制器；原理及維護；處理方法

中圖分類號： TN873.93 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.20.090

對應地面綜合觀測業(yè)務現(xiàn)用及備份使用的PC機器均為單網(wǎng)卡，在業(yè)務運行中數(shù)據(jù)備份過程極易出現(xiàn)ISOS軟件僅采集到部分數(shù)據(jù)或ISOS軟件報警數(shù)據(jù)缺測、分鐘數(shù)據(jù)和小數(shù)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，觀測實時數(shù)據(jù)采集后通過主采集器串行通信方式傳輸至硬件集成控制器，再通過以太網(wǎng)傳輸至PC機。由硬件集成控制器及所屬設備、PC機終端ISOS軟件及網(wǎng)絡設備所組成的通信模式，不僅需要業(yè)務人員定期對設備的運行狀態(tài)進行檢查，對設備的通信原理、設備運行原理進行了解，也需要具備有一定的網(wǎng)絡維護基礎，使硬件集成控制器的維護變得復雜，故障排除不易察覺。

1 硬件集成控制器設備簡介

目前使用的硬件集成控制器型號為：DPZC-1型號，硬件集成控制器由軟件（通信控制軟件驅動及SMOPORT軟件）、硬件（通信控制模塊、光電轉換貓、光纖、網(wǎng)絡設備）兩部分組成。

1.1通信控制軟件驅動（SMOPORT）

通信控制軟件驅動，實現(xiàn)PC機終端虛擬串口及PC機終端與硬件集成控制器數(shù)據(jù)互通和管理。支持WinXP、Win7 、 WinServer2008等32位操作系統(tǒng)，虛擬串口為com11-com18。 默認路徑C盤-Program Files- SMOPORT。

1.2通信控制模塊與通信接頭

通信控制模塊主要接收主采集器、天氣現(xiàn)象儀等設備數(shù)據(jù)，具RS232/422/485、RJ45等接頭、光纖收發(fā)器。放置在配電箱內，供電電壓為9V-15V， 通過串口通信和以太網(wǎng)互相轉換。目前吉林省使用通信方式為RS232通信。通信接頭模塊采用了串口隔離保護區(qū)，光電隔離，可抑制干擾和浪涌。

1.3光電轉換貓

光電轉換貓具RJ45、ST光纖收發(fā)接口，支持10/100M、全雙工、半雙工自適應，實現(xiàn)了PC機終端與主采集器數(shù)據(jù)的交互。光纖接口采用ST接頭，支持1300nm多模光纖。放置室內，電壓為9V-15V，100Base-TX（RJ45）和100Base-FX（光纖信號）的轉換，實現(xiàn)快速以太網(wǎng)的轉換。

2硬件集成控制器通信模式

通信模式實現(xiàn)串口通信轉變快速以太網(wǎng)，主要分為兩種，一種是以太網(wǎng)直連及RS232-RJ45網(wǎng)線-PC機終端的通信方式。

另一種為光纖傳輸（RS232-光纖-網(wǎng)絡-PC機終端）。連接通信控制模塊的串口轉以太網(wǎng)接口，與光纖轉以太網(wǎng)的RJ45接口使用網(wǎng)線連接，在設備的光纖收發(fā)接口接入1300nm的多模光纖，與PC機終端的光電轉換模塊相連。主采集器接口、通信控制模塊接口主要為RS232通信線路為主。通信控制模塊、光電轉換貓以串口轉光纖、光纖轉串口通信。

主采“終端”接口 通信控制模塊接口PORT1

R -------------------------- TXD

T -------------------------- RXD

G -------------------------- GND

3硬件集成控制器維護

3.1硬件檢查

3.1.1蓄電池 定期檢查蓄電池電量和是否漏液。由于冬季室外溫度過低，電解液粘度降低，導電性下降，活性物質的活性也會降低，導致電解液濃度差變大，極化增強，使充電提前終止。鋰電池中鋰離子在碳負極的擴散速度會更慢，縮短蓄電池供電時間，減少蓄電池使用壽命。

3.1.2 設備接口 定期檢查主采集器、通信控制模塊接口、光電轉換貓接口、ST光纖收發(fā)接口是否松動，第一次安裝時通信控制模塊與光電轉換貓上的光纖收發(fā)器和光纖線交叉相連。

3.1.3 光纖 光纖傳輸使用光的全反射原理，光纖要自然彎曲，注意光纖纖維接頭，不要落入灰塵和雜物，導致接觸不良，引起光纖傳輸衰減。當在連接設備、挪移設備時光纖彎曲小于120度時或受到外力過于擠壓，導致光纖無法傳輸數(shù)據(jù)，PC機終端ISOS軟件無法采集到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均為缺測。

3.1.4 PC機終端 定期檢查PC機終端運行狀態(tài)、網(wǎng)卡驅動、網(wǎng)卡連接、網(wǎng)絡設備運行等狀態(tài)。當PC機終端放置易受潮或灰塵過多環(huán)境或PC機終端電源輸出電壓異常時，易造成網(wǎng)卡短路，導致PC機無法采集數(shù)據(jù)。

3.1.5 開關電源 定期檢查通信模塊控制器、光電轉換貓是否在額定電壓、額定功率內工作，開關電源輸出電壓是否正常。當電路過載或供電電壓為9V左右，設備處于低電壓供電環(huán)境，導致數(shù)據(jù)在傳輸中部分丟失，易出現(xiàn)PC機終端ISOS軟件僅采集到部分數(shù)據(jù)。

3.1.6 設備指示燈 觀察指示燈狀態(tài)判讀設備運行狀態(tài)。通信控制模塊：PWR燈為供電指示燈；R和T為數(shù)據(jù)接收和發(fā)送指示燈，因數(shù)據(jù)需要經(jīng)過設備進入PC機數(shù)據(jù)庫，光電轉換貓T指示燈和通信控制模塊的R指示等是常亮、光電轉換貓R指示燈和通信控制模塊的T指示燈等是常閃爍。

3.2 軟件檢查

3.2.1 硬件集成控制器驅動程序（SMOPORT） 打開SMOPORT軟件，點擊連接設備，查看軟件是否正常。

3.2.2 查看PC機數(shù)據(jù)互通服務項和虛擬端口 PC機終端是否打開comtonet、nettocom服務，虛擬串口是否被使用或者未注冊。因部分硬件具有為全雙工或半雙工功能，備份PC機上硬件集成控制器驅動程序中comtonet、nettocom服務、對應虛擬串口均已開啟，若同時兩臺機器打開SMOPORT軟件，兩臺PC機上數(shù)據(jù)均無法正常采集和下載，導致每臺PC機均出現(xiàn)部分數(shù)據(jù)缺測。備份PC機開機聯(lián)網(wǎng)拷貝數(shù)據(jù)時，先關閉ISOS軟件和SMOPORT軟件后，再插入網(wǎng)線進行拷貝數(shù)據(jù)。

3.3網(wǎng)絡檢查

3.3.1 查看IP 打開SMOPORT軟件，連接指定IP到集成控制器模塊；ping 集成控制器模塊IP，查看網(wǎng)絡是否暢通。

3.3.2 IP是否沖突 SMOPORT軟件內給集成控制器模塊配置IP，若IP地址發(fā)生沖突導致一方?jīng)_突掉線，網(wǎng)絡連接時斷時續(xù)，PC機終端ISOS軟件采集部分數(shù)據(jù)。

3.3.3 網(wǎng)絡設備 定期檢查網(wǎng)絡設備（路由器、交換機）是否運行正常。當網(wǎng)絡設備處于假死狀態(tài)或者出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡進入PC機，PC機終端ISOS軟件無法采集到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均為缺測。若網(wǎng)絡不穩(wěn)定或阻塞時，數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟包，PC機終端ISOS軟件僅能采集到部分數(shù)據(jù)。

4 結語

本文通過對DPZ1型綜合硬件集成控制器的組成、工作原理、通信方式等方面，闡述了易出現(xiàn)故障原因及注意事項，提出了解決方案，同時發(fā)現(xiàn)部分問題由于業(yè)務人員操作不當所導致，希望業(yè)務人員能多探究和熟練掌握DPZ1型綜合硬件集成控制器的使用方法和日常維護方法。縮短提高業(yè)務人員故障排查時間，保障數(shù)據(jù)的正常采集傳輸，以提高業(yè)務人員的維修技術水平，并對實際工作中的運行維護，提供合理的保障維護方法及故障處理方法。

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作者簡介：孟凡偉，本科學歷，助理工程師，研究方向：氣象水文。