綜合集成硬件控制器工作原理介紹及故障排查

羅驛

1、組成結(jié)構(gòu)

1.1 概述

綜合集成控制器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站、云高、云量、天氣現(xiàn)象、輻射等觀測(cè)設(shè)備硬件集成的通信設(shè)備。它的出現(xiàn)解決了多個(gè)自動(dòng)氣象觀測(cè)設(shè)備的集約化管理，實(shí)現(xiàn)了多觀測(cè)設(shè)備僅通過(guò)一根光纖即可與業(yè)務(wù)終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，即將各設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)的RS-232/485/422傳輸模式轉(zhuǎn)換至以太網(wǎng)傳輸模式，再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和光信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)配套軟件在業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)上模擬出多個(gè)虛擬串口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)行對(duì)各個(gè)串口設(shè)備的獨(dú)立管理。提高了地面氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng)的集成化程度、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、可靠性。

1.2組成部分

綜合集成硬件控制器包括室外機(jī)（通信控制模塊+光電轉(zhuǎn)換模塊）和室內(nèi)機(jī)（光電轉(zhuǎn)換模塊）兩部分，兩組光電轉(zhuǎn)換模塊之間以光纖相連接，通信控制模塊通過(guò)串口與觀測(cè)設(shè)備連接，室內(nèi)機(jī)（光電轉(zhuǎn)換模塊）通過(guò)網(wǎng)口與業(yè)務(wù)終端計(jì)算機(jī)連接。

綜合集成控制器的硬件包含通信控制模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、交流防雷模塊、供電單元、外圍部件等，軟件分為驅(qū)動(dòng)程序和管理軟件。

綜合集成控制器既有數(shù)據(jù)透明傳輸又具有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能。

（1）通信控制模塊（DPZ1型綜合集成硬件控制器主機(jī)）：主要功能是完成各種觀測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)，通信方式轉(zhuǎn)換，光電隔離，串行通信轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通信，以太網(wǎng)通信轉(zhuǎn)光纖通信和通過(guò)指示燈顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。

（2）供電系統(tǒng)：將交流220V市電轉(zhuǎn)換為13.8V直流電，向綜合集成硬件控制器主機(jī)提供電源。

（3）綜合集成控制器室外機(jī)（通信控制模塊+光電轉(zhuǎn)換模塊）具備以下接口：

（a）8個(gè)RS-232/485/422（ZigBee或ST光纖）接口，用于連接觀測(cè)設(shè)備;

（b）1個(gè)RJ45接口，用于以太網(wǎng)信號(hào)輸入;

（c）1個(gè)RJ45接口，用于多個(gè)通信控制模塊級(jí)聯(lián);

（d）1對(duì)ST光纖收發(fā)接口，用于連接光電轉(zhuǎn)換模塊（室內(nèi)）傳輸數(shù)據(jù);

（e）1個(gè)USB接口，用于設(shè)備調(diào)試;

（f）1個(gè)SD卡插槽，用于擴(kuò)展設(shè)備存儲(chǔ)空間。

綜合集成硬件控制器室內(nèi)機(jī)（光電轉(zhuǎn)換模塊）具備以下接口：

（a）1個(gè)RJ45接口，用于連接業(yè)務(wù)終端計(jì)算機(jī);

（b）1對(duì)ST光纖收發(fā)接口，用于連接光電轉(zhuǎn)換模塊（室內(nèi)）傳輸數(shù)據(jù)。

串口傳輸模塊支持三種串行通信方式的動(dòng)態(tài)切換，可靈活配置，并可手動(dòng)拔插，同時(shí)在內(nèi)部繼承了串口隔離保護(hù)器，采用光電隔離，使得設(shè)備與系統(tǒng)之間只有光傳送，沒(méi)有電接觸，可抑制干擾和浪涌。串口傳輸模塊接頭外觀見(jiàn)圖3，通信線接口說(shuō)明見(jiàn)表2。

2綜合集成硬件控制器配置軟件使用說(shuō)明

配置軟件實(shí)現(xiàn)搜索設(shè)備IP、連接設(shè)備和對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理的功能。支持網(wǎng)絡(luò)信息（如IP、網(wǎng)關(guān)等）的動(dòng)態(tài)配置、串口信息如波特率等的動(dòng)態(tài)配置、歷史數(shù)據(jù)下載和設(shè)置用戶名密碼等功能，方便用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理與操作。軟件使用可根據(jù)提示進(jìn)行，便于用戶操作。

2.1 連接設(shè)備

在當(dāng)前設(shè)備IP地址（界面如上圖所示）中輸入想要連接的設(shè)備IP地址，當(dāng)前設(shè)備端口中默認(rèn)8000。首次安裝驅(qū)動(dòng)時(shí)，可點(diǎn)擊主界面中的“設(shè)定當(dāng)前IP”，將主界面中填寫(xiě)的IP設(shè)置為下次默認(rèn)連接默認(rèn)地址，若不點(diǎn)擊“設(shè)定當(dāng)前IP”，則只為當(dāng)前暫時(shí)使用，下次啟動(dòng)配置軟件會(huì)自動(dòng)填寫(xiě)的之前默認(rèn)的IP號(hào)。

點(diǎn)擊“連接設(shè)備”即可連接到局域網(wǎng)中相應(yīng)的設(shè)備。（注意：設(shè)備出廠IP設(shè)置為192.168.1.1，首次連接設(shè)備前請(qǐng)將計(jì)算機(jī)IP設(shè)置成與設(shè)備在同一網(wǎng)段，即192.168.1.x，用網(wǎng)線將計(jì)算機(jī)與設(shè)備直連，設(shè)置完成即可使用設(shè)備。）

在計(jì)算機(jī)與綜合集成硬件控制器網(wǎng)絡(luò)連接正常情況，點(diǎn)擊“連接設(shè)備”后會(huì)出現(xiàn)如圖5所示的用戶名和密碼對(duì)話框，首次連接設(shè)備使用設(shè)備默認(rèn)的用戶名和密碼（用戶名：SMOPORT，密碼：123456），用戶需重新設(shè)置用戶名和密碼，根據(jù)提示操作即可，以后登錄即使用該用戶名和密碼。如需更改用戶名和密碼請(qǐng)單擊主界面上的“設(shè)置用戶密碼”，根據(jù)提示操作即可。

2.2設(shè)備串口信息

點(diǎn)擊“設(shè)備串口信息”可進(jìn)入串口信息的查詢與配置界面，如圖6所示。通過(guò)下拉按鈕選擇需要查詢或配置的串口號(hào)，同樣通過(guò)下拉按鈕設(shè)置需要更改的信息，點(diǎn)擊“設(shè)置當(dāng)前串口”即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)串口信息的更改，系統(tǒng)在第一次進(jìn)入串口設(shè)置界面和設(shè)置成功后會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一次讀串口信息操作，系統(tǒng)界面當(dāng)前顯示的狀態(tài)即為串口的當(dāng)前狀態(tài)。

如當(dāng)前串口需數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能（比如當(dāng)前串口接的設(shè)備不支持?jǐn)?shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)格式），可在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換下拉框內(nèi)選擇當(dāng)前串口需要轉(zhuǎn)換的設(shè)備（目前只支持LT31message2格式轉(zhuǎn)換），選擇完成后點(diǎn)設(shè)置當(dāng)前串口即可，如需取消數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換下拉框內(nèi)選擇無(wú)，點(diǎn)設(shè)置當(dāng)前串口即可。

3 故障診斷及排除

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可根據(jù)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)指示燈、上位機(jī)驅(qū)動(dòng)等判別故障分類并進(jìn)行維修。

1.硬件設(shè)備檢查

根據(jù)設(shè)備面板指示燈顯示狀態(tài)，判斷設(shè)備是否工作正常。硬件設(shè)備故障檢測(cè)流程如下。

檢測(cè)步驟：

（1）PWR1、PWR2為設(shè)備供電狀態(tài)指示燈，正常運(yùn)行時(shí)常亮，若不亮需檢查供電電源的電壓是否正常。

（2）L1為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指示燈，正常運(yùn)行時(shí)閃亮，若不亮說(shuō)明內(nèi)核系統(tǒng)工作異常，重啟設(shè)備仍不能解決，需要更換備件。

（3）TX、RX為光纖信號(hào)收發(fā)指示燈，正常運(yùn)行時(shí)，TX常亮、RX閃亮，若異常需檢查光纖、觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)通信控制模塊、室內(nèi)光電轉(zhuǎn)換模塊是否異常，確定問(wèn)題后更換備件。

（4）R、T為接入綜合集成硬件控制器設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)指示，若當(dāng)數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)不亮，需更換串口傳輸模塊。

2.驅(qū)動(dòng)軟件檢查

驅(qū)動(dòng)軟件故障時(shí)，表現(xiàn)為發(fā)送命令T指示燈不亮，命令發(fā)送失敗。驅(qū)動(dòng)軟件檢查流程見(jiàn)下圖。

檢測(cè)步驟：

（1）首先，檢查驅(qū)動(dòng)軟件連接設(shè)備是否正常，如能ping通設(shè)備，表示驅(qū)動(dòng)軟件異常，需重新安裝驅(qū)動(dòng);如不能ping通設(shè)備，表示設(shè)備IP地址錯(cuò)誤或者硬件設(shè)備故障，需檢查IP地址和設(shè)備狀態(tài)。

（2）驅(qū)動(dòng)軟件連接設(shè)備成功后，檢查相應(yīng)串口配置信息是否正確，需配置正確的通信方式及波特率等信息。

（3）comtonet、nettocom是控制數(shù)據(jù)收發(fā)的兩個(gè)服務(wù)，當(dāng)數(shù)據(jù)沒(méi)有收發(fā)時(shí)，需要檢查這兩個(gè)服務(wù)的狀態(tài)。

（4）Windows防火墻需要關(guān)閉的情況下，能保證設(shè)備數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

（5）驅(qū)動(dòng)軟件虛擬串口信息在計(jì)算機(jī)→管理→設(shè)備管理器中可以查看，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)有一個(gè)黃色的感嘆號(hào)代表驅(qū)動(dòng)沒(méi)有安裝成功，需重新安裝。

（6）一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)只允許一臺(tái)電腦訪問(wèn)硬件設(shè)備，當(dāng)一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)兩臺(tái)電腦同時(shí)安裝了驅(qū)動(dòng)軟件，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)收發(fā)異常，通過(guò)查看計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間的TCP/IP端口狀態(tài)可以判斷是否局域網(wǎng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)沖突。

3.其他故障

（1）數(shù)據(jù)缺測(cè)：當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺測(cè)后，檢查系統(tǒng)時(shí)間和采集器的時(shí)間是否一致，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)間偏差后，會(huì)導(dǎo)致缺測(cè)。

（2）設(shè)備死機(jī)：數(shù)據(jù)傳輸中斷需要重新啟動(dòng)硬件設(shè)備才能恢復(fù)，需要跟廠家聯(lián)系，進(jìn)行維修。