綜合集成硬件控制器工作原理介紹及故障排查

羅驛

1、組成結構

1.1 概述

綜合集成控制器是實現(xiàn)自動氣象站、云高、云量、天氣現(xiàn)象、輻射等觀測設備硬件集成的通信設備。它的出現(xiàn)解決了多個自動氣象觀測設備的集約化管理，實現(xiàn)了多觀測設備僅通過一根光纖即可與業(yè)務終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，即將各設備觀測數(shù)據(jù)的RS-232/485/422傳輸模式轉換至以太網(wǎng)傳輸模式，再通過光電轉換器實現(xiàn)電信號和光信號的相互轉換，最后通過配套軟件在業(yè)務計算機上模擬出多個虛擬串口，通過網(wǎng)絡方式實行對各個串口設備的獨立管理。提高了地面氣象綜合觀測系統(tǒng)的集成化程度、可擴展性、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（通信控制模塊+光電轉換模塊）和室內(nèi)機（光電轉換模塊）兩部分，兩組光電轉換模塊之間以光纖相連接，通信控制模塊通過串口與觀測設備連接，室內(nèi)機（光電轉換模塊）通過網(wǎng)口與業(yè)務終端計算機連接。

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

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

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

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

（3）綜合集成控制器室外機（通信控制模塊+光電轉換模塊）具備以下接口：

（a）8個RS-232/485/422（ZigBee或ST光纖）接口，用于連接觀測設備;

（b）1個RJ45接口，用于以太網(wǎng)信號輸入;

（c）1個RJ45接口，用于多個通信控制模塊級聯(lián);

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

（e）1個USB接口，用于設備調(diào)試;

（f）1個SD卡插槽，用于擴展設備存儲空間。

綜合集成硬件控制器室內(nèi)機（光電轉換模塊）具備以下接口：

（a）1個RJ45接口，用于連接業(yè)務終端計算機;

（b）1對ST光纖收發(fā)接口，用于連接光電轉換模塊（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態(tài)切換，可靈活配置，并可手動拔插，同時在內(nèi)部繼承了串口隔離保護器，采用光電隔離，使得設備與系統(tǒng)之間只有光傳送，沒有電接觸，可抑制干擾和浪涌。串口傳輸模塊接頭外觀見圖3，通信線接口說明見表2。

2綜合集成硬件控制器配置軟件使用說明

配置軟件實現(xiàn)搜索設備IP、連接設備和對設備進行管理的功能。支持網(wǎng)絡信息（如IP、網(wǎng)關等）的動態(tài)配置、串口信息如波特率等的動態(tài)配置、歷史數(shù)據(jù)下載和設置用戶名密碼等功能，方便用戶對系統(tǒng)進行遠程管理與操作。軟件使用可根據(jù)提示進行，便于用戶操作。

2.1 連接設備

在當前設備IP地址（界面如上圖所示）中輸入想要連接的設備IP地址，當前設備端口中默認8000。首次安裝驅動時，可點擊主界面中的“設定當前IP”，將主界面中填寫的IP設置為下次默認連接默認地址，若不點擊“設定當前IP”，則只為當前暫時使用，下次啟動配置軟件會自動填寫的之前默認的IP號。

點擊“連接設備”即可連接到局域網(wǎng)中相應的設備。（注意：設備出廠IP設置為192.168.1.1，首次連接設備前請將計算機IP設置成與設備在同一網(wǎng)段，即192.168.1.x，用網(wǎng)線將計算機與設備直連，設置完成即可使用設備。）

在計算機與綜合集成硬件控制器網(wǎng)絡連接正常情況，點擊“連接設備”后會出現(xiàn)如圖5所示的用戶名和密碼對話框，首次連接設備使用設備默認的用戶名和密碼（用戶名：SMOPORT，密碼：123456），用戶需重新設置用戶名和密碼，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單擊主界面上的“設置用戶密碼”，根據(jù)提示操作即可。

2.2設備串口信息

點擊“設備串口信息”可進入串口信息的查詢與配置界面，如圖6所示。通過下拉按鈕選擇需要查詢或配置的串口號，同樣通過下拉按鈕設置需要更改的信息，點擊“設置當前串口”即可實現(xiàn)相應串口信息的更改，系統(tǒng)在第一次進入串口設置界面和設置成功后會自動執(zhí)行一次讀串口信息操作，系統(tǒng)界面當前顯示的狀態(tài)即為串口的當前狀態(tài)。

如當前串口需數(shù)據(jù)格式轉換功能（比如當前串口接的設備不支持數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)格式），可在數(shù)據(jù)格式轉換下拉框內(nèi)選擇當前串口需要轉換的設備（目前只支持LT31message2格式轉換），選擇完成后點設置當前串口即可，如需取消數(shù)據(jù)格式轉換功能，在數(shù)據(jù)格式轉換下拉框內(nèi)選擇無，點設置當前串口即可。

3 故障診斷及排除

當設備出現(xiàn)故障時，可根據(jù)檢測設備狀態(tài)指示燈、上位機驅動等判別故障分類并進行維修。

1.硬件設備檢查

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

檢測步驟：

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

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

（3）TX、RX為光纖信號收發(fā)指示燈，正常運行時，TX常亮、RX閃亮，若異常需檢查光纖、觀測場內(nèi)通信控制模塊、室內(nèi)光電轉換模塊是否異常，確定問題后更換備件。

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

2.驅動軟件檢查

驅動軟件故障時，表現(xiàn)為發(fā)送命令T指示燈不亮，命令發(fā)送失敗。驅動軟件檢查流程見下圖。

檢測步驟：

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

（2）驅動軟件連接設備成功后，檢查相應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)的兩個服務，當數(shù)據(jù)沒有收發(fā)時，需要檢查這兩個服務的狀態(tài)。

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

（5）驅動軟件虛擬串口信息在計算機→管理→設備管理器中可以查看，當出現(xiàn)問題時，會有一個黃色的感嘆號代表驅動沒有安裝成功，需重新安裝。

（6）一個局域網(wǎng)內(nèi)只允許一臺電腦訪問硬件設備，當一個局域網(wǎng)內(nèi)兩臺電腦同時安裝了驅動軟件，會導致數(shù)據(jù)收發(fā)異常，通過查看計算機與設備之間的TCP/IP端口狀態(tài)可以判斷是否局域網(wǎng)內(nèi)驅動沖突。

3.其他故障

（1）數(shù)據(jù)缺測：當出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺測后，檢查系統(tǒng)時間和采集器的時間是否一致，當出現(xiàn)時間偏差后，會導致缺測。

（2）設備死機：數(shù)據(jù)傳輸中斷需要重新啟動硬件設備才能恢復，需要跟廠家聯(lián)系，進行維修。