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務現用及備份使用的PC機器均為單網卡，在業務運行中數據備份過程極易出現ISOS軟件僅采集到部分數據或ISOS軟件報警數據缺測、分鐘數據和小數數據丟失的現象，觀測實時數據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軟件及網絡設備所組成的通信模式，不僅需要業務人員定期對設備的運行狀態進行檢查，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PC機終端虛擬串口及PC機終端與硬件集成控制器數據互通和管理。支持WinXP、Win7 、 WinServer2008等32位操作系統，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、天氣現象儀等設備數據，具RS232/422/485、RJ45等接頭、光纖收發器。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，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光纖收發接口，支持10/100M、全雙工、半雙工自適應，實現了PC機終端與主采集器數據的交互。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，實現快速以太網的轉換。

2硬件集成控制器通信模式

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

另一種為光纖傳輸（RS232-光纖-網絡-PC機終端）。連接通信控制模塊的串口轉以太網接口，與光纖轉以太網的RJ45接口使用網線連接，在設備的光纖收發接口接入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據，PC機終端ISOS軟件無法采集到數據，數據均為缺測。

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

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境，導致數據在傳輸中部分丟失，易出現PC機終端ISOS軟件僅采集到部分數據。

3.1.6 設備指示燈 觀察指示燈狀態判讀設備運行狀態。通信控制模塊：PWR燈為供電指示燈；R和T為數據接收和發送指示燈，因數據需要經過設備進入PC機數據庫，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機數據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機上數據均無法正常采集和下載，導致每臺PC機均出現部分數據缺測。備份PC機開機聯網拷貝數據時，先關閉ISOS軟件和SMOPORT軟件后，再插入網線進行拷貝數據。

3.3網絡檢查

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地址發生沖突導致一方沖突掉線，網絡連接時斷時續，PC機終端ISOS軟件采集部分數據。

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

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，闡述了易出現故障原因及注意事項，提出了解決方案，同時發現部分問題由于業務人員操作不當所導致，希望業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。縮短提高業務人員故障排查時間，保障數據的正常采集傳輸，以提高業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。

參考文獻

[1]許杰文，龔成龍，姜建萍，朱克備.DPZ1綜合集成硬件控制器常見故障排查和處理[J].氣象水文海洋儀器，2018，（02）.

[2]王書強.關于ISOS-HC/A 綜合集成硬件控制器應用[J].消費導刊，2015（10）：242.

[3]馬尚昌.氣象水文海洋儀器學術交流會[C].地面氣象觀測綜合集成平臺下新型通信傳輸方式研究[A].2012.

[4]沈玉亮，方海濤，陸斌，趙寶義，翁磊.DPZ1型綜合集成硬件控制器系統組成及故障判斷方法[J].氣象水文海洋儀器，2017，（03）.

作者簡介：孟凡偉，本科學歷，助理工程師，研究方向：氣象水文。