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自動氣象站、云高、云量、天氣現象、輻射等觀測設備硬件集成的通信設備。它的出現解決了多個自動氣象觀測設備的集約化管理，實現了多觀測設備僅通過一根光纖即可與業務終端實現數據傳輸，即將各設備觀測數據的RS-232/485/422傳輸模式轉換至以太網傳輸模式，再通過光電轉換器實現電信號和光信號的相互轉換，最后通過配套軟件在業務計算機上模擬出多個虛擬串口，通過網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的集成化程度、可擴展性、穩定性、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，室內機（光電轉換模塊）通過網口與業務終端計算機連接。

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據透明傳輸又具有數據格式轉換功能。

（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據的接收、存儲，通信方式轉換，光電隔離，串行通信轉以太網通信，以太網通信轉光纖通信和通過指示燈顯示設備運行狀態等。

（2）供電系統：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，用于以太網信號輸入;

（c）1個RJ45接口，用于多個通信控制模塊級聯;

（d）1對ST光纖收發接口，用于連接光電轉換模塊（室內）傳輸數據;

（e）1個USB接口，用于設備調試;

（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機（光電轉換模塊）具備以下接口：

（a）1個RJ45接口，用于連接業務終端計算機;

（b）1對ST光纖收發接口，用于連接光電轉換模塊（室內）傳輸數據。

串口傳輸模塊支持三種串行通信方式的動態切換，可靈活配置，并可手動拔插，同時在內部繼承了串口隔離保護器，采用光電隔離，使得設備與系統之間只有光傳送，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

配置軟件實現搜索設備IP、連接設備和對設備進行管理的功能。支持網絡信息（如IP、網關等）的動態配置、串口信息如波特率等的動態配置、歷史數據下載和設置用戶名密碼等功能，方便用戶對系統進行遠程管理與操作。軟件使用可根據提示進行，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段，即192.168.1.x，用網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絡連接正常情況，點擊“連接設備”后會出現如圖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”即可實現相應串口信息的更改，系統在第一次進入串口設置界面和設置成功后會自動執行一次讀串口信息操作，系統界面當前顯示的狀態即為串口的當前狀態。

如當前串口需數據格式轉換功能（比如當前串口接的設備不支持數據字典的數據格式），可在數據格式轉換下拉框內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，如需取消數據格式轉換功能，在數據格式轉換下拉框內選擇無，點設置當前串口即可。

3 故障診斷及排除

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

1.硬件設備檢查

根據設備面板指示燈顯示狀態，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為設備運行狀態指示燈，正常運行時閃亮，若不亮說明內核系統工作異常，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、觀測場內通信控制模塊、室內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據收發狀態指示，若當數據收發時不亮，需更換串口傳輸模塊。

2.驅動軟件檢查

驅動軟件故障時，表現為發送命令T指示燈不亮，命令發送失敗。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。

（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是控制數據收發的兩個服務，當數據沒有收發時，需要檢查這兩個服務的狀態。

（4）Windows防火墻需要關閉的情況下，能保證設備數據的穩定傳輸。

（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）一個局域網內只允許一臺電腦訪問硬件設備，當一個局域網內兩臺電腦同時安裝了驅動軟件，會導致數據收發異常，通過查看計算機與設備之間的TCP/IP端口狀態可以判斷是否局域網內驅動沖突。

3.其他故障

（1）數據缺測：當出現數據缺測后，檢查系統時間和采集器的時間是否一致，當出現時間偏差后，會導致缺測。

（2）設備死機：數據傳輸中斷需要重新啟動硬件設備才能恢復，需要跟廠家聯系，進行維修。