硬件集成控制器原理及维护

孟凡伟，李义兰，孙月

摘要：目前，吉林省气象局使用的硬件集成控制器型号为：DPZC-1型号，硬件集成控制器由软件（通信控制软件驱动及SMOPORT软件）、硬件（通信控制模块、光电转换猫、光纤、网络设备）两部分组成。本文主要介绍硬件集成控制器组成、工作原理，并对实际工作中的运行维护，提供合理的保障维护方法及故障处理方法。同时，并阐述硬件集成控制器保障维护方法及故障处理方法。

关键词：硬件集成控制器；原理及维护；处理方法

中图分类号： TN873.93 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.20.090

对应地面综合观测业务现用及备份使用的PC机器均为单网卡，在业务运行中数据备份过程极易出现ISOS软件仅采集到部分数据或ISOS软件报警数据缺测、分钟数据和小数数据丢失的现象，观测实时数据采集后通过主采集器串行通信方式传输至硬件集成控制器，再通过以太网传输至PC机。由硬件集成控制器及所属设备、PC机终端ISOS软件及网络设备所组成的通信模式，不仅需要业务人员定期对设备的运行状态进行检查，对设备的通信原理、设备运行原理进行了解，也需要具备有一定的网络维护基础，使硬件集成控制器的维护变得复杂，故障排除不易察觉。

1 硬件集成控制器设备简介

目前使用的硬件集成控制器型号为：DPZC-1型号，硬件集成控制器由软件（通信控制软件驱动及SMOPORT软件）、硬件（通信控制模块、光電转换猫、光纤、网络设备）两部分组成。

1.1通信控制软件驱动（SMOPORT）

通信控制软件驱动，实现PC机终端虚拟串口及PC机终端与硬件集成控制器数据互通和管理。支持WinXP、Win7 、 WinServer2008等32位操作系统，虚拟串口为com11-com18。 默认路径C盘-Program Files- SMOPORT。

1.2通信控制模块与通信接头

通信控制模块主要接收主采集器、天气现象仪等设备数据，具RS232/422/485、RJ45等接头、光纤收发器。放置在配电箱内，供电电压为9V-15V， 通过串口通信和以太网互相转换。目前吉林省使用通信方式为RS232通信。通信接头模块采用了串口隔离保护区，光电隔离，可抑制干扰和浪涌。

1.3光电转换猫

光电转换猫具RJ45、ST光纤收发接口，支持10/100M、全双工、半双工自适应，实现了PC机终端与主采集器数据的交互。光纤接口采用ST接头，支持1300nm多模光纤。放置室内，电压为9V-15V，100Base-TX（RJ45）和100Base-FX（光纤信号）的转换，实现快速以太网的转换。

2硬件集成控制器通信模式

通信模式实现串口通信转变快速以太网，主要分为两种，一种是以太网直连及RS232-RJ45网线-PC机终端的通信方式。

另一种为光纤传输（RS232-光纤-网络-PC机终端）。连接通信控制模块的串口转以太网接口，与光纤转以太网的RJ45接口使用网线连接，在设备的光纤收发接口接入1300nm的多模光纤，与PC机终端的光电转换模块相连。主采集器接口、通信控制模块接口主要为RS232通信线路为主。通信控制模块、光电转换猫以串口转光纤、光纤转串口通信。

主采“终端”接口 通信控制模块接口PORT1

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

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

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

3硬件集成控制器维护

3.1硬件检查

3.1.1蓄电池 定期检查蓄电池电量和是否漏液。由于冬季室外温度过低，电解液粘度降低，导电性下降，活性物质的活性也会降低，导致电解液浓度差变大，极化增强，使充电提前终止。锂电池中锂离子在碳负极的扩散速度会更慢，缩短蓄电池供电时间，减少蓄电池使用寿命。

3.1.2 设备接口 定期检查主采集器、通信控制模块接口、光电转换猫接口、ST光纤收发接口是否松动，第一次安装时通信控制模块与光电转换猫上的光纤收发器和光纤线交叉相连。

3.1.3 光纤 光纤传输使用光的全反射原理，光纤要自然弯曲，注意光纤纤维接头，不要落入灰尘和杂物，导致接触不良，引起光纤传输衰减。当在连接设备、挪移设备时光纤弯曲小于120度时或受到外力过于挤压，导致光纤无法传输数据，PC机终端ISOS软件无法采集到数据，数据均为缺测。

3.1.4 PC机终端 定期检查PC机终端运行状态、网卡驱动、网卡连接、网络设备运行等状态。当PC机终端放置易受潮或灰尘过多环境或PC机终端电源输出电压异常时，易造成网卡短路，导致PC机无法采集数据。

3.1.5 开关电源 定期检查通信模块控制器、光电转换猫是否在额定电压、额定功率内工作，开关电源输出电压是否正常。当电路过载或供电电压为9V左右，设备处于低电压供电环境，导致数据在传输中部分丢失，易出现PC机终端ISOS软件仅采集到部分数据。

3.1.6 设备指示灯 观察指示灯状态判读设备运行状态。通信控制模块：PWR灯为供电指示灯；R和T为数据接收和发送指示灯，因数据需要经过设备进入PC机数据库，光电转换猫T指示灯和通信控制模块的R指示等是常亮、光电转换猫R指示灯和通信控制模块的T指示灯等是常闪烁。

3.2 软件检查

3.2.1 硬件集成控制器驱动程序（SMOPORT） 打开SMOPORT软件，点击连接设备，查看软件是否正常。

3.2.2 查看PC机数据互通服务项和虚拟端口 PC机终端是否打开comtonet、nettocom服务，虚拟串口是否被使用或者未注册。因部分硬件具有为全双工或半双工功能，备份PC机上硬件集成控制器驱动程序中comtonet、nettocom服务、对应虚拟串口均已开启，若同时两台机器打开SMOPORT软件，两台PC机上数据均无法正常采集和下载，导致每台PC机均出现部分数据缺测。备份PC机开机联网拷贝数据时，先关闭ISOS软件和SMOPORT软件后，再插入网线进行拷贝数据。

3.3网络检查

3.3.1 查看IP 打开SMOPORT软件，连接指定IP到集成控制器模块；ping 集成控制器模块IP，查看网络是否畅通。

3.3.2 IP是否冲突 SMOPORT软件内给集成控制器模块配置IP，若IP地址发生冲突导致一方冲突掉线，网络连接时断时续，PC机终端ISOS软件采集部分数据。

3.3.3 网络设备 定期检查网络设备（路由器、交换机）是否运行正常。当网络设备处于假死状态或者出现故障时，数据无法通过网络进入PC机，PC机终端ISOS软件无法采集到数据，数据均为缺测。若网络不稳定或阻塞时，数据在传输过程中丢包，PC机终端ISOS软件仅能采集到部分数据。

4 结语

本文通过对DPZ1型综合硬件集成控制器的组成、工作原理、通信方式等方面，阐述了易出现故障原因及注意事项，提出了解决方案，同时发现部分问题由于业务人员操作不当所导致，希望业务人员能多探究和熟练掌握DPZ1型综合硬件集成控制器的使用方法和日常维护方法。缩短提高业务人员故障排查时间，保障数据的正常采集传输，以提高业务人员的维修技术水平，并对实际工作中的运行维护，提供合理的保障维护方法及故障处理方法。

参考文献

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[3]马尚昌.气象水文海洋仪器学术交流会[C].地面气象观测综合集成平台下新型通信传输方式研究[A].2012.

[4]沈玉亮，方海涛，陆斌，赵宝义，翁磊.DPZ1型综合集成硬件控制器系统组成及故障判断方法[J].气象水文海洋仪器，2017，（03）.

作者简介：孟凡伟，本科学历，助理工程师，研究方向：气象水文。