综合集成硬件控制器工作原理介绍及故障排查

罗驿

1、组成结构

1.1 概述

综合集成控制器是实现自动气象站、云高、云量、天气现象、辐射等观测设备硬件集成的通信设备。它的出现解决了多个自动气象观测设备的集约化管理，实现了多观测设备仅通过一根光纤即可与业务终端实现数据传输，即将各设备观测数据的RS-232/485/422传输模式转换至以太网传输模式，再通过光电转换器实现电信号和光信号的相互转换，最后通过配套软件在业务计算机上模拟出多个虚拟串口，通过网络方式实行对各个串口设备的独立管理。提高了地面气象综合观测系统的集成化程度、可扩展性、稳定性、可靠性。

1.2组成部分

综合集成硬件控制器包括室外机（通信控制模块+光电转换模块）和室内机（光电转换模块）两部分，两组光电转换模块之间以光纤相连接，通信控制模块通过串口与观测设备连接，室内机（光电转换模块）通过网口与业务终端计算机连接。

综合集成控制器的硬件包含通信控制模块、光电转换模块、交流防雷模块、供电单元、外围部件等，软件分为驱动程序和管理软件。

综合集成控制器既有数据透明传输又具有数据格式转换功能。

（1）通信控制模块（DPZ1型综合集成硬件控制器主机）：主要功能是完成各种观测设备数据的接收、存储，通信方式转换，光电隔离，串行通信转以太网通信，以太网通信转光纤通信和通过指示灯显示设备运行状态等。

（2）供电系统：将交流220V市电转换为13.8V直流电，向综合集成硬件控制器主机提供电源。

（3）综合集成控制器室外机（通信控制模块+光电转换模块）具备以下接口：

（a）8个RS-232/485/422（ZigBee或ST光纤）接口，用于连接观测设备;

（b）1个RJ45接口，用于以太网信号输入;

（c）1个RJ45接口，用于多个通信控制模块级联;

（d）1对ST光纤收发接口，用于连接光电转换模块（室内）传输数据;

（e）1个USB接口，用于设备调试;

（f）1个SD卡插槽，用于扩展设备存储空间。

综合集成硬件控制器室内机（光电转换模块）具备以下接口：

（a）1个RJ45接口，用于连接业务终端计算机;

（b）1對ST光纤收发接口，用于连接光电转换模块（室内）传输数据。

串口传输模块支持三种串行通信方式的动态切换，可灵活配置，并可手动拔插，同时在内部继承了串口隔离保护器，采用光电隔离，使得设备与系统之间只有光传送，没有电接触，可抑制干扰和浪涌。串口传输模块接头外观见图3，通信线接口说明见表2。

2综合集成硬件控制器配置软件使用说明

配置软件实现搜索设备IP、连接设备和对设备进行管理的功能。支持网络信息（如IP、网关等）的动态配置、串口信息如波特率等的动态配置、历史数据下载和设置用户名密码等功能，方便用户对系统进行远程管理与操作。软件使用可根据提示进行，便于用户操作。

2.1 连接设备

在当前设备IP地址（界面如上图所示）中输入想要连接的设备IP地址，当前设备端口中默认8000。首次安装驱动时，可点击主界面中的“设定当前IP”，将主界面中填写的IP设置为下次默认连接默认地址，若不点击“设定当前IP”，则只为当前暂时使用，下次启动配置软件会自动填写的之前默认的IP号。

点击“连接设备”即可连接到局域网中相应的设备。（注意：设备出厂IP设置为192.168.1.1，首次连接设备前请将计算机IP设置成与设备在同一网段，即192.168.1.x，用网线将计算机与设备直连，设置完成即可使用设备。）

在计算机与综合集成硬件控制器网络连接正常情况，点击“连接设备”后会出现如图5所示的用户名和密码对话框，首次连接设备使用设备默认的用户名和密码（用户名：SMOPORT，密码：123456），用户需重新设置用户名和密码，根据提示操作即可，以后登录即使用该用户名和密码。如需更改用户名和密码请单击主界面上的“设置用户密码”，根据提示操作即可。

2.2设备串口信息

点击“设备串口信息”可进入串口信息的查询与配置界面，如图6所示。通过下拉按钮选择需要查询或配置的串口号，同样通过下拉按钮设置需要更改的信息，点击“设置当前串口”即可实现相应串口信息的更改，系统在第一次进入串口设置界面和设置成功后会自动执行一次读串口信息操作，系统界面当前显示的状态即为串口的当前状态。

如当前串口需数据格式转换功能（比如当前串口接的设备不支持数据字典的数据格式），可在数据格式转换下拉框内选择当前串口需要转换的设备（目前只支持LT31message2格式转换），选择完成后点设置当前串口即可，如需取消数据格式转换功能，在数据格式转换下拉框内选择无，点设置当前串口即可。

3 故障诊断及排除

当设备出现故障时，可根据检测设备状态指示灯、上位机驱动等判别故障分类并进行维修。

1.硬件设备检查

根据设备面板指示灯显示状态，判断设备是否工作正常。硬件设备故障检测流程如下。

检测步骤：

（1）PWR1、PWR2为设备供电状态指示灯，正常运行时常亮，若不亮需检查供电电源的电压是否正常。

（2）L1为设备运行状态指示灯，正常运行时闪亮，若不亮说明内核系统工作异常，重启设备仍不能解决，需要更换备件。

（3）TX、RX为光纤信号收发指示灯，正常运行时，TX常亮、RX闪亮，若异常需检查光纤、观测场内通信控制模块、室内光电转换模块是否异常，确定问题后更换备件。

（4）R、T为接入综合集成硬件控制器设备数据收发状态指示，若当数据收发时不亮，需更换串口传输模块。

2.驱动软件检查

驱动软件故障时，表现为发送命令T指示灯不亮，命令发送失败。驱动软件检查流程见下图。

检测步骤：

（1）首先，检查驱动软件连接设备是否正常，如能ping通设备，表示驱动软件异常，需重新安装驱动;如不能ping通设备，表示设备IP地址错误或者硬件设备故障，需检查IP地址和设备状态。

（2）驱动软件连接设备成功后，检查相应串口配置信息是否正确，需配置正确的通信方式及波特率等信息。

（3）comtonet、nettocom是控制数据收发的两个服务，当数据没有收发时，需要检查这两个服务的状态。

（4）Windows防火墙需要关闭的情况下，能保证设备数据的稳定传输。

（5）驱动软件虚拟串口信息在计算机→管理→设备管理器中可以查看，当出现问题时，会有一个黄色的感叹号代表驱动没有安装成功，需重新安装。

（6）一个局域网内只允许一台电脑访问硬件设备，当一个局域网内两台电脑同时安装了驱动软件，会导致数据收发异常，通过查看计算机与设备之间的TCP/IP端口状态可以判断是否局域网内驱动冲突。

3.其他故障

（1）数据缺测：当出现数据缺测后，检查系统时间和采集器的时间是否一致，当出现时间偏差后，会导致缺测。

（2）设备死机：数据传输中断需要重新启动硬件设备才能恢复，需要跟厂家联系，进行维修。