硬件集成控制器原理及維護(hù)

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(qū)動及SMOPORT軟件）、硬件（通信控制模塊、光電轉(zhuǎn)換貓、光纖、網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shí)際工作中的運(yùn)行維護(hù)，提供合理的保障維護(hù)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(hù)方法及故障處理方法。

關(guān)鍵詞：硬件集成控制器；原理及維護(hù)；處理方法

中圖分類號： TN873.93 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.20.090

對應(yīng)地面綜合觀測業(yè)務(wù)現(xiàn)用及備份使用的PC機(jī)器均為單網(wǎng)卡，在業(yè)務(wù)運(yùn)行中數(shù)據(jù)備份過程極易出現(xiàn)ISOS軟件僅采集到部分?jǐn)?shù)據(jù)或ISOS軟件報警數(shù)據(jù)缺測、分鐘數(shù)據(jù)和小數(shù)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，觀測實(shí)時數(shù)據(jù)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(wǎng)傳輸至PC機(jī)。由硬件集成控制器及所屬設(shè)備、PC機(jī)終端ISOS軟件及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所組成的通信模式，不僅需要業(yè)務(wù)人員定期對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，對設(shè)備的通信原理、設(shè)備運(yùn)行原理進(jìn)行了解，也需要具備有一定的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)基礎(chǔ)，使硬件集成控制器的維護(hù)變得復(fù)雜，故障排除不易察覺。

1 硬件集成控制器設(shè)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(qū)動及SMOPORT軟件）、硬件（通信控制模塊、光電轉(zhuǎn)換貓、光纖、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）兩部分組成。

1.1通信控制軟件驅(qū)動（SMOPORT）

通信控制軟件驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)終端虛擬串口及PC機(jī)終端與硬件集成控制器數(shù)據(jù)互通和管理。支持WinXP、Win7 、 WinServer2008等32位操作系統(tǒng)，虛擬串口為com11-com18。 默認(rèn)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(xiàn)象儀等設(shè)備數(shù)據(jù)，具RS232/422/485、RJ45等接頭、光纖收發(fā)器。放置在配電箱內(nèi)，供電電壓為9V-15V， 通過串口通信和以太網(wǎng)互相轉(zhuǎn)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(hù)區(qū)，光電隔離，可抑制干擾和浪涌。

1.3光電轉(zhuǎn)換貓

光電轉(zhuǎn)換貓具RJ45、ST光纖收發(fā)接口，支持10/100M、全雙工、半雙工自適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)終端與主采集器數(shù)據(jù)的交互。光纖接口采用ST接頭，支持1300nm多模光纖。放置室內(nèi)，電壓為9V-15V，100Base-TX（RJ45）和100Base-FX（光纖信號）的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)快速以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。

2硬件集成控制器通信模式

通信模式實(shí)現(xiàn)串口通信轉(zhuǎn)變快速以太網(wǎng)，主要分為兩種，一種是以太網(wǎng)直連及RS232-RJ45網(wǎng)線-PC機(jī)終端的通信方式。

另一種為光纖傳輸（RS232-光纖-網(wǎng)絡(luò)-PC機(jī)終端）。連接通信控制模塊的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接口，與光纖轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的RJ45接口使用網(wǎng)線連接，在設(shè)備的光纖收發(fā)接口接入1300nm的多模光纖，與PC機(jī)終端的光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換貓以串口轉(zhuǎn)光纖、光纖轉(zhuǎn)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(hù)

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(dǎo)電性下降，活性物質(zhì)的活性也會降低，導(dǎo)致電解液濃度差變大，極化增強(qiáng)，使充電提前終止。鋰電池中鋰離子在碳負(fù)極的擴(kuò)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(shè)備接口 定期檢查主采集器、通信控制模塊接口、光電轉(zhuǎn)換貓接口、ST光纖收發(fā)接口是否松動，第一次安裝時通信控制模塊與光電轉(zhuǎn)換貓上的光纖收發(fā)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(dǎo)致接觸不良，引起光纖傳輸衰減。當(dāng)在連接設(shè)備、挪移設(shè)備時光纖彎曲小于120度時或受到外力過于擠壓，導(dǎo)致光纖無法傳輸數(shù)據(jù)，PC機(jī)終端ISOS軟件無法采集到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均為缺測。

3.1.4 PC機(jī)終端 定期檢查PC機(jī)終端運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)卡驅(qū)動、網(wǎng)卡連接、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行等狀態(tài)。當(dāng)PC機(jī)終端放置易受潮或灰塵過多環(huán)境或PC機(jī)終端電源輸出電壓異常時，易造成網(wǎng)卡短路，導(dǎo)致PC機(jī)無法采集數(shù)據(jù)。

3.1.5 開關(guān)電源 定期檢查通信模塊控制器、光電轉(zhuǎn)換貓是否在額定電壓、額定功率內(nèi)工作，開關(guān)電源輸出電壓是否正常。當(dāng)電路過載或供電電壓為9V左右，設(shè)備處于低電壓供電環(huán)境，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸中部分丟失，易出現(xiàn)PC機(jī)終端ISOS軟件僅采集到部分?jǐn)?shù)據(jù)。

3.1.6 設(shè)備指示燈 觀察指示燈狀態(tài)判讀設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通信控制模塊：PWR燈為供電指示燈；R和T為數(shù)據(jù)接收和發(fā)送指示燈，因數(shù)據(jù)需要經(jīng)過設(shè)備進(jìn)入PC機(jī)數(shù)據(jù)庫，光電轉(zhuǎn)換貓T指示燈和通信控制模塊的R指示等是常亮、光電轉(zhuǎn)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(qū)動程序（SMOPORT） 打開SMOPORT軟件，點(diǎn)擊連接設(shè)備，查看軟件是否正常。

3.2.2 查看PC機(jī)數(shù)據(jù)互通服務(wù)項(xiàng)和虛擬端口 PC機(jī)終端是否打開comtonet、nettocom服務(wù)，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(jī)上硬件集成控制器驅(qū)動程序中comtonet、nettocom服務(wù)、對應(yīng)虛擬串口均已開啟，若同時兩臺機(jī)器打開SMOPORT軟件，兩臺PC機(jī)上數(shù)據(jù)均無法正常采集和下載，導(dǎo)致每臺PC機(jī)均出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)缺測。備份PC機(jī)開機(jī)聯(lián)網(wǎng)拷貝數(shù)據(jù)時，先關(guān)閉ISOS軟件和SMOPORT軟件后，再插入網(wǎng)線進(jìn)行拷貝數(shù)據(jù)。

3.3網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)是否暢通。

3.3.2 IP是否沖突 SMOPORT軟件內(nèi)給集成控制器模塊配置IP，若IP地址發(fā)生沖突導(dǎo)致一方?jīng)_突掉線，網(wǎng)絡(luò)連接時斷時續(xù)，PC機(jī)終端ISOS軟件采集部分?jǐn)?shù)據(jù)。

3.3.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 定期檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)）是否運(yùn)行正常。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于假死狀態(tài)或者出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入PC機(jī)，PC機(jī)終端ISOS軟件無法采集到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均為缺測。若網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或阻塞時，數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟包，PC機(jī)終端ISOS軟件僅能采集到部分?jǐn)?shù)據(jù)。

4 結(jié)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(xiàn)故障原因及注意事項(xiàng)，提出了解決方案，同時發(fā)現(xiàn)部分問題由于業(yè)務(wù)人員操作不當(dāng)所導(dǎo)致，希望業(yè)務(wù)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(hù)方法?？s短提高業(yè)務(wù)人員故障排查時間，保障數(shù)據(jù)的正常采集傳輸，以提高業(yè)務(wù)人員的維修技術(shù)水平，并對實(shí)際工作中的運(yùn)行維護(hù)，提供合理的保障維護(hù)方法及故障處理方法。

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作者簡介：孟凡偉，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：氣象水文。