培训教材——硬件综合控制器

《培训教材——硬件综合控制器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《培训教材——硬件综合控制器（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、硬件综合控制器 （ZQZ-PT1通信转换器）,现状,我国现有2419个国家级地面气象观测站，数万个区域自动气象站 ，基本实现了常规气象要素的自动观测，但云、能见度、天气现象 等气象观测项目还要依靠人工。随着科技进步，越来越多的观测要 素可以取代人工观测，但目前使用的自动气象站的结构体系对气象 观测要素的扩展具有较大的限制。 根据实际情况 ，业务站的自动化建设可以用“四多、一低、 一差”6个字概括。,四多一低一差,地面自动化综合观测指导思想,总结前面遇到的问题，展望中国未来气象行业的发展方向，国家 气象局提出了地面气象观测自动化改革的需求，并通过“五个一” 的设计理念，指导下一步的试点改革。 1

2、、一个标准接口来规范各种观测设备 2、一套装置来连接各种设备 3、一根总光纤来传输各种数据 4、一个软件来管理各种设备 5、一台电脑完成所有任务,硬件综合控制器产品简介 （ZQZ-PT1通信转换器）,根据国家气象局“五个一”的改革设计理念，一个具备稳定、可 靠、可扩展的硬件综合集成平台的产品需求应运而生。 经过前期的技术调研测试以及试点站的试用，我们设计的以串口 服务器为核心、以光纤通信为基础的硬件综合控制器符合“五个一 ”理念。串口服务器具备8个串口，提供了足够的新设备扩展空间； 观测场设备到串口服务器、串口服务器到室内都使用光信号通信， 避免了雷击天气时设备间的相互影响，进而保证设备更加稳

3、定可靠 的运行。,系统原理图,硬件综合控制器功能概述,硬件综合集成控制器是地面气象观测系统综合集成的硬件平台， 主要任务是实现对自动气象站、云、能见度、天气现象、辐射等气 象自动观测设备的集约化管理，通过串口服务器实现各观测设备观 测数据的RS-232/485/422传输模式到以太网传输模式的转换，再通过 光电转换器实现电信号和光信号的相互转换，最终实现所有观测设 备均通过一根光纤实现和终端计算机的数据传输，减少布线、提高 地面气象综合观测系统的集成化程度、可扩展性能、稳定性、可靠 性、观测数据的利用效率等。为了确保不同观测设备出现故障时不 对系统整体运行造成影响，我们将设备到串口服务器之间通

4、信链路 设计成光通信，避免了电信号之间的相互影响。,ZQZ-PT1通信转换器组成,ZQZ-PT1通信转换器主要有通信单元和电源单元组成。其中通信单元包括：串口服务器、光纤交换机、串口光纤转换器；电源单元包括：交流防雷模块、开关电源、充电保护模块及蓄电池。,ZQZ-PT1通信转换器技术指标,最大接入观测设备路数: 8路 控制器输入输出信号传输接口标准: 接口类型：多模光纤(ST接头) 最大传输距离：4km 供电要求: 单相交流：220V 15% 功率：18W 蓄电池容量：12V，100AH 外形尺寸（长宽高）: 560mmX420mmX348mm,ZQZ-PT1通信转换器技术指标,工作环境条件:

5、 环境温度：-4070 相对湿度：595%RH（无凝露） 贮运条件: 环境温度：-4575 相对湿度：595%RH（无凝露） 可靠性和维修性: 平均故障间隔时间：MTBF3000h 平均修复时间：MTTR0.5h,串口服务器功能简介,串口服务器作为硬件综合控制平台的核心器件， 其主要功能如下： 提供8个物理串口。可以保证8套设备同时通信，满足现有的自动化设备接入需求。 通信协议转换。将串口通信协议转换成网络通信协议，计算机和串口服务器之间通过一根网线即可实现相互间通信。 具备串口虚拟功能。串口服务器自带的虚拟串口驱动程序，能够在计算机上虚拟8个串口，这些虚拟串口和串口服务器端的物理串口一一对应

6、，相当于在计算机上添加了8个串口。,驱动程序安装,串口服务器上电，听到“滴滴”响声之后，串口服务器进入正常工作状态。 安装“Npadm_Setup_Ver1.16_Build_11021514.exe”驱动软件 安装好驱动后启动Nport管理工具“NPort Administrator”实现对串口服务器的相关设置，主要设置串口服务器的IP 地址、串口通讯协议、串口操作模式及串口编号等。 点击”Configuration” 然后点击”Search”，双击查找到的设备进入参数修改界面。 点击”NetWork”并勾选“Modify”修改串口服务器的IP地址使其和PC机对应的网卡IP地址在同一网段内，

7、记得点击”OK”保存修改的配置。我们一般设置：串口服务器 IP: 192.168.10.10掩码：255.255.255.0 网关可以不设置；业务计算机IP：192.168.10.1 掩码：255.255.255.0,驱动程序安装,点击驱动程序左边的”Com Mapping”进行端口映射，点击”Add”将串口服务器对应的串口映射到PC机上，记得点击”Apply”完成映射保存。 映射出来的串口默认都是RS-232协议，参数为 波特率: 9600 校验位:None 数据位：8 停止位：1 根据ZQZ-PT1通信转换器端的具体串口分配情况，在SMO软件进行相应的配置。我们默认的分配情况自动站、能见度

8、、天气现象、辐射分别接串口服务器1、2、3、4号端口，所以软件虚拟的串口需要和实际的连接顺序对应。例如上图中的1、2、3、4、5号端口分别对应Com2、Com5、Com6、Com7。 注意：直接映射出来的串口符合常规用法，如果对串口设置有特殊要求，可以进行修改。详情请见设备自带光盘的用户手册。,串口服务器指示灯,在驱动程序安装完成，物理链路连接完毕之后，可以根据指示灯 的状态快速判断目前所处的通信状态。,光纤交换机,光纤交换机实现了以太网电信号与光信号的相互转换。光纤交换 机的以太网口连接串口服务器的网口，光纤端口则连接到终端计算 机的光纤通信盒，建立可靠的光通信链路。,光纤交换机指示灯,串口

9、光纤转换器,ZQZ-PT1通信转换器内部含有8个串口光纤转换器（标配），该 模块和串口服务器的8个串口相连，实现 RS-232 电信号与光信号的 相互转换。在每个观测设备内部也都配备了一个串口光纤转换器， 两端的串口光纤转换器保证了观测场设备和通信转换之间可以使用 光纤通信。观测场设备间采用光纤通信能够起到更好的隔离作用， 减少在雷击等极端恶劣环境时通过信号电缆影响其他设备概率的发 生。,串口转光纤模块指示灯,在使用光纤连接两个串口光纤转换器的时候，需要按照交叉线的方式连接，即一个转换器TX需要和另外一个转换器的RX相连。,ZQZ-PT1电源单元,电源单元位于ZQZ-PT1通信转换器的背面，主

10、要包含： 空气开关、交流防雷模块、开关电源、充电保护模块和 蓄电池。 空气开关向上推到“ON”位置将接通交流电源， 开关电源开始工作，输出约14.5V电压，为 ZQZ-PT1 通信转换器供电，同时经过充电保护模块给蓄电池 充电，蓄电池充满后的电压约为13.8V。 空气开关向下拉到“OFF”位置将切断交 流电源，此时，由蓄电池为通信转换器供电。,如果开关电源指示灯熄灭，说明交流电未接通，请检查空气开关是否推到“ON”位置；如果空气开关在“ON”位置，请检查配电箱内的交流电是否供电正常。,设备安装步骤,按照预埋件施工图纸制作设备地基。 铺设与传感器连接的光缆和自身供电电缆，具体数量根据现场安装设备

11、确定。 开箱取出ZQZ-PT1协议转换器底座，并安装于基础上，光纤和电缆可暂时放在底座内部。注意底座不带门的一面朝向小路。 取出ZQZ-PT1协议转换器机箱，安装于底座上。注意，带有串口服务器一面的通信面板朝向着小路。 打开底座后面的小门，将底座中的光纤和电缆从防水接头中穿出，按照接线图连接相关光纤和电缆。注意尾纤的顺序需要和设备端的串口光纤转换器交叉。 测量220V交流电正常的情况下，推上空气开关并将蓄电池接入供电系统。,通信故障排查,当中心站与观测仪器出现通信故障时，可以参考下述方法排查问题： 按照上文中关于指示灯的描述，查看设备指示灯是否正常。指示灯如果有异常，可以根据具体描述判断大概的

12、问题。 查看ISOS软件串口参数配置是否正确，尤其是串口号，需要一 一对应，如果对应不正确，即使通信正常软件业无法解析数据，最后显示数据缺测和通信失败。串口对应规则参照驱动安装方法中的描述。 查看串口服务器是否在局域网内。 在计算机端ping 串口服务器的IP地址，默认为192.168.10.10，如果无法ping通，说明串口服务器和计算机不在一个网段内，需要确认计算机和串口服务器的IP地址，保证两个IP地址在同一网段内。更改串口服务器IP地址参照驱动程序安装操作方法，计算机的IP地址可以询问气象局的网管。,检查观测场内设备和串口服务器之间的光纤是否交叉连接，即两个串口光纤转换器的RX和TX是否交叉连接。 检查观测仪器是否故障 打开设备机箱查看设备是否正常工作。判断方法后续章节陆续介绍。 串口服务器复位 若上述检查都没有问题，各模块指示灯都正常，给串口服务器断电，使用一根回形针插入串口服务器的RESET孔内，串口服务器上电，5s之后听到“滴滴”声之后，串口服务器已经复位，此时按照驱动安装的方法重新进行串口服务器的IP地址设置等操作。,故障排查流程图,