CAWS600型自动气象站维护维修手册内蒙古大气探测技术保障中心.doc

CAWS600型自动气象站维护维修讲义内蒙古大气探测技术保障中心目录1.接线说明31.1 CAWS600-B型自动气象站接线图31.2 CAWS600-B系统连接示意图41.3 CAWS600-S系统连接示意图51.4 CAWS600-S内部接线图61.5 CAWS600-SE 系统连接示意图71.6 CAWS600-SE 内部接线图82.自动气象站结构介绍112.1 整体概述 112.2 CAWS600型自动气象站类型 122.2.1 CAWS600-B型132.2.2 CAWS600-S型132.2.3 CAWS600-SE型 143.常规维护 153.1 采集器153.2 电源153.3 传感器153.3.1空气温度、湿度 153.3.2雨量 153.3.3风向风速维护 153.3.4总、反、散辐射维护 163.3.5直接辐射维护 163.3.6净辐射维护 164、故障检测流程及维修164.1故障检测流程 164.2故障处理与维修 224.2.1采集器与供电系统 224.2.2防雷板 244.2.3通讯 244.2.4传感器 264.2.4.1空气温度、湿度 264.2.4.2气压 28294.2.4.3雨量 29314.2.4.4风向、风速 29324.2.4.5地温及地温变送器 31364.2.4.6蒸发 32394.2.4.7总辐射 33414.2.4.8直接辐射 34434.2.4.9净辐射 3446附录一：案例分析3648附录二：其它36491.接线说明1.1CAWS600-B型自动气象站接线图9786电源030VDC气 电源地压 信号地电压信号112233445566778810 10111112121313151516161414171718181919202021212222232324244*4+4-4R1D+12VGND+12VGND1C2-地温变送器CH1PT-100 控制信号 +12VDCCH10 GND地温10地温1横臂接线盒148黄浅蓝绿蓝灰棕紫2CGND红绿黄白棕12345红蓝黄绿白风 电压向 GND +12V GND风 频率速 +12V GND3512红绿3122CGND雨量5R+12VGND蒸 4-20mA发 +12VDC GND+ -变压器电源避雷器蓄电池蓄电池 + BIN -CAWS-DY01电源控制器 + 12VDC 5VDC - 空气开关220Vac1*1+1-1R2+5R2CGND1C2-4*4+4-4R1D3-3+1*1+1-1R2+12VGND12345671 234567黄白绿黑棕蓝紫、红温湿度PT-100湿度输出0-1V供电7-35VDC GND蒸发气压机箱CAWS-JX01防雷接地220Vac空气开关变压器电源防雷器蓄电池防雷板CAWS-DY01电源主控机通讯转换器采集单元RS232模/数通道通讯转换器雨量风向、风速温、湿度160cm地温80cm地温40cm地温20cm地温15cm地温10cm地温5cm地温草温地表温地温变送器320cm地温1.2CAWS600-B系统连接示意图1.3CAWS600-S系统连接示意图1.4 CAWS600-S内部接线图2CGND1*1+1-1R2+3+3-2C1C2-4*4+4-4R1D黄白绿黑棕蓝紫、红12345671*1+1-1R2+12VGND温湿度PT-100湿度输出0-1V供电7-35VDC GND1 234567112233445566778811 119910 101212131315151616141417171818191920202121222223232424采集单元防雷板CAWS-FL02+12VGND1C2-红蓝黄绿白12345风 频率速 +12V GND312红绿黄白棕红绿35126789雨量2CGND3+GND3-+12V 电压信号气 电源地压 信号地电源030VDC 风 电压向 GND +12V GND4*4+4-4R1D+12VGND黄浅蓝绿蓝灰棕紫地温变送器CH1 PT-100 控制信号 +12VDCCH10 GND地温10地温15R2DGND6+6-7+7-8+8-9+9-10+10-3DPOWER34 RS2321234720长线驱动23720计算机3247长线驱动32207+12VDCGND+12VDC (7)GND (8)红蓝DCGND采集单元防雷板CAWS-FL02红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝输出+输出-输出+输出-供电+供电-输出+输出-输出+输出-输出+输出-直接辐射感 ON/OFF雨 +12VDC GND反射辐射散射辐射净辐射总辐射日照2DGND5R+12VGND白红蓝蒸 4-20mA发 +12VDC GND26 2627 2728 2829 2930 3031 3132 3233 3334 3435 3536 3637 3738 3839 3940 4041 4142 4243 4344 4445 4550 5051 51 46 46 47 4748 4849 49CAWS600-DY03供电系统 POUT23751.5 CAWS600-SE系统连接示意图1.6 CAWS600-SE内部接线图2CGND1*1+1-1R2+3+3-2C1C2-4*4+4-4R1D黄白绿黑棕蓝紫、红12345671*1+1-1R2+12VGND温湿度PT-100湿度输出0-1V供电7-35VDC GND1 234567112233445566778811 119910 101212131315151616141417171818191920202121222223232424采集单元防雷板CAWS-FL02+12VGND1C2-红蓝黄绿白12345风 频率速 +12V GND312红绿黄白棕红绿35126789雨量2CGND3+GND3-+12V 电压信号气 电源地压 信号地电源030VDC 风 电压向 GND +12V GND4*4+4-4R1D+12VGND黄浅蓝绿蓝灰棕紫地温变送器CH1 PT-100 控制信号 +12VDCCH10 GND地温10地温1234720长线驱动23720计算机3247长线驱动32207+12VDCGND+12VDC (7)GND (8)红蓝DCGND采集单元防雷板CAWS-FL02红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝红蓝输出+输出-输出+输出-供电+供电-输出+输出-输出+输出-输出+输出-直接辐射感 ON/OFF雨 +12VDC GND反射辐射散射辐射净辐射总辐射日照2DGND5R+12VGND白红蓝蒸 4-20mA发 +12VDC GND50 2651 2752 2853 2954 3055 3156 3257 3358 3459 3560 3661 3762 3863 3964 4065 4166 4267 4368 4469 4550 5051 51 70 46 71 4772 4873 495R2DGND6+6-7+7-8+8-9+9-10+10-3DPOWERCAWS600-DY03供电系统 POUT23751 前2 置3 机42.自动气象站结构介绍2.1整体概述图 1自动站主要由传感器、数据采集系统、供电系统、主控微机、打印机和通讯部件等几部分组成。CAWS600型自动站室外部分有温度、湿度、气压（采集器机箱内）、地温、风向风速、雨量、辐射、和蒸发等传感器、供电系统和CAWS600数据采集器及前置机；室内部分主要有主控微机、和打印机、UPS不间断电源等。自动气象站一般是通过微处理器进行实时控制和采集处理的。各个传感器的感应元件随着气象要素的变化，使得相应传感器输出的电量产生变化，这种变化由数据采集器所采集，并进行线性化和定标处理，实现工程量到要素量的转换；对数据进行质量控制；通过预处理后得出各个气象要素的实时值，可通过标准RS232通信口传送到主控微机中，并实时显示。在定时观测时刻，数据采集器中的观测数据通过标准RS232通信口传送到主控微机中进行计算处理后，并按统一的格式生成数据文件存储。同时可按规定生成各种气象报告电码，对观测数据资料进一步加工处理后，生成全月数据文件及全年数据文件，利用配备的打印机可打印出气象报表。传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化，以便于完成自动测量。接口与保护电路（防雷板）将各路传感器的信号传输到数据采集器,并提供防感应雷击和电源过载保护,以避免自动站由于过长的信号传输电缆所带来的干扰和损坏。数据采集系统在CPU的实时控制下,根据各个数据的不同时间间隔要求,完成数据的连续采集,进行预处理,然后将数据传给通讯预处理单元（前置机）或主控机。CAWS-QJ01通讯预处理单元（CAWS600SE）通过RS-232C标准串行通讯口与主机和采集单元通讯。根据主控机的要求把预处理后的数据传到主机，为功能强大的主控机的后处理提供可靠的保证。主控机是有线自动站的中心控制设备，是有线自动站人机接口的主要媒介。它由微机、打印机、UPS等组成。主控机以WINDOWS作为操作平台，其控制软件为实时多任务工作方式。其完善的处理功能包含了目前台站的所有业务工作并实现了自动化。除此以外，还增加了许多适应未来发展需求的扩展功能及气象服务功能微机完成实时采集控制,数据的最终计算处理,计算参数的修正,数据质量控制、报文编辑、数据的存贮、数据的显示、月报表与年报表的编制、外部的数据通信,自动站的自检,故障的诊断等等。打印机可打印出实时与非实时的显示数据、报文、报表等。供电系统通过电源控制板，最终用直流供电并配有蓄电池充放电控制电路。可保证自动站在无市电或其它电源补充时，在一定时间内仍然可正常工作。2.2 CAWS600型自动气象站类型CAWS600型自动气象站共有3种类型，即：1)CAWS600-B型为不带辐射的基本站配置；2)CAWS600-S 型为不带辐射的基准站配置；3)CAWS600-SE型为带辐射的基准站或基本站配置；三种类型的自动站采集器结构示意如下：2.2.1 CAWS600-B型图 22.2.2 CAWS600-S 型图 32.2.3 CAWS600-SE型D图 4CAWS-DY03供电系统图 53.常规维护3.1 采集器采集器一般情况下无须日常维护，可定期用毛刷清理采集器的灰尘。注意不要带电接插各种接线端子，不要带电撤换或安装传感器。3.2 电源定期检查各电源线是否有破损，接线处是否有松动现象；定期检查电源是否工作在正常状态。电源输出过低或过高，均会导致传感器或采集器工作异常。如果长期不使用电源系统，至少要半年给电池充电一次，充满为止。3.3传感器3.3.1空气温度、湿度定期用软毛刷清除传感器感应头防尘罩上的灰尘。3.3.2雨量定期检查漏斗通道中是否有碎片，入口和出口处是否有堵塞物。除去污物并清洁滤网（入口处的滤网可以取下来清洗）。如果必要，漏斗表面可用中性洗涤剂清洗，但清洗后严禁用手触摸翻斗内部。3.3.3风向风速维护风向如果使用得当仪器无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。表现为风杯部分响应灵敏度降低。此时应将仪器送回厂家修理。轴承每年必须通过转动传感器的轴目测检查一次，检查时要先卸下风向标，正常情况下，轴应该转动灵活，无明显噪声。风速：如果使用得当仪器无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。表现为较高的启动转矩或风杯不能长期连续转动。此时应将仪器送回厂家修理。每年必须通过转动传感器手柄目测检查一次。检查时先要卸下风杯。中心轴转动应当灵活润滑，感觉不到明显噪声。3.3.4总、反、散辐射维护应经常对辐射表进行如下检查和维护：1）仪器是否水平，感应面与玻璃罩是否完好。2）玻璃罩上是否清洁，如有灰尘、霜、雪、雨滴时应用镜头布及时清除干净。3）玻璃罩内部是否有水汽凝结物，如发现硅胶变粉色后及时更换。3.3. .5直接辐射维护1) 检查安装是否水平；2) 应检查进光筒石英玻璃窗口是否清洁，如有灰尘、水气凝结物，应及时用吸耳球或用软布、光学镜片纸擦净，切忌划伤。3) 每天工作至少要检查一次跟踪情况并及时调整仰角和时间（对光点）。4) 为保持光筒中空气干燥，应定期（六个月左右）更换一次干燥剂，更换时旋开光筒尾部的干燥剂筒即可。3.3.6净辐射维护1） 检查安装是否水平；2） 检查薄膜罩是否清洁和成半球突起，罩外部如有水滴，用脱脂棉轻轻抹去。用橡皮球吹除薄膜罩上的尘土、积雪等；3） 发现薄膜罩下塌，用橡皮球打气，使其凸起；4） 必要时更换一次薄膜罩；5） 遇有雨、雪、冰雹天气，即时盖上上、下金属盖子。3.4 地温变送器定期除尘，检查地温变送器线路板CAWS-BS01接线端子上的信号电缆接插头是否松动并紧固、集成块插脚是否有松动、接地是否良好。4、故障检测流程及维修出现故障4.1故障检测流程N通讯正常？通讯故障处理 Y 数据是否全部不正常？检查有故障的项目修改设置主控机程序设置正常？ N 传输线缆、传感器故障？修理、更换线缆、传感器 YY N Y 防雷板故障？自动站电源系统正常？修理电源 Y N修理、更换防雷板 N Y N采集器灯是否3秒闪一次 Y N测试采集器N Y去掉防雷板上所有的传感器 采集器工作是否正常？ N有模拟校准器使用模拟器处理故障流程YY传感器处理N传感器是否有短路现象？维修、更换传感器，检查、修理电源系统 逐个检查传感器正常与否，传感器故障? Y Y 检查、维修、更换防雷板 N通讯故障检测流程通讯故障主控机程序设置正常？修改设置 N Y自动站电源系统正常？电源系统检查流程 N Y采集器是否3秒闪一次 维修采集器N Y去掉串口隔离器检查，恢复正常？ 更换串口隔离器 Y N检查通讯电缆线是否有断？维修或更换通讯电缆线 Y N更换主机串口恢复正常？维修电脑串口 Y Y 维修前置机板更换采集器 N B(S) SE 检查前置机板是否正常? N Y电源故障自动站电源系统检测流程 Y检查交流灯亮不亮 检查变压器或开关电源及交流开关 N Y检查直流灯亮不亮 Y更换保险管更换电源控制器 N N Y检查充电灯亮不亮检查蓄电池电压（12V） N Y Y检查蓄电池电压（10V）更换电源控制器维修（更换）蓄电池YN供电系统正常地 温 故 障地温故障检测流程 地温显示全部不正常？检查地温传感器全都正常？ N Y Y将空气温度传感器14依次插入防雷通道1821更换相应的4066开关 Y Y地温显示值是否全部与空气温度一样检查防雷通道 N更换地温板 N Y Y检查采集器 Y将地温传感器换回原通道1821 检查地温传感器更换传感器 N Y逐个更换开关芯片4066更换地温板 N传感器处理检查空气温度传感器是否正常？空气传感器处理 N安装空气温度传感器至防雷板相应通道Y 逐个将传感器插入防雷板上相应通道逐个检查该传感器是否正常？转相应传感器处理 N Y 传感器全部正常使用模拟器处理故障流程逐个插上模拟器的信号检查防雷通道及采集器工作正常？测试采集器及测试防雷通道 N Y转传感器处理流程4.2故障处理与维修4.2.1采集器与供电系统4.2.1.1根据指示灯的状态进行检查和故障判断数据采集器机箱内部右上角有一工作状态指示灯，可根据其状态判断故障：正常工作状态下其红色指示灯为闪烁状态，闪烁间隔大概为3秒。闪烁间隔不对时有可能是采集程序走乱，这时采集数据也不正确，就需要重新启动数据采集器；传感器有故障时，也可能影响采集程序的运行，这时可以先拔下采集器上所有传感器插头，只留供电端，重新开机，查看采集器工作是否正常。若正常，然后再依次插上传感器插头，判断是哪一个传感器引起的故障。电源工作不正常，首先检查保险管。若电源无输出，需要检查时，最好关闭开关、断开交流电源线，再顺序检查：输入、控制、输出等等。若指示灯指示有输出，而采集器无电，则首先查看位于输出线上的输出保险管是否正常，然后查看连接线路情况；交流指示灯不亮，则查看空气开关是否打开，电源变换器是否正常。1)CAWS600-B型与CAWS600-S型，见图2、图3采集器工作状态指示灯D1：红色，闪烁间隔为3秒；位于内机壳右上角；故障1： D1灯不亮处理步骤：检查供电，正常值为12VDC，若供电不正常，检查电源，见“电源”章节；若供电正常，则DT50或DT500故障。解决方法：更换或维修DT50或DT500；故障2： D1灯闪烁间隔不对；解决方法：重新启动采集器，或更新采集器程序，更换或维修DT50或DT500；CAWS-DY01电源直流输出指示灯D2： 绿色，常亮，亮有输出；故障1：不亮或闪烁处理步骤：1）检查保险是否损坏，若损坏则更换保险管（2A）；2）检查交流输入指示灯是否亮，或者位于交流输入指示灯旁的交流输入端（ACIN）有无17VAC； 若不正常检查市电输入及空气开关所处位置是否在“ON”。3）检查蓄电池电压，将蓄电池连接电缆“BATT”连接电缆从电源板上断开，用万用表直流20VDC档测量蓄电池电压，（注意正负极）；若电压低于10VDC，更换蓄电池（位于采集器内机壳内见图2、图3）。4）若保险管、交流输入及蓄电池均正常，则为电源板故障，需更换CAWS-DY01电源。CAWS-DY01电源充电指示灯D3：红色，亮充电；不亮充满；CAWS-DY01电源交流输入指示灯D4：绿色，常亮；故障1：不亮处理步骤：1）检查市电输入及空气开关所处位置是否在“ON”。2）若空气开关所处位置在“OFF”。将其推上到“ON”的位置。如果再次跳闸，则检查是否有短路之处。2)CAWS600-SE型,见图4、图5 采集器工作状态指示灯D ：红色，闪烁间隔为3秒；位于内机壳右上角；故障1： D灯不亮处理步骤：检查供电，正常值为11.0V14.7VDC（防雷板50，51脚之间电压），若供电不正常，检查电源，见“电源”章节；若供电正常，则DT500故障。解决方法：更换或维修DT500；故障2： D灯闪烁间隔不对；解决方法：重新启动采集器，或更新采集器程序，更换或维修DT500；CAWS-DY03交流输入指示灯D1：绿色，常亮；故障1：不亮处理步骤：1）检查市电输入及空气开关所处位置是否在“ON”。2）若空气开关所处位置在“OFF”。将其推上到“ON”的位置。如果再次跳闸，则检查是否有短路之处。3）量取开关电源（见图5）输入220VAC，输出17VDC； 若输入正常，输出不正常，首先将空气开关置于“OFF”等待30分钟左右再将其置于“ON”，是否恢复，否则须更换此开关电源。充电指示灯D2：红色，亮充电；直流输出指示灯D3：绿色，常亮；故障1：不亮或闪烁处理步骤：1）检查保险是否损坏，若损坏则更换保险管（2A）；2）检查交流输入指示灯是否亮； 不正常照上节内容检查。3）检查蓄电池电压，将蓄电池连接电缆“BATT”连接电缆从电源板上断开，用万用表直流20VDC档量取蓄电池电压，（注意正负极）；若电压于10VDC，更换蓄电池。4）若保险管、交流输入及蓄电池均正常，则为电源板故障，需更换CAWS-DY03电源板。4.2.1.2 采集器若确认采集器故障，则用DETERMINAL终端或采集器维护终端对其进行检测。首先在确认采集器通信状态正常时，进入采集器终端菜单，利用技术手册给出的各种检测命令进行检测，如：TEST、STATUS等。1）.命令简介：TEST此命令可以检测数据采集器工作状态是否正常。利用软件测量采集器内部各参考点的技术指标，当返回“PASS”时，说明采集器正常工作；当返回“FAIL”时，说明采集器非正常工作。RESET采集器复位命令。此命令可使采集软件及内部存储器复位重新开始运行。这样可使采集器内部所有采集数据丢失。STATUS采集器状态命令。此命令可获得采集器版本、程序时序安排、多项式定义、存储器空间、开关变量设置等信息。更多信息可用 STATUS2 STATUS13 命令获得。U数据卸载命令。此命令可以卸载数据采集器内部及存储卡上所有存储数据。T时间命令。此命令可以得到采集器内部时间。D日期命令。此命令可以得到采集器内部日期。CLEAR清采集器内部数据命令。此命令可以删除采集器内部所有存储数据。2）.参数及开关变量：数据采集器有许多参数及开关变量，利用它们可以控制采集程序、数据输出格式、采集范围、报警模式等。例如：P31=1，2，3 定义日期输出格式。1天数；2dd/mm/yy；3mm/dd/yy P30=010 定义报警语句数 P39=0，1，2 定义时间输出格式。0hh:mm:ss；1秒数；2小时数 /E/e 开关参数，控制数据是否回显 /Q/q 开关参数，控制是否从存储卡中运行程序 /R/r 开关参数，是否可以实时返回采集数据 /Y/y 开关参数，是否为采集优先4.2.2 防雷板故障：某一项或几项传感器示值异常处理方法：1）跳过防雷通道将两端接线直接连接，如果故障消失则可确认是防雷板故障。 2）如果确认故障在防雷板，则检查其各个通道分别有无对地短路或两端开路，及相邻通道间有无短路。3）如果确认某个通道有问题，则将此通道连接的线缆移至空余通道，或者更换防雷板。4.2.3 通讯4.2.3.1通讯故障出现“信道A错误”或所有示值均异常，则有可能是通讯故障。处理方法：1）首先排除采集器与供电系统故障故障，参照4.2.1相关内容。2） 检查通讯连路上（从采集器串口至计算机串口）所有接插部件是否牢固。经常插拔处有无接触不良或断开。并检查数据采集器机箱和计算机是否有良好的接地。 3）观测场周围是否有强干扰源，如通信或电视广播发射塔等。若有，必须把通信电缆线穿到带屏蔽的PVC管中并埋在地沟中走线。4）通讯设置是否错误，默认为COM1 4800 N 8 1。5）排除串口隔离器故障，去掉串口隔离器若恢复正常，则需更换串口隔离器。6）排除计算机串口问题，更换一台计算机，或换一个计算机串口看是否恢复正常。7）排除DT50或DT500串口故障，量RS232口的3、1之间电压应为-9VDC。4.2.3.2通讯预处理单元(CAWS600SE)CAWS-QJ01通讯预处理单元通过RS-232C标准串行通讯口与主机和采集单元通讯。根据主控机的要求把预处理后的数据传到主机，为功能强大的主控机的后处理提供可靠的保证。4.2.3.2.1硬件 CAWS-QJ01的中央处理器(CPU)为INTEL公司的80C31单片机，16K程序存储器和64K数据存储器；有两个RS232异步串行口，与采集器、主控机进行串行通讯，还可以连接智能传感器等串行设备。工作状态指示灯、通讯状态指示灯、电源指示灯；有硬件手动复位、电源电压自动检测复位、可编程看门狗电路；有512字节的E2PROM存储器，保证关机后不丢失数据，保存主控机传送的重要参数。供电电源可用自动站电源提供的10V15V的直流电源，也可用5V的直流电源直接供电。原理框图如下：4.2.3.2.2软件组成及说明 CAWS-QJ01上电后进行初始化，延时3040秒后，依据采集器的时间校正时钟，然后开始正常工作。 每分钟请求采集器发送实时数据，保存每分钟的雨量数据；每小时保存定时数据；随时接收并响应主控机发送的命令，如发送定时数据、发送地方时数据、发送时间、发送瞬时数据、发送警报，接收时间、接收台站参数并进行各种运算等等，为有辐射传感器的CAWS600系列自动气象站处理辐射数据。 结构图4.2.3.2.3端口POWER供电：连接由自动气象站的供电系统CAWS-DY03提供的直流输出。DB1串口1：与自动气象站的主控机进行通讯。DB2串口2：与自动气象站的采集器进行通讯。4.2.3.2.4指示灯状态POWR：绿色，常亮指示供电正常；WORK：红色，闪烁，指示工作状态正常每秒闪烁一次；P1：红色，DB1发送数据到主控机；P2：绿色，DB1接受主控机传送的数据；P3：红色，DB2发送数据到采集器；P4：绿色，DB2接受采集器传送的数据；4.2.3.2.5 CAWS-QJ01通讯预处理单元故障检查与维修无须日常维护，若发生通讯故障，参照指示灯说明确定故障端口，检查端口连接是否错误或松动；如果不是连接故障，则检查通讯状态如下：1 检查POWER绿色电源灯是否常亮，如不亮，检查电源端口是否接触良好，12V供电是否正常，如供电正常则需更换通讯预处理单元；2 检查WORK红色工作指示灯是否闪烁，如不闪烁，重新开关采集器电源，一分钟后如WORK还未闪烁，则需更换通讯预处理单元；3 如以上两项正常，则利用自动站采集通讯软件系统工具栏中时钟设置模式对采集器进行时钟设置，此时，P1,P2,P3灯应轮流亮，如不亮则需更换通