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南极科考支撑装置在南极Dome A成功点火运行，成为我国首个自主研发的南极科考自动天文观测平台，结束了我国在南极科考支撑装置方面对国外的技术依赖。由于研制时间紧迫，处于核心位置的主控系统在一期南极科考支撑装置实际运行中暴露了诸多问题与不足，因此开展了本课题的研究。本论文主要对硬件模块化、软件优化以及故障处理三个方面进行了深入研究与设计改造，以完善主控系统功能，提高可靠性。 本文首先简要分析了南极科考支撑装置主控系统的任务目标，给出了模拟支撑装置主控系统的构成，介绍了模拟支撑装置的各类组成设备; 之后设计并实现了南极科考模拟支撑装置的模块化。分析了一期装置在硬件安装更换维护方面的不便，明确了硬件模块化的必要性，给出了模拟支撑装置模块化的整体设计;重点分析了发电机组模块的改造与控制，实现了控制板的模块化设计与改造。 然后给出了软件方面的优化改进。基于ControlLogix任务、程序、例程的三层软件结构，进行了软件结构的模块化优化设计，并实现了各功能模块，重点介绍了发电系统控制模块等四个模块的设计与实现。 接着给出了提高主控系统的可靠性的设计与实现。实现了主控系统的ControlLogix PLC双机冗余与ControlNet控制总线冗余，提高了硬件故障可靠性;对控制器主要故障与次要故障进行了故障清除程序设计，对CF卡进行了安装与配置，解决了难以清除的软件故障导致控制器停机的问题;针对上位机故障设计并实现了基于EWEB模块的故障检测与处理方式。多方面的故障处理设计提高了主控系统的可靠性。 最后设计并搭建了发电机组模拟系统，该系统模拟了发电机组的启动运行，实现了此系统与主控系统的连接。论文最后对模拟支撑装置主控系统进行了一系列的功能测试，并联合监控系统进行了联调测试，测试结果符合预期，表明本文较好地完善了系统功能，提高了系统的可靠性。