西門子RDS111 型醫(yī)用回旋加速器控制系統(tǒng)常見故障的分析與維修

唐毅，王方洋，李奇明，金榕兵

陸軍特色醫(yī)學中心核醫(yī)學科 （重慶 400042）

醫(yī)用回旋加速器主要用于正電子核素的生產(chǎn)，隨著核醫(yī)學的發(fā)展，其應(yīng)用日益普遍。該設(shè)備由于結(jié)構(gòu)復雜，使用中需要多個子系統(tǒng)協(xié)同工作，在長期使用中突發(fā)故障時有發(fā)生。因此，其日常維護和維修工作非常重要。控制系統(tǒng)是該設(shè)備的中樞，其維修一直是設(shè)備維修的重點和難點。本文以西門子RDS111型醫(yī)用回旋加速器（以下簡稱回旋加速器）為例，對其控制系統(tǒng)常見故障的分析與維修過程進行總結(jié)。

1 回旋加速器控制系統(tǒng)介紹

控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制回旋加速器的運行并對其工作狀態(tài)進行監(jiān)控。操作人員通過控制系統(tǒng)設(shè)置運行參數(shù)，使回旋加速器的各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)、平穩(wěn)運行，以達到理想的運行狀態(tài)[1]。

回旋加速器的控制系統(tǒng)由VME 總線、工控組態(tài)軟件FIX32和計算機組成。VME 總線是一種通用的計算機總線，包含CPU VM30模塊、局域網(wǎng)模塊、電壓輸入輸出模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、電壓數(shù)字輸入輸出模塊等，其運行的是實時操作系統(tǒng)VxWorks，該系統(tǒng)進程調(diào)度、進程間通信、中斷處理等公用程序精練、有效且延時很短，并具有高性能微內(nèi)核、優(yōu)越的開發(fā)環(huán)境、可根據(jù)用戶需要進行裁剪等特點[2-3]。工控組態(tài)軟件FIX32是回旋加速器的人機接口，由流程圖編輯程序Draw 和可視化控制程序View 兩部分組成，以監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為核心，可實現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、報警、保存和歸檔數(shù)據(jù)、生成和打印報告、繪圖和視點創(chuàng)建數(shù)據(jù)的顯示形式等多種功能[3]。計算機包含主計算機和輔助計算機，其中輔助計算機的超級終端通過串口RS232與VME 總線進行通信連接，當VxWorks 系統(tǒng)啟動完成后，運行主計算機上的驅(qū)動程序，兩臺計算機上的工控組態(tài)軟件FIX32可同時與VME 總線建立通信連接。控制系統(tǒng)連接示意圖見圖1。

圖1 RDS111型醫(yī)用回旋加速器控制系統(tǒng)連接示意圖

2 常見故障維修

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

在View程序界面點擊“啟動”“關(guān)閉”“裝載氟靶”等控制按鍵時無響應(yīng)。VME信息框提示“cmdProc：Error starting command task”（啟動命令任務(wù)時出錯），同時超級終端顯示“block too big”（“塊”太大）。

2.1.2 故障分析

View程序界面中的按鍵實際上是一組操作程序，由流程控制邏輯回路組成，以“塊”（block）和“鏈”（chain）來描述。一個“塊”是一組被編碼能實現(xiàn)具體任務(wù)的控制指令，一個“鏈”是一串連接在一起能創(chuàng)建控制回路的“塊”序列。創(chuàng)建“鏈”之后，掃描報警控制程序就會在規(guī)定的時間內(nèi)處理每個“塊”里的指令[3]。當點擊相應(yīng)按鍵，執(zhí)行操作程序時，系統(tǒng)需要一塊內(nèi)存，但是當進行內(nèi)存請求時，由于已經(jīng)存在內(nèi)存碎片且剩余內(nèi)存不足，導致不能分配到所需要的一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)域，從而導致返回錯誤值。

2.1.3 故障維修

依據(jù)分析判定故障為內(nèi)存不足，重啟VME，故障排除；為避免此故障再次發(fā)生，需每間隔一段時間重啟一次VME。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

因供電電源故障，工控組態(tài)軟件FIX32提示VME 連接不可使用，驅(qū)動提示不能連接并提示錯誤信息代碼“10060”。重啟VME 后，超級終端無顯示也無法輸入字符，運行驅(qū)動程序同樣提示不能連接并提示錯誤信息代碼“10061”或“10060”，View 程序無法正常運行。

2.2.2 故障分析

超級終端與VME 間的通信是通過輔助計算機的串口RS232與VME 的串口RS232相連。超級終端是顯示VxWorks 系統(tǒng)運行過程和更改系統(tǒng)參數(shù)的重要程序，它不顯示或者顯示亂碼就不能判斷VME 的運行狀態(tài)，也不能進行任何操作。該故障是因供電電源故障引起的，可能導致電腦主板串口故障或者VME 內(nèi)部電子元件或芯片損壞，從而影響VME 的正常運行。

2.2.3 故障維修

依照串口RS232端口引腳示意圖（圖2）所示，把引腳2（接收數(shù)據(jù)）和引腳3（發(fā)送數(shù)據(jù)）連接在一起，制作成一個簡易的自發(fā)自收串口檢測工具[4]。經(jīng)檢測，電腦端串口正常，說明VME 端串口或其他芯片存在故障。更換VME端的串口芯片MAX232A 后，經(jīng)測試，超級終端顯示和字符輸入正常，VME 啟動正常。

圖2 串口RS232端口引腳示意圖

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

VME 重啟后計算機本地連接反復斷開，檢查發(fā)現(xiàn)交換機反復重啟。

2.3.2 故障分析

交換機是一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，輸入為AUI 接口（與粗同軸電纜連接的接口，可同時提供數(shù)據(jù)通信與供電），輸出為RJ45（網(wǎng)線）接口。該交換機是由AUI 接口供電，同時也配有外接12 V 電源接口。當單獨提供12 V 電源時，交換機同樣反復重啟，由此可以判斷交換機存在故障。

2.3.3 故障維修

由于該設(shè)備使用時間較長，現(xiàn)已無法找到同類型的交換機進行替換，因此我們采用AUI 轉(zhuǎn)網(wǎng)線接口轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器需遵循IEEE 802.3標準）和普通交換機替代原交換機。經(jīng)過測試，本地連接恢復正常。需要注意的是，采用此方法時所使用的線纜長度均不能超過轉(zhuǎn)換器與局域網(wǎng)模塊、轉(zhuǎn)換器與交換機之間的最大距離。

2.4 故障四

2.4.1 故障現(xiàn)象

輔助計算機無法開機。

2.4.2 故障分析

回旋加速器的計算機正常工作是24 h 開機，只有停電或放長假時才關(guān)機。該設(shè)備于2001年完成裝機，計算機為標準配置，操作系統(tǒng)為Windows2000。根據(jù)經(jīng)驗判斷，設(shè)備在長時間運行后出現(xiàn)硬件故障進而導致計算機無法開機，此現(xiàn)象是很常見的，通過檢測，確定此次故障為硬盤數(shù)據(jù)丟失導致的無法開機。

計算機上運行的工控組態(tài)軟件FIX32需要設(shè)備廠商自行設(shè)計人機交互界面，但廠商僅提供了安裝軟件，未提供廠商設(shè)計的人機交互界面，在電腦上直接安裝FIX32是不能正常使用的。我們通過分析，發(fā)現(xiàn)人機交互界面是設(shè)計者通過Draw 程序編寫的，屬于后期制作。因此，采用備份文件替代安裝文件制作替換硬盤的方法可行。

2.4.3 故障維修

更換硬盤并安裝系統(tǒng)，然后按下列步驟安裝FIX32：（1）備份舊硬盤上FIX32的安裝文件；（2）在新系統(tǒng)上安裝FIX32；（3）用備份文件覆蓋安裝文件；（4）設(shè)置系統(tǒng)組態(tài)程序（SCU）、添加host 文件、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)硬盤等。完成以上操作后，重啟計算機，F(xiàn)IX32的View 程序運行正常。

3 小結(jié)

回旋加速器隨著使用時間的延長各種故障越來越多，工控系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、磁場系統(tǒng)等設(shè)備硬件及硬盤、主板、顯卡等計算機硬件均容易出現(xiàn)故障。維修人員應(yīng)熟悉回旋加速器各個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及彼此之間的相互關(guān)系和常見故障的發(fā)生原因等，以便快速處理故障，保障設(shè)備正常運行。