西門子RDS111 型醫用回旋加速器控制系統常見故障的分析與維修

唐毅，王方洋，李奇明，金榕兵

陸軍特色醫學中心核醫學科 （重慶 400042）

醫用回旋加速器主要用于正電子核素的生產，隨著核醫學的發展，其應用日益普遍。該設備由于結構復雜，使用中需要多個子系統協同工作，在長期使用中突發故障時有發生。因此，其日常維護和維修工作非常重要?？刂葡到y是該設備的中樞，其維修一直是設備維修的重點和難點。本文以西門子RDS111型醫用回旋加速器（以下簡稱回旋加速器）為例，對其控制系統常見故障的分析與維修過程進行總結。

1 回旋加速器控制系統介紹

控制系統的主要任務是控制回旋加速器的運行并對其工作狀態進行監控。操作人員通過控制系統設置運行參數，使回旋加速器的各子系統協調、平穩運行，以達到理想的運行狀態[1]。

回旋加速器的控制系統由VME 總線、工控組態軟件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、局域網模塊、電壓輸入輸出模擬數字轉換模塊、電壓數字輸入輸出模塊等，其運行的是實時操作系統VxWorks，該系統進程調度、進程間通信、中斷處理等公用程序精練、有效且延時很短，并具有高性能微內核、優越的開發環境、可根據用戶需要進行裁剪等特點[2-3]。工控組態軟件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，以監控與數據采集系統為核心，可實現包括監視、控制、報警、保存和歸檔數據、生成和打印報告、繪圖和視點創建數據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 系統啟動完成后，運行主計算機上的驅動程序，兩臺計算機上的工控組態軟件FIX32可同時與VME 總線建立通信連接?？刂葡到y連接示意圖見圖1。

圖1 RDS111型醫用回旋加速器控制系統連接示意圖

2 常見故障維修

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

在View程序界面點擊“啟動”“關閉”“裝載氟靶”等控制按鍵時無響應。VME信息框提示“cmdProc：Error starting command task”（啟動命令任務時出錯），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具體任務的控制指令，一個“鏈”是一串連接在一起能創建控制回路的“塊”序列。創建“鏈”之后，掃描報警控制程序就會在規定的時間內處理每個“塊”里的指令[3]。當點擊相應按鍵，執行操作程序時，系統需要一塊內存，但是當進行內存請求時，由于已經存在內存碎片且剩余內存不足，導致不能分配到所需要的一塊連續內存區域，從而導致返回錯誤值。

2.1.3 故障維修

依據分析判定故障為內存不足，重啟VME，故障排除；為避免此故障再次發生，需每間隔一段時間重啟一次VME。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

因供電電源故障，工控組態軟件FIX32提示VME 連接不可使用，驅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 系統運行過程和更改系統參數的重要程序，它不顯示或者顯示亂碼就不能判斷VME 的運行狀態，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（接收數據）和引腳3（發送數據）連接在一起，制作成一個簡易的自發自收串口檢測工具[4]。經檢測，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 故障現象

VME 重啟后計算機本地連接反復斷開，檢查發現交換機反復重啟。

2.3.2 故障分析

交換機是一個多端口的轉發器，輸入為AUI 接口（與粗同軸電纜連接的接口，可同時提供數據通信與供電），輸出為RJ45（網線）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

由于該設備使用時間較長，現已無法找到同類型的交換機進行替換，因此我們采用AUI 轉網線接口轉換器（轉換器需遵循IEEE 802.3標準）和普通交換機替代原交換機。經過測試，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換器與局域網模塊、轉換器與交換機之間的最大距離。

2.4 故障四

2.4.1 故障現象

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機。該設備于2001年完成裝機，計算機為標準配置，操作系統為Windows2000。根據經驗判斷，設備在長時間運行后出現硬件故障進而導致計算機無法開機，此現象是很常見的，通過檢測，確定此次故障為硬盤數據丟失導致的無法開機。

計算機上運行的工控組態軟件FIX32需要設備廠商自行設計人機交互界面，但廠商僅提供了安裝軟件，未提供廠商設計的人機交互界面，在電腦上直接安裝FIX32是不能正常使用的。我們通過分析，發現人機交互界面是設計者通過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，然后按下列步驟安裝FIX32：（1）備份舊硬盤上FIX32的安裝文件；（2）在新系統上安裝FIX32；（3）用備份文件覆蓋安裝文件；（4）設置系統組態程序（SCU）、添加host 文件、設置網絡硬盤等。完成以上操作后，重啟計算機，FIX32的View 程序運行正常。

3 小結

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、射頻系統、磁場系統等設備硬件及硬盤、主板、顯卡等計算機硬件均容易出現故障。維修人員應熟悉回旋加速器各個系統的結構和工作原理，以及彼此之間的相互關系和常見故障的發生原因等，以便快速處理故障，保障設備正常運行。