高压氧舱工控机自动重启故障分析与维修

张敦晓，孟祥恩，魏建芬，潘树义，潘晓雯

（海军总医院 全军高压氧中心，北京100048）

高压氧舱工控机自动重启故障分析与维修

张敦晓，孟祥恩，魏建芬，潘树义，潘晓雯

（海军总医院 全军高压氧中心，北京100048）

为了解决高压氧舱工控机自动重启故障，在本文中作者结合本科实际维修经验总结了故障产生的原因，并且提出了检修方法及预防措施。

高压氧舱；工控机；自动重启

0 前言

随着医疗设备及自动化信息技术的飞速发展，自动化及信息技术已广泛应用在各种大型医疗设备上。

在高压氧舱方面，国标中已明确规定必须进行计算机自动控制与监视[1]，因此国内高压氧舱绝大部分均已实现工控机自动控制加减压。但是随之而来的各种故障也开始增多，本文就高压氧舱操舱工控机自动重启这一故障进行分析并提出维修方案。

1 高压氧舱工控机应用现状

我国的工控机技术发展主要有三个阶段：第一阶段是20世纪80年代的第一代STD总线工控机，第二阶段是20世纪90年代的第二代IPC工控机，第三阶段是现在的CompactPCI总线工控机[2]。

在自动控制领域，由于高压氧舱的加减压系统的参数采集比较少，只有压力、氧浓度、温度等，而输出的只有加压阀、减压阀、排氧阀的开启度，因此系统控制相对比较简单。由于STD总线工控机已经淘汰，而CompactPCI总线工控机在高压氧舱上的应用性价比不大，IPC工控机完全可以控制高压氧舱的加减压系统，因此我国高压氧舱的工控机大部分采用的是第二代IPC工控机。

IPC工控机包括硬件和软件两部分。硬件包括主机板（CPU、RAM、ROM）、内部总线和外部总线、人-机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。其硬件组成结构如图1所示。

图1 IPC工控机硬件组成结构示意图

IPC工控机的硬件只能构成裸机，它只为计算机控制系统提供物质基础。工控机的应用软件是系统设计人员对某个过程而编制的控制和管理程序。它包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人-机接口程序、打印显示程序和公共子程序。

2 高压氧舱工控机的重启故障及排除方法

工控机的自动重启故障主要分两种：有规律性和无规律性。一般情况下，有规律的自动重启故障比较容易排除，无规律的自动重启故障往往发生在比较隐蔽的部件上，经常是几个故障共同导致工控机自动重启。因此在工控机自动重启故障发生后，对其进行检修应遵循“先软后硬、先易后难、逐一检修、全面观察”的原则。

2.1 操作系统或应用软件遭破坏或被病毒感染导致自动重启

这是自动重启故障产生后应该最先检查的。

检修方法很简单，重新安装操作系统及应用软件，设置好控制系统的数据库即可。

预防措施：正确开关工控机，防止丢失系统文件；不得随意将其他计算机、可移动磁盘及网络连接到工控机，防止被病毒感染。

2.2 高压氧舱控制系统的数据库遭破坏导致自动重启

检修方法：重新安装控制系统的数据库。

预防措施：在操作系统上设置管理员密码，防止非操舱人员进入系统；不得随意删除工控机磁盘上的文件，防止误删除数据库文件。

2.3 高压氧舱控制系统的参数设置不当导致自动重启

检修方法：将控制系统的参数设置正确。

预防措施：将控制系统的参数设置进行备份，并在控制系统上设置密码，防止非操舱人员进入参数设置界面造成误操作。

2.4 工控机硬件系统温度过高导致自动重启

这个故障原因是最常见的。

检修方法：通过软件测温和现场温度计测温，查看各种芯片温度是否超过正常范围。如果超出正常范围，则重新涂抹散热硅脂，调节或更换散热风扇，并对整个机箱吹尘清扫即可排除故障。

预防措施：经常查看系统温度是否在正常范围、散热风扇是否正常工作，经常对机箱内部除尘。2.5 CPU故障导致自动重启

这个故障原因有两个方面：一是CPU散热风扇工作不正常导致CPU温度过高而自动重启；二是CPU内部部分功能电路损坏。二级缓存损坏时，计算机也能启动，甚至还会进入系统桌面并可进行正常操作，但当运行氧舱控制系统时就会重启或死机。

检修方法：一是在BIOS里查看CPU温度或者用温度计实际测量CPU表面温度，温度过高的话重新涂抹散热硅脂，调节或更换散热风扇即可排除故障；二是在COMS里屏蔽二级缓存（L2）或一级缓存（L1），看系统是否能够正常运行，或直接更换CPU。

预防措施：定期清理CPU散热风扇，重新涂抹散热硅脂；正确开关工控机，在未清除身体静电的情况下不随意触碰工控机的各种金属接口，防止静电损坏CPU内部电路。

2.6 内存条损坏

内存条损坏导致工控机自动重启故障也是经常发生的，主要是内存条上的某个存储颗粒损坏，在运行时就会因为内存发热量大而导致功能失效而意外重启。

检修方法：工控机自动重启后有时候内存条自检无法通过，并在屏幕上显示信息；有时候内存条自检可以通过，系统也可以进入，但系统非常不稳定。只要用替代法更换相同规格的内存条即可排除故障。

预防措施：不能带电插拔内存条；在未清除身体静电的情况下不随意触碰工控机的各种金属接口，防止静电损坏内存条。

2.7 工控机各板卡连接不牢导致自动重启

检修方法：重新插拔各板卡，并牢固连接。由于工控机和普通计算机结构的差异，在重新连接板卡时一定要仔细观察母板上接口结构，不能用蛮力。特别要注意的是键盘和鼠标的输入线，大部分工控机主板后面只有一个PS口，再用一根PS连接线一分为二分别连接鼠标和键盘。由于工作电流相对比较大，特别容易损坏，建议更改成USB口的键盘和鼠标。

预防措施：不要经常搬动工控机；不要将工控机置于震动比较大的地方；定期除尘检查时，连接在母板上的各板卡一定要牢靠固定。

2.8 工控机开关电源功率不够或损坏

检修方法：开关电源功率不够时经常会导致有规律的自动重启，检测方法是可以在工控机系统启动后，在光驱内放入光盘进行读盘，或者让CPU满负荷运行，如果系统重新启动，那基本就是开关电源的功率不够。开关电源损坏时，工控机有时候可以正常启动，但是系统运行不稳定，有时候无法重新启动，不能正常给各板卡加电。只要更换一个大功率的开关电源即可排除故障，注意更换电源时分清电源规格。

预防措施：正常开关工控机；注意给工控机开关电源供电的市电质量。氧舱各电气设备安装时必须按《低压配电设计规范》（GB500454-95）实施。给氧舱操作台应单独供电，并且必须经过1：1隔离变压器，配有UPS应急电源[3]。建议工控机的供电端经UPS稳压后再输入，可大大减少开关电源损坏几率。

2.9 工控机电源按钮接触不良（包括RESET按钮）

我国大部分高压氧舱的工控机电源按钮都是在操作台控制板上，由于焊接不良或震动都可能破坏电源按钮的接线。

检修方法：用测电笔或外用表测量电源按钮接线端电压是否正常，必要时重新焊接固定各接线。

预防措施：按下电源按钮时不应暴力操作。

2.10 外部干扰导致自动重启故障

这些干扰既有来自机箱内部CPU风扇、机箱风扇、主板、硬盘的干扰，也有来自外部的动力线、变频空调、氧舱通风风机等设备的干扰。如果工控机的抗干扰性能差或屏蔽不良，就会出现主机意外重启等现象。

检修方法：这个故障原因难以查明，只有当以上各方法都无法排除故障时才可能出现，而且如果确实是因为外部干扰引起自动重启的，也难以修理，只有更换成抗干扰的板卡才能从根本上解决问题。

预防措施：工控机装配时选择合格产品；氧舱空调及风机的供电与操作台及工控机的供电应各自独立；工控机地线连接不可忽略。

3 小结

(1)由于工控机与普通计算机在部分元器件上有很多相似的地方，因此在分析与维修工控机故障时，可以借鉴普通计算机的维修经验；然而两者在功能和结构上又有着很大的差别，因此普通计算机的维修经验可以借鉴但不能照搬，应考虑全面。

(2)工控机自动重启故障呈现规律性时比较好排除，软件方面：可能是氧舱控制系统或数据库遭破坏；硬件方面：CPU温度过高、内存条颗粒损坏、开关电源损坏、板卡连接不牢等都是常见故障原因。自动重启故障呈现无规律性时，可按照顺序一一排查。

(3)工控机的一些应用程序、数据库及治疗方案一定要做好备份，以免自动重启故障发生后，破坏硬盘等存储设备，造成无法挽回的损失。

(4)定期查看工控机系统的运行日志，依据日志进行维护和保养，可大大减少故障的发生几率。在故障发生后，依据系统日志进行诊断，亦可大大提高工作效率。

由于医疗设备的自动化及信息程度越来越高，高压氧舱的自动化程度也有了突飞猛进的发展。作为高压氧科的医务人员应更多地学习自动化的知识和设备，特别是工控机等重要治疗工具。这样故障产生后，通过自己及时解决，既减少了等待厂家维修的时间，解决临床紧急任务，避免医患纠纷，又为科室节省了大量的维修费用。

[1] 赵建军,胡光,袁胜智.高压氧舱自动监控系统的设计与开发[J].计算机工程与设计,2005,26(1):227-229.

[2] 刘鑫.新一代工业控制计算机的产业化及应用背景[J].工业控制计算机,2005,18(1):1-2.

[3] 毛方琯.高压氧舱技术与安全[M].上海:第二军医大学出版社,2005.

[4] 李宁,徐晓青,徐宏萍.高压氧舱安全与管理机制的初探[J].重庆医学,2004(3):35-37.

Analysis and Maintenance of Automatic Restart Fault for Industrial Personal Computer in Hyperbaric Oxygen Chamber

ZHANG Dun-xiao,MENG Xiang-en, WEI Jian-fen,PAN Shu-yi,PAN Xiao-wen
(PLA Hyperbaric Oxygen Center, Navy General Hospital, Beijing 100048, China)

In order to solve the IPC(Industrial Personal Computer) automatic restarting in hyperbaric oxygen chamber system, this paper gives a detailed analysis by categories of the causes of failure, repair and preventive measures of IPC.

hyperbaric oxygen chamber;industrial personal computer; automatic restart

R459.6

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.02.003

1674-1633(2010)02-0007-03

2009-07-17

作者邮箱：zhangdunxiao@163.com