西门子RDS111 型医用回旋加速器控制系统常见故障的分析与维修

唐毅，王方洋，李奇明，金榕兵

陆军特色医学中心核医学科 （重庆 400042）

医用回旋加速器主要用于正电子核素的生产，随着核医学的发展，其应用日益普遍。该设备由于结构复杂，使用中需要多个子系统协同工作，在长期使用中突发故障时有发生。因此，其日常维护和维修工作非常重要。控制系统是该设备的中枢，其维修一直是设备维修的重点和难点。本文以西门子RDS111型医用回旋加速器（以下简称回旋加速器）为例，对其控制系统常见故障的分析与维修过程进行总结。

1 回旋加速器控制系统介绍

控制系统的主要任务是控制回旋加速器的运行并对其工作状态进行监控。操作人员通过控制系统设置运行参数，使回旋加速器的各子系统协调、平稳运行，以达到理想的运行状态[1]。

回旋加速器的控制系统由VME 总线、工控组态软件FIX32和计算机组成。VME 总线是一种通用的计算机总线，包含CPU VM30模块、局域网模块、电压输入输出模拟数字转换模块、电压数字输入输出模块等，其运行的是实时操作系统VxWorks，该系统进程调度、进程间通信、中断处理等公用程序精练、有效且延时很短，并具有高性能微内核、优越的开发环境、可根据用户需要进行裁剪等特点[2-3]。工控组态软件FIX32是回旋加速器的人机接口，由流程图编辑程序Draw 和可视化控制程序View 两部分组成，以监控与数据采集系统为核心，可实现包括监视、控制、报警、保存和归档数据、生成和打印报告、绘图和视点创建数据的显示形式等多种功能[3]。计算机包含主计算机和辅助计算机，其中辅助计算机的超级终端通过串口RS232与VME 总线进行通信连接，当VxWorks 系统启动完成后，运行主计算机上的驱动程序，两台计算机上的工控组态软件FIX32可同时与VME 总线建立通信连接。控制系统连接示意图见图1。

图1 RDS111型医用回旋加速器控制系统连接示意图

2 常见故障维修

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

在View程序界面点击“启动”“关闭”“装载氟靶”等控制按键时无响应。VME信息框提示“cmdProc：Error starting command task”（启动命令任务时出错），同时超级终端显示“block too big”（“块”太大）。

2.1.2 故障分析

View程序界面中的按键实际上是一组操作程序，由流程控制逻辑回路组成，以“块”（block）和“链”（chain）来描述。一个“块”是一组被编码能实现具体任务的控制指令，一个“链”是一串连接在一起能创建控制回路的“块”序列。创建“链”之后，扫描报警控制程序就会在规定的时间内处理每个“块”里的指令[3]。当点击相应按键，执行操作程序时，系统需要一块内存，但是当进行内存请求时，由于已经存在内存碎片且剩余内存不足，导致不能分配到所需要的一块连续内存区域，从而导致返回错误值。

2.1.3 故障维修

依据分析判定故障为内存不足，重启VME，故障排除；为避免此故障再次发生，需每间隔一段时间重启一次VME。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

因供电电源故障，工控组态软件FIX32提示VME 连接不可使用，驱动提示不能连接并提示错误信息代码“10060”。重启VME 后，超级终端无显示也无法输入字符，运行驱动程序同样提示不能连接并提示错误信息代码“10061”或“10060”，View 程序无法正常运行。

2.2.2 故障分析

超级终端与VME 间的通信是通过辅助计算机的串口RS232与VME 的串口RS232相连。超级终端是显示VxWorks 系统运行过程和更改系统参数的重要程序，它不显示或者显示乱码就不能判断VME 的运行状态，也不能进行任何操作。该故障是因供电电源故障引起的，可能导致电脑主板串口故障或者VME 内部电子元件或芯片损坏，从而影响VME 的正常运行。

2.2.3 故障维修

依照串口RS232端口引脚示意图（图2）所示，把引脚2（接收数据）和引脚3（发送数据）连接在一起，制作成一个简易的自发自收串口检测工具[4]。经检测，电脑端串口正常，说明VME 端串口或其他芯片存在故障。更换VME端的串口芯片MAX232A 后，经测试，超级终端显示和字符输入正常，VME 启动正常。

图2 串口RS232端口引脚示意图

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

VME 重启后计算机本地连接反复断开，检查发现交换机反复重启。

2.3.2 故障分析

交换机是一个多端口的转发器，输入为AUI 接口（与粗同轴电缆连接的接口，可同时提供数据通信与供电），输出为RJ45（网线）接口。该交换机是由AUI 接口供电，同时也配有外接12 V 电源接口。当单独提供12 V 电源时，交换机同样反复重启，由此可以判断交换机存在故障。

2.3.3 故障维修

由于该设备使用时间较长，现已无法找到同类型的交换机进行替换，因此我们采用AUI 转网线接口转换器（转换器需遵循IEEE 802.3标准）和普通交换机替代原交换机。经过测试，本地连接恢复正常。需要注意的是，采用此方法时所使用的线缆长度均不能超过转换器与局域网模块、转换器与交换机之间的最大距离。

2.4 故障四

2.4.1 故障现象

辅助计算机无法开机。

2.4.2 故障分析

回旋加速器的计算机正常工作是24 h 开机，只有停电或放长假时才关机。该设备于2001年完成装机，计算机为标准配置，操作系统为Windows2000。根据经验判断，设备在长时间运行后出现硬件故障进而导致计算机无法开机，此现象是很常见的，通过检测，确定此次故障为硬盘数据丢失导致的无法开机。

计算机上运行的工控组态软件FIX32需要设备厂商自行设计人机交互界面，但厂商仅提供了安装软件，未提供厂商设计的人机交互界面，在电脑上直接安装FIX32是不能正常使用的。我们通过分析，发现人机交互界面是设计者通过Draw 程序编写的，属于后期制作。因此，采用备份文件替代安装文件制作替换硬盘的方法可行。

2.4.3 故障维修

更换硬盘并安装系统，然后按下列步骤安装FIX32：（1）备份旧硬盘上FIX32的安装文件；（2）在新系统上安装FIX32；（3）用备份文件覆盖安装文件；（4）设置系统组态程序（SCU）、添加host 文件、设置网络硬盘等。完成以上操作后，重启计算机，FIX32的View 程序运行正常。

3 小结

回旋加速器随着使用时间的延长各种故障越来越多，工控系统、射频系统、磁场系统等设备硬件及硬盘、主板、显卡等计算机硬件均容易出现故障。维修人员应熟悉回旋加速器各个系统的结构和工作原理，以及彼此之间的相互关系和常见故障的发生原因等，以便快速处理故障，保障设备正常运行。