張敦曉，孟祥恩，魏建芬，潘樹義，潘曉雯

（海軍總醫(yī)院 全軍高壓氧中心，北京100048）

高壓氧艙工控機自動重啟故障分析與維修

張敦曉，孟祥恩，魏建芬，潘樹義，潘曉雯

（海軍總醫(yī)院 全軍高壓氧中心，北京100048）

為了解決高壓氧艙工控機自動重啟故障，在本文中作者結(jié)合本科實際維修經(jīng)驗總結(jié)了故障產(chǎn)生的原因，并且提出了檢修方法及預防措施。

高壓氧艙；工控機；自動重啟

0 前言

隨著醫(yī)療設備及自動化信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化及信息技術(shù)已廣泛應用在各種大型醫(yī)療設備上。

在高壓氧艙方面，國標中已明確規(guī)定必須進行計算機自動控制與監(jiān)視[1]，因此國內(nèi)高壓氧艙絕大部分均已實現(xiàn)工控機自動控制加減壓。但是隨之而來的各種故障也開始增多，本文就高壓氧艙操艙工控機自動重啟這一故障進行分析并提出維修方案。

1 高壓氧艙工控機應用現(xiàn)狀

我國的工控機技術(shù)發(fā)展主要有三個階段：第一階段是20世紀80年代的第一代STD總線工控機，第二階段是20世紀90年代的第二代IPC工控機，第三階段是現(xiàn)在的CompactPCI總線工控機[2]。

在自動控制領(lǐng)域，由于高壓氧艙的加減壓系統(tǒng)的參數(shù)采集比較少，只有壓力、氧濃度、溫度等，而輸出的只有加壓閥、減壓閥、排氧閥的開啟度，因此系統(tǒng)控制相對比較簡單。由于STD總線工控機已經(jīng)淘汰，而CompactPCI總線工控機在高壓氧艙上的應用性價比不大，IPC工控機完全可以控制高壓氧艙的加減壓系統(tǒng)，因此我國高壓氧艙的工控機大部分采用的是第二代IPC工控機。

IPC工控機包括硬件和軟件兩部分。硬件包括主機板（CPU、RAM、ROM）、內(nèi)部總線和外部總線、人-機接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)、通信接口、輸入輸出通道。軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應用軟件。其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 IPC工控機硬件組成結(jié)構(gòu)示意圖

IPC工控機的硬件只能構(gòu)成裸機，它只為計算機控制系統(tǒng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。工控機的應用軟件是系統(tǒng)設計人員對某個過程而編制的控制和管理程序。它包括過程輸入程序、過程控制程序、過程輸出程序、人-機接口程序、打印顯示程序和公共子程序。

2 高壓氧艙工控機的重啟故障及排除方法

工控機的自動重啟故障主要分兩種：有規(guī)律性和無規(guī)律性。一般情況下，有規(guī)律的自動重啟故障比較容易排除，無規(guī)律的自動重啟故障往往發(fā)生在比較隱蔽的部件上，經(jīng)常是幾個故障共同導致工控機自動重啟。因此在工控機自動重啟故障發(fā)生后，對其進行檢修應遵循“先軟后硬、先易后難、逐一檢修、全面觀察”的原則。

2.1 操作系統(tǒng)或應用軟件遭破壞或被病毒感染導致自動重啟

這是自動重啟故障產(chǎn)生后應該最先檢查的。

檢修方法很簡單，重新安裝操作系統(tǒng)及應用軟件，設置好控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫即可。

預防措施：正確開關(guān)工控機，防止丟失系統(tǒng)文件；不得隨意將其他計算機、可移動磁盤及網(wǎng)絡連接到工控機，防止被病毒感染。

2.2 高壓氧艙控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫遭破壞導致自動重啟

檢修方法：重新安裝控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

預防措施：在操作系統(tǒng)上設置管理員密碼，防止非操艙人員進入系統(tǒng)；不得隨意刪除工控機磁盤上的文件，防止誤刪除數(shù)據(jù)庫文件。

2.3 高壓氧艙控制系統(tǒng)的參數(shù)設置不當導致自動重啟

檢修方法：將控制系統(tǒng)的參數(shù)設置正確。

預防措施：將控制系統(tǒng)的參數(shù)設置進行備份，并在控制系統(tǒng)上設置密碼，防止非操艙人員進入?yún)?shù)設置界面造成誤操作。

2.4 工控機硬件系統(tǒng)溫度過高導致自動重啟

這個故障原因是最常見的。

檢修方法：通過軟件測溫和現(xiàn)場溫度計測溫，查看各種芯片溫度是否超過正常范圍。如果超出正常范圍，則重新涂抹散熱硅脂，調(diào)節(jié)或更換散熱風扇，并對整個機箱吹塵清掃即可排除故障。

預防措施：經(jīng)常查看系統(tǒng)溫度是否在正常范圍、散熱風扇是否正常工作，經(jīng)常對機箱內(nèi)部除塵。2.5 CPU故障導致自動重啟

這個故障原因有兩個方面：一是CPU散熱風扇工作不正常導致CPU溫度過高而自動重啟；二是CPU內(nèi)部部分功能電路損壞。二級緩存損壞時，計算機也能啟動，甚至還會進入系統(tǒng)桌面并可進行正常操作，但當運行氧艙控制系統(tǒng)時就會重啟或死機。

檢修方法：一是在BIOS里查看CPU溫度或者用溫度計實際測量CPU表面溫度，溫度過高的話重新涂抹散熱硅脂，調(diào)節(jié)或更換散熱風扇即可排除故障；二是在COMS里屏蔽二級緩存（L2）或一級緩存（L1），看系統(tǒng)是否能夠正常運行，或直接更換CPU。

預防措施：定期清理CPU散熱風扇，重新涂抹散熱硅脂；正確開關(guān)工控機，在未清除身體靜電的情況下不隨意觸碰工控機的各種金屬接口，防止靜電損壞CPU內(nèi)部電路。

2.6 內(nèi)存條損壞

內(nèi)存條損壞導致工控機自動重啟故障也是經(jīng)常發(fā)生的，主要是內(nèi)存條上的某個存儲顆粒損壞，在運行時就會因為內(nèi)存發(fā)熱量大而導致功能失效而意外重啟。

檢修方法：工控機自動重啟后有時候內(nèi)存條自檢無法通過，并在屏幕上顯示信息；有時候內(nèi)存條自檢可以通過，系統(tǒng)也可以進入，但系統(tǒng)非常不穩(wěn)定。只要用替代法更換相同規(guī)格的內(nèi)存條即可排除故障。

預防措施：不能帶電插拔內(nèi)存條；在未清除身體靜電的情況下不隨意觸碰工控機的各種金屬接口，防止靜電損壞內(nèi)存條。

2.7 工控機各板卡連接不牢導致自動重啟

檢修方法：重新插拔各板卡，并牢固連接。由于工控機和普通計算機結(jié)構(gòu)的差異，在重新連接板卡時一定要仔細觀察母板上接口結(jié)構(gòu)，不能用蠻力。特別要注意的是鍵盤和鼠標的輸入線，大部分工控機主板后面只有一個PS口，再用一根PS連接線一分為二分別連接鼠標和鍵盤。由于工作電流相對比較大，特別容易損壞，建議更改成USB口的鍵盤和鼠標。

預防措施：不要經(jīng)常搬動工控機；不要將工控機置于震動比較大的地方；定期除塵檢查時，連接在母板上的各板卡一定要牢靠固定。

2.8 工控機開關(guān)電源功率不夠或損壞

檢修方法：開關(guān)電源功率不夠時經(jīng)常會導致有規(guī)律的自動重啟，檢測方法是可以在工控機系統(tǒng)啟動后，在光驅(qū)內(nèi)放入光盤進行讀盤，或者讓CPU滿負荷運行，如果系統(tǒng)重新啟動，那基本就是開關(guān)電源的功率不夠。開關(guān)電源損壞時，工控機有時候可以正常啟動，但是系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，有時候無法重新啟動，不能正常給各板卡加電。只要更換一個大功率的開關(guān)電源即可排除故障，注意更換電源時分清電源規(guī)格。

預防措施：正常開關(guān)工控機；注意給工控機開關(guān)電源供電的市電質(zhì)量。氧艙各電氣設備安裝時必須按《低壓配電設計規(guī)范》（GB500454-95）實施。給氧艙操作臺應單獨供電，并且必須經(jīng)過1：1隔離變壓器，配有UPS應急電源[3]。建議工控機的供電端經(jīng)UPS穩(wěn)壓后再輸入，可大大減少開關(guān)電源損壞幾率。

2.9 工控機電源按鈕接觸不良（包括RESET按鈕）

我國大部分高壓氧艙的工控機電源按鈕都是在操作臺控制板上，由于焊接不良或震動都可能破壞電源按鈕的接線。

檢修方法：用測電筆或外用表測量電源按鈕接線端電壓是否正常，必要時重新焊接固定各接線。

預防措施：按下電源按鈕時不應暴力操作。

2.10 外部干擾導致自動重啟故障

這些干擾既有來自機箱內(nèi)部CPU風扇、機箱風扇、主板、硬盤的干擾，也有來自外部的動力線、變頻空調(diào)、氧艙通風風機等設備的干擾。如果工控機的抗干擾性能差或屏蔽不良，就會出現(xiàn)主機意外重啟等現(xiàn)象。

檢修方法：這個故障原因難以查明，只有當以上各方法都無法排除故障時才可能出現(xiàn)，而且如果確實是因為外部干擾引起自動重啟的，也難以修理，只有更換成抗干擾的板卡才能從根本上解決問題。

預防措施：工控機裝配時選擇合格產(chǎn)品；氧艙空調(diào)及風機的供電與操作臺及工控機的供電應各自獨立；工控機地線連接不可忽略。

3 小結(jié)

(1)由于工控機與普通計算機在部分元器件上有很多相似的地方，因此在分析與維修工控機故障時，可以借鑒普通計算機的維修經(jīng)驗；然而兩者在功能和結(jié)構(gòu)上又有著很大的差別，因此普通計算機的維修經(jīng)驗可以借鑒但不能照搬，應考慮全面。

(2)工控機自動重啟故障呈現(xiàn)規(guī)律性時比較好排除，軟件方面：可能是氧艙控制系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫遭破壞；硬件方面：CPU溫度過高、內(nèi)存條顆粒損壞、開關(guān)電源損壞、板卡連接不牢等都是常見故障原因。自動重啟故障呈現(xiàn)無規(guī)律性時，可按照順序一一排查。

(3)工控機的一些應用程序、數(shù)據(jù)庫及治療方案一定要做好備份，以免自動重啟故障發(fā)生后，破壞硬盤等存儲設備，造成無法挽回的損失。

(4)定期查看工控機系統(tǒng)的運行日志，依據(jù)日志進行維護和保養(yǎng)，可大大減少故障的發(fā)生幾率。在故障發(fā)生后，依據(jù)系統(tǒng)日志進行診斷，亦可大大提高工作效率。

由于醫(yī)療設備的自動化及信息程度越來越高，高壓氧艙的自動化程度也有了突飛猛進的發(fā)展。作為高壓氧科的醫(yī)務人員應更多地學習自動化的知識和設備，特別是工控機等重要治療工具。這樣故障產(chǎn)生后，通過自己及時解決，既減少了等待廠家維修的時間，解決臨床緊急任務，避免醫(yī)患糾紛，又為科室節(jié)省了大量的維修費用。

[1] 趙建軍,胡光,袁勝智.高壓氧艙自動監(jiān)控系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].計算機工程與設計,2005,26(1):227-229.

[2] 劉鑫.新一代工業(yè)控制計算機的產(chǎn)業(yè)化及應用背景[J].工業(yè)控制計算機,2005,18(1):1-2.

[3] 毛方琯.高壓氧艙技術(shù)與安全[M].上海:第二軍醫(yī)大學出版社,2005.

[4] 李寧,徐曉青,徐宏萍.高壓氧艙安全與管理機制的初探[J].重慶醫(yī)學,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

作者郵箱：zhangdunxiao@163.com