OKUMA数控系统CPU故障报警的处理

刘云清

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011)

数控机床的维修和诊断技术是伴随着数控系统的发展而不断进步的，其故障大致可分为外部故障和系统故障，比较难判断的故障一般是系统故障，而在系统故障中最难判断的就是系统主机部分的故障。下文以OKUMA数控机床OSP-E系列数控系统为例，阐述了数控机床OSP控制系统中CPU故障报警的诊断内容和解决方法，为以后解决类似故障提供借鉴。

1 OKUMA数控机床的OSP系统结构

OSP-E系列系统是OSP-P系列系统的前一代产品，目前在市场上使用较多，两种系统结构在外观上有所区别，但是其CPU部分的报警和诊断的内容基本相同，E系列采用的是主机和系统显示面板分离的架构形式；而P系列是基于WINDOWS平台开发的，系统架构采用显示面板和主机系统集成一体的形式。下文以OSP-E系列数控系统为研究对象，其连接架构如图1所示。虚线方框内的部件就是所要研究的OSP-E系列数控系统的CPU故障报警的部分。

2 CPU装置的结构

2.1 CPU 单元

OSP-E系统CPU装置安装在机床电器柜内的一个CPU单元盒内(见图2)，主要包含在CNC装置的NC架、电源装置和NC PCB中，CPU单元起核心作用。

图2 OSP-E系列CPU装置

2.2 NC架(小型架)

NC 架上有几个凹槽用于安装电源装置、NC PCB等板卡。

2.3 NC PCB部分

NC PCB部分包含以下3个部分的控制板路。

(1)UCMB(通用小型主板)为CNC主控制板，起第一主板的作用，控制整个系统。UCMB作为接口，有一个RS232C接口通道和3.5 英寸软盘驱动器接口。DRAM被用作主存储器，并安装了DRAM 卡。系统存储使用了闪存和SRAM，且安装了闪存卡和SRAM卡。在UCMB板上同时安装了电池装置以支持SRAM存储器卡。

(2)FCP板为通讯板，有如下装置：CPU、内置PLC存储器、I/O链接接口、侍服链接接口、传感器接口和定时发生器。

(3)FWMB(显示主板)为显示板，其主要功能为显示窗口，使操作面板的屏幕也能显示图形或字符，处理或显示网络中的信息。

CPU电源装置接通24 V直流电后，给CPU提供直流电(+5 V、+12 V、-12 V)。位于小型架(OSP CPU单元)右上部的电源装置连接输入的24 V直流电和带专用线缆接头的其他设备。电源装置有监控功能，以持续检查输入输出的电压，如果在输入24 V直流电或输出+5 V 直流电时检测到错误，则CPU停止工作。

3 CPU单元的状态显示

(1)可以通过观察操作面板屏幕来检查计算机工作是否正常。检查计算机工作状态，可通过观察UCMB (NC主板)上的LED灯(见图3)。

图3 LED灯检查

(2)UCMB主板指示灯当出现红色时指示的报警内容如表1所示。

(3)CPU工作状态指示说明：①CPU工作正常时，仅RUN灯(绿色)亮。②总线出错时，LED灯( 红色 )亮以显示故障原因；排除总线故障时，RUN灯(绿色)恢复点亮。③如果由于双重总线错误而使CPU进入停止状态，则RUN的LED灯(红色)点亮以显示双重总线出错的原因。④如果所有的LED灯都点亮，可能是5 V的电源没有或CPU处于复位状态。⑤只要系统显示 CPU故障，它不会被CNC复位操作清除。⑥要重新起动CNC，可关闭电源然后再打开。如果故障还发生，则会再次出现同样错误，CNC停止工作。如果CNC工作正常，则操作CNC以观察CPU工作状况。

表1 报警内容

(4)CPU电源装置状态指示。在CPU控制盒中有一供CPU运行的电源装置，该电源装置有持续监控输入/输出电压和输出电流的功能，该功能在检测到故障时会关闭LED状态指示灯。可通过检查LED指示的工作状态，来判别电源装置的运行状态和故障信息。电源LED状态显示如图4所示，CPU电源装置LED指示灯状态信息如表2所示：①：电源装置工作正常；②：出现+5 V错误电压，表示电流过大、松开电压过高或过低；③：出现+12 V错误电压，表示输出电流过大；④：出现-12 V错误电压，表示输出电流过大；⑤：说明输入24 V电压波动超过±10%。

图4 电源LED状态显示

表2 LED指示灯状态信息

注：O-LED ON。

CPU电源装置出现LED灯警告指示的简易处理：①如果由于出现+5 V(LED灯指示状态为OFF)这样的错误而发生电源装置警告，CPU的电源装置会关闭以停止向CPU供电。②电源警告(状态指示LED灯为OFF)指出一个和电源装置输入/输出有关的故障。③要起动CNC装置，则应关闭电源(按NC操作面板上的断电开关)，然后再打开电源(按NC操作面板上的加电开关)。CPU自动开始运行，CNC开始工作。④如果发生过的故障继续发生，则再次出现相同错误，CNC停止工作。如果CNC工作正常，则操作CNC以观察状况。

4 OSP数控系统CPU报警的处理

一般在OKUMA数控机床中OSP系统相关的报警被分成CPU报警，报警P、A、B、C和D 等6种类型。CPU报警指示灯开时机床的条件和一般处理方法如表3所示。

表3 CPU报警后机床条件及处理方法

CPU报警总共有25种情况，其中比较常见的为CPU总线和CPU地址故障。当发生CPU 警告时，则表明CPU出错，机床立刻停止工作，机床只有在电源再次打开后才可运行。当CPU 工作不正常时，就会在屏幕中间的下部显示上述的故障信息、警告、故障信息的内容和处理建议，应参考警告和故障说明书的相关内容。

5 结束语

数控机床是综合机、电、液和控制系统等方面高新技术成果的集合，数控机床维修技术人员不仅要努力学习提高机、电、液一体化方面的维修技能，还应该学习掌握数控系统相关的故障诊断维修技术。上文介绍的CPU装置故障的诊断方法，能够给维修人员解决类似故障提供参考。□