劉云清

(中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

數(shù)控機(jī)床的維修和診斷技術(shù)是伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展而不斷進(jìn)步的，其故障大致可分為外部故障和系統(tǒng)故障，比較難判斷的故障一般是系統(tǒng)故障，而在系統(tǒng)故障中最難判斷的就是系統(tǒng)主機(jī)部分的故障。下文以O(shè)KUMA數(shù)控機(jī)床OSP-E系列數(shù)控系統(tǒng)為例，闡述了數(shù)控機(jī)床OSP控制系統(tǒng)中CPU故障報警的診斷內(nèi)容和解決方法，為以后解決類似故障提供借鑒。

1 OKUMA數(shù)控機(jī)床的OSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

OSP-E系列系統(tǒng)是OSP-P系列系統(tǒng)的前一代產(chǎn)品，目前在市場上使用較多，兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在外觀上有所區(qū)別，但是其CPU部分的報警和診斷的內(nèi)容基本相同，E系列采用的是主機(jī)和系統(tǒng)顯示面板分離的架構(gòu)形式；而P系列是基于WINDOWS平臺開發(fā)的，系統(tǒng)架構(gòu)采用顯示面板和主機(jī)系統(tǒng)集成一體的形式。下文以O(shè)SP-E系列數(shù)控系統(tǒng)為研究對象，其連接架構(gòu)如圖1所示。虛線方框內(nèi)的部件就是所要研究的OSP-E系列數(shù)控系統(tǒng)的CPU故障報警的部分。

2 CPU裝置的結(jié)構(gòu)

2.1 CPU 單元

OSP-E系統(tǒng)CPU裝置安裝在機(jī)床電器柜內(nèi)的一個CPU單元盒內(nèi)(見圖2)，主要包含在CNC裝置的NC架、電源裝置和NC PCB中，CPU單元起核心作用。

圖2 OSP-E系列CPU裝置

2.2 NC架(小型架)

NC 架上有幾個凹槽用于安裝電源裝置、NC PCB等板卡。

2.3 NC PCB部分

NC PCB部分包含以下3個部分的控制板路。

(1)UCMB(通用小型主板)為CNC主控制板，起第一主板的作用，控制整個系統(tǒng)。UCMB作為接口，有一個RS232C接口通道和3.5 英寸軟盤驅(qū)動器接口。DRAM被用作主存儲器，并安裝了DRAM 卡。系統(tǒng)存儲使用了閃存和SRAM，且安裝了閃存卡和SRAM卡。在UCMB板上同時安裝了電池裝置以支持SRAM存儲器卡。

(2)FCP板為通訊板，有如下裝置：CPU、內(nèi)置PLC存儲器、I/O鏈接接口、侍服鏈接接口、傳感器接口和定時發(fā)生器。

(3)FWMB(顯示主板)為顯示板，其主要功能為顯示窗口，使操作面板的屏幕也能顯示圖形或字符，處理或顯示網(wǎng)絡(luò)中的信息。

CPU電源裝置接通24 V直流電后，給CPU提供直流電(+5 V、+12 V、-12 V)。位于小型架(OSP CPU單元)右上部的電源裝置連接輸入的24 V直流電和帶專用線纜接頭的其他設(shè)備。電源裝置有監(jiān)控功能，以持續(xù)檢查輸入輸出的電壓，如果在輸入24 V直流電或輸出+5 V 直流電時檢測到錯誤，則CPU停止工作。

3 CPU單元的狀態(tài)顯示

(1)可以通過觀察操作面板屏幕來檢查計算機(jī)工作是否正常。檢查計算機(jī)工作狀態(tài)，可通過觀察UCMB (NC主板)上的LED燈(見圖3)。

圖3 LED燈檢查

(2)UCMB主板指示燈當(dāng)出現(xiàn)紅色時指示的報警內(nèi)容如表1所示。

(3)CPU工作狀態(tài)指示說明：①CPU工作正常時，僅RUN燈(綠色)亮。②總線出錯時，LED燈( 紅色 )亮以顯示故障原因；排除總線故障時，RUN燈(綠色)恢復(fù)點亮。③如果由于雙重總線錯誤而使CPU進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，則RUN的LED燈(紅色)點亮以顯示雙重總線出錯的原因。④如果所有的LED燈都點亮，可能是5 V的電源沒有或CPU處于復(fù)位狀態(tài)。⑤只要系統(tǒng)顯示 CPU故障，它不會被CNC復(fù)位操作清除。⑥要重新起動CNC，可關(guān)閉電源然后再打開。如果故障還發(fā)生，則會再次出現(xiàn)同樣錯誤，CNC停止工作。如果CNC工作正常，則操作CNC以觀察CPU工作狀況。

表1 報警內(nèi)容

(4)CPU電源裝置狀態(tài)指示。在CPU控制盒中有一供CPU運行的電源裝置，該電源裝置有持續(xù)監(jiān)控輸入/輸出電壓和輸出電流的功能，該功能在檢測到故障時會關(guān)閉LED狀態(tài)指示燈?？赏ㄟ^檢查LED指示的工作狀態(tài)，來判別電源裝置的運行狀態(tài)和故障信息。電源LED狀態(tài)顯示如圖4所示，CPU電源裝置LED指示燈狀態(tài)信息如表2所示：①：電源裝置工作正常；②：出現(xiàn)+5 V錯誤電壓，表示電流過大、松開電壓過高或過低；③：出現(xiàn)+12 V錯誤電壓，表示輸出電流過大；④：出現(xiàn)-12 V錯誤電壓，表示輸出電流過大；⑤：說明輸入24 V電壓波動超過±10%。

圖4 電源LED狀態(tài)顯示

表2 LED指示燈狀態(tài)信息

注：O-LED ON。

CPU電源裝置出現(xiàn)LED燈警告指示的簡易處理：①如果由于出現(xiàn)+5 V(LED燈指示狀態(tài)為OFF)這樣的錯誤而發(fā)生電源裝置警告，CPU的電源裝置會關(guān)閉以停止向CPU供電。②電源警告(狀態(tài)指示LED燈為OFF)指出一個和電源裝置輸入/輸出有關(guān)的故障。③要起動CNC裝置，則應(yīng)關(guān)閉電源(按NC操作面板上的斷電開關(guān))，然后再打開電源(按NC操作面板上的加電開關(guān))。CPU自動開始運行，CNC開始工作。④如果發(fā)生過的故障繼續(xù)發(fā)生，則再次出現(xiàn)相同錯誤，CNC停止工作。如果CNC工作正常，則操作CNC以觀察狀況。

4 OSP數(shù)控系統(tǒng)CPU報警的處理

一般在OKUMA數(shù)控機(jī)床中OSP系統(tǒng)相關(guān)的報警被分成CPU報警，報警P、A、B、C和D 等6種類型。CPU報警指示燈開時機(jī)床的條件和一般處理方法如表3所示。

表3 CPU報警后機(jī)床條件及處理方法

CPU報警總共有25種情況，其中比較常見的為CPU總線和CPU地址故障。當(dāng)發(fā)生CPU 警告時，則表明CPU出錯，機(jī)床立刻停止工作，機(jī)床只有在電源再次打開后才可運行。當(dāng)CPU 工作不正常時，就會在屏幕中間的下部顯示上述的故障信息、警告、故障信息的內(nèi)容和處理建議，應(yīng)參考警告和故障說明書的相關(guān)內(nèi)容。

5 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床是綜合機(jī)、電、液和控制系統(tǒng)等方面高新技術(shù)成果的集合，數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)人員不僅要努力學(xué)習(xí)提高機(jī)、電、液一體化方面的維修技能，還應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的故障診斷維修技術(shù)。上文介紹的CPU裝置故障的診斷方法，能夠給維修人員解決類似故障提供參考。□