CN105676756A - 全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法，系统包括：集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统、第2控制系统、左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台；其中，所述集控室端上位机、所述驾驶台端上位机、所述第1控制系统、所述第2控制系统通过网络互相连接；所述驾驶操纵台同时与所述第1控制系统和所述第2控制系统的输入端连接；另外，所述第1控制系统同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接；所述第2控制系统也同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接。本发明具有高容错控制、高可靠性的优点，还具有易维修、工作稳定以及成本低的优点。

Description

全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法

技术领域

本发明属于港内拖轮机桨舵监控技术领域，具体涉及一种全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法。

背景技术

全回转拖轮是指能够在原地360度自由旋转的拖轮，主要用于协助大船靠离泊作业，并且，作业时稍有不慎，就会造成碰撞事故。

全回转机桨舵装置属于全回转拖轮的关键部件，全回转机桨舵装置可在水平面内360°旋转，倒车时旋转180°即可，工作效率高，另外，Z型全回转机桨舵装置节油约10％，ABBAzipod全回转推进系统可使船舶节油25％。全回转机桨舵装置具有操纵灵活，具有前进、倒车、横移、急停和原地点旋转功能，广泛应用于港内拖轮。开发全回转机桨舵监控系统，保证全回转机桨舵装置安全可靠运行，进而保证拖轮高效协助大船靠离泊作业，具有重要应用价值。

镇江船厂、上海三林船厂、天津新河船长等建造全回转拖轮，但全回转机桨舵装置多是进口，拖轮主机多为日本的NIIGATA、YANMAR、DAIHATSU等，舵桨多为日本NIIGATA、德国SCHOTTEL、芬兰ROLLS-ROYCE等。60-90年代，中国各港口拖轮的主机及旋转机大多为日本建造，如表1所示。

表1部分拖轮主要设备

对于我国已存在的旧拖轮主机及尾部舵浆一体的旋转机控制系统，由集成电路板等组成，驾驶台操纵手柄通过自整角机或电位器实现车令的设定与发送，该信号送到集成电路板，进行相关逻辑运算及信号处理等，通过接线端子输出控制信号对主机、旋转机进行操纵、控制。

上述拖轮船龄已达30多年，由于电气元件老化，屡次出现系统程序丢失、电路板故障失灵等情况，已经影响到拖轮的正常操作和港内船舶的作业安全。另外，因其监控系统核心是集成电路板，非模块化结构，监测、报警与控制功能为一体，具有软硬件技术落后、故障率高、无备件、维修难度大，图纸不全、日文图纸使用不便，聘请维修专家难，上船维修费用昂贵等难题。因此，重新开发一套新的监控系统，用于旧拖轮技术升级改造，将取得更大的经济和社会效益。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种全回转机桨舵复合监控系统，包括：集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统、第2控制系统、左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台；

其中，所述集控室端上位机、所述驾驶台端上位机、所述第1控制系统、所述第2控制系统通过网络互相连接；

所述驾驶操纵台同时与所述第1控制系统和所述第2控制系统的输入端连接；

另外，所述第1控制系统同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接；所述第2控制系统也同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接。

优选的，所述左推进系统包括：左主机、左离合器和左旋机；所述左主机通过所述左离合器和所述左旋机连接；

所述右推进系统包括：右主机、右离合器和右旋机；所述右主机通过所述右离合器和所述右旋机连接。

优选的，所述第1控制系统包括第1控制器、第1电源模块、可逆电源模块ALM、第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2；

所述第1电源模块分别与所述第1控制器、所述可逆电源模块ALM、所述第1电机驱动模块和所述第2电机驱动模块电连接，用于提供24V直流电；

所述可逆电源模块ALM的输入端串联有电抗器和滤波器，外界380-440V交流电经电抗器和滤波器处理后，向可逆电源模块ALM供电；所述可逆电源模块ALM的输出端分别与所述第1电机驱动模块PM1和所述第2电机驱动模块PM2连接；

所述第1电机驱动模块PM1的输出端连接左伺服电机，所述左伺服电机连接左调速器后，连接到所述左主机的燃油输入端，用于调节所述左主机的速度-负荷；所述第2电机驱动模块PM2的输出端连接右伺服电机，所述右伺服电机连接右调速器后，连接到所述右主机的燃油输入端，用于调节所述右主机的速度-负荷；

另外，所述第1控制器的第1-1输入端口通过左信号采集模块SMC10-1与左编码器连接，通过所述左编码器，检测左伺服电机的转角；所述第1控制器的第1-2输入端口通过右信号采集模块SMC10-2与右编码器连接，通过所述右编码器，检测右伺服电机的转角；

所述第1控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器(PICK-UP)与左主机连接，用于检测左主机的转速；所述第1控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器(PICK-UP)与右主机连接，用于检测右主机的转速；

所述第1控制器的第3-1输入输出端口与左机旁监控箱双向连接，所述左机旁监控箱用于与左主机连接；所述第1控制器的第3-2输入输出端口与右机旁监控箱双向连接，所述右机旁监控箱用于与右主机连接；

所述第1控制器的第4-1输入输出端口与左离合器双向连接，用于检测左离合器的合排/脱排信号；所述第1控制器的第4-2输入输出端口与右离合器双向连接，用于检测右离合器的合排/脱排信号；

所述第1控制器的第5-1输入输出端口与左旋机双向连接，其输入信号为左旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制；所述第1控制器的第5-2输入输出端口与右旋机双向连接，其输入信号为右旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制。

优选的，所述第1控制器、所述可逆电源模块ALM、所述第1电机驱动模块PM1和所述第2电机驱动模块PM2之间相互连接。

优选的，所述第2控制系统包括第2控制器、第2电源模块、通信模块、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI和模拟量输出模块AO；

其中，所述第2电源模块分别与所述第2控制器、所述通信模块、所述数字量输入模块DI、所述数字量输出模块DO、所述模拟量输入模块AI和所述模拟量输出模块AO连接；

所述第2控制器的第1-1输出端连接左伺服电机，所述左伺服电机连接左调速器后，连接到所述左主机的燃油输入端，用于调节所述左主机的速度-负荷；所述第2控制器的第1-2输出端连接右伺服电机，所述右伺服电机连接右调速器后，连接到所述右主机的燃油输入端，用于调节所述右主机的速度-负荷；

所述第2控制器的第1-1输入端口通过左编码器与左伺服电机连接，通过所述左编码器，检测左伺服电机的转角；所述第2控制器的第1-2输入端口通过右编码器与右伺服电机连接，通过所述右编码器，检测右伺服电机的转角；

所述第2控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器(PICK-UP)与左主机连接，用于检测左主机的转速；所述第2控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器(PICK-UP)与右主机连接，用于检测右主机的转速；

所述通信模块的第1端口与左机旁监控箱双向连接，所述左机旁监控箱用于与左主机连接；所述通信模块的第2端口与右机旁监控箱双向连接，所述右机旁监控箱用于与右主机连接；

所述数字量输入模块DI分别与左离合器和右离合器连接，用于分别采集左离合器和右离合器的合排/脱排信号；

所述数字量输出模块DO分别与左离合器和右离合器连接，用于分别控制左离合器和右离合器的嵌合/脱离状态；

所述模拟量输入模块AI分别与左旋机和右旋机连接，用于分别采集左旋机和右旋机的舵角信息；

所述模拟量输出模块AO分别与左旋机和右旋机连接，用于分别控制左旋机和右旋机的舵角值。

优选的，所述驾驶操纵台包括：左舵浆操纵手柄、右舵浆操纵手柄和复合控制手柄；所述复合控制手柄分别与所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄双向连接；

另外，所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄的输出端均连接到所述第2控制系统的模拟量输入模块AI；

另外，所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄的输出端还连接到所述第1控制系统的第1控制器。

本发明提供一种全回转机桨舵复合监控方法，包括以下步骤：

步骤1：搭建冗余的全回转机桨舵复合监控系统，即：使集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统和第2控制系统相互连接，实现信息共享；

然后，使驾驶操纵台分别与第1控制系统和第2控制系统的输入端连接；使第1控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；使第2控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；

步骤2：集控室端上位机运行预存储的机舵浆参考模型，即：所述集控室端上位机向机舵浆参考模型输入设定的参数值，并根据所设定的参数值，实时运行所述机舵浆参考模型，并实时输出机舵浆理想运行值；

同时，所述第1控制系统的前台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

所述第1控制系统的后台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

所述第2控制系统的前台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

所述第2控制系统的后台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

在所述第1控制系统和所述第2控制系统的运行过程中，机舵浆实际运行值实时反馈到所述集控室端上位机；所述集控室端上位机比较机舵浆实际运行值和所述机舵浆理想运行值的偏差，如果偏差超过设定阈值，则得出机舵浆出现故障的结论；再根据机舵浆故障参数的具体类型，定位到故障点；

如果定位到传感器或执行器发生故障，则判断发生故障的传感器或执行器是否存在备份的传感器或执行器，如果存在，则将故障的传感器或执行器切换为对应的备份传感器或执行器；

如果定位到第1控制系统的第1控制器出现故障，则自动激活第2控制系统的后台程序，实现无扰动切换；

如果定位到第2控制系统的第2控制器出现故障，则自动激活第1控制系统的后台程序，实现无扰动切换。

本发明提供的全回转机桨舵复合监控系统以及监控方法具有以下优点：

本发明具有高容错控制、高可靠性的优点，还具有易维修、工作稳定以及成本低的优点。

附图说明

图1为仅画出第1控制系统的全回转机桨舵复合监控系统的结构示意图；

图2为仅画出第2控制系统的全回转机桨舵复合监控系统的结构示意图；

图3为左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台的功能框图；

图4为通过驾驶操纵台和第1控制系统实现的机浆舵控制流程图；

图5为基于第1控制系统的机浆舵复合控制流程图；

图6为基于第2控制系统的机舵桨控制流程图；

图7为第1控制系统和第2控制系统的容错控制流程图；

图8为监测报警流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种全回转机桨舵复合监控系统，具有模块化结构、多输入多输出控制、多回路在环交互协同控制以及具有强的故障容错控制能力，可取代旧拖轮的监控系统，从而解决其维修难题，本发明具有高容错控制、高可靠性的优点，还具有易维修、工作稳定以及成本低的优点，具体包括：集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统、第2控制系统、左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台；

其中，集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统、第2控制系统通过网络互相连接；

上位机PG/PC主要实现全回转机桨舵复合监控系统的管理功能，分别位于驾驶台和集控室，显示整个系统的参数、过程曲线、报警值和设备状态，上位机必须安装软件SCOUT和WINCCfelxible，以实现整个系统的监控功能。上位机、第1控制系统和第2控制系统通过以太网互联，实现信息共享。

驾驶操纵台同时与第1控制系统和第2控制系统的输入端连接；

另外，第1控制系统同时与左推进系统和右推进系统电连接；第2控制系统也同时与左推进系统和右推进系统电连接。

本发明中，设置有两套控制系统，分别为第1控制系统和第2控制系统，通过硬件和软件的配制，正常情况下，第1控制系统和第2控制系统协同运行；而一旦当任意一个控制系统出现故障时，可无扰动切换到另一个控制系统，从而使整体的全回转机桨舵复合监控系统具有高的故障容错能力，使拖轮可靠地协助大船靠离码头和进出港，防止出现大船碰撞的事故发生。

另外，还具有系统硬件少、控制过程可视化，出现故障能自动定位、可靠性高以及维修方便的优点。

以下对上述各主要部件分别介绍说明：

(一)左推进系统和右推进系统

参考图3，推进系统共包括同型号同容量的两套推进系统，分别为左推进系统和右推进系统。

左推进系统包括：左主机、左离合器和左旋机；左主机通过左离合器和左旋机连接；

右推进系统包括：右主机、右离合器和右旋机；右主机通过右离合器和右旋机连接。

全回转机桨舵复合监控系统通过对左推进系统和右推进系统的同步控制，其尾部进行推进、转向的浆与舵成为一体，控制舵浆整体旋转的是旋转机的液压系统，从而实现拖轮的前进、后退、360°回转等一系列动作。货船进出港过程中，通过对货船的拖带、顶推、协助掉头等来完成港内操作任务。

左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台的功能框图如图3所示：左推进系统和右推进系统均采用Z型推进系统，均由主机-轴系-离合器-旋转机-浆组成，Z型推进器由螺旋桨、垂直轴、锥齿轮、旋转套筒、蜗轮蜗杆装置以及支架等组成。其尾部的浆能够进行360°回转，实现拖轮转向，具备舵的功能，即舵浆成为一体。主机为中速柴油机，全回转舵桨为Z型传动形式，操纵手柄前后移动对主机进行加减速控制，操纵手柄左右旋转可控制舵桨跟随左右旋转，监测系统显示主机热工参数、全回转舵桨转速和位置等。

图3所示为液压驱动Z型全回转推进装置，当操纵手柄给出舵桨转角信号后，第1控制系统或第2控制系统比较从位置传感器反馈的当前舵桨位置信号，该差值经控制系统运算后，第1控制系统或第2控制系统发出控制信号给电控型液压三位四通阀，根据差值大小决定阀开度大小，其流量推动液压马达，液压马达驱动蜗轮蜗杆机构，从而驱动舵桨转向。

(二)第1控制系统

如图1所示，为仅画出第1控制系统的全回转机桨舵复合监控系统的结构示意图，第1控制系统在附图中，以SIMOTION控制系统示出，主要实现全回转机桨舵复合监控系统的闭环控制功能，包括第1控制器、第1电源模块、可逆电源模块ALM、第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2；

第1电源模块SITOP分别与第1控制器、可逆电源模块ALM、第1电机驱动模块和第2电机驱动模块电连接，用于提供24V直流电；

可逆电源模块ALM(ActiveLineModule)的输入端串联有电抗器和滤波器，具有可控AC/DC功能，外界380-440V交流电经电抗器和滤波器处理后，向可逆电源模块ALM供电；可逆电源模块ALM的输出端分别与第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2连接，用于向第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2供电；可逆电源模块ALM可控整流，也可将负载的制动能量反馈给供电系统，必要时ALM也执行无功功率补偿功能。

第1电机驱动模块PM1(PowerModule)的输出端连接左伺服电机，左伺服电机连接左调速器后，连接到左主机的燃油输入端，第1电机驱动模块具有可控DC/AC功能，用于调节左主机的速度-负荷；第2电机驱动模块PM2的输出端连接右伺服电机，右伺服电机连接右调速器后，连接到右主机的燃油输入端，第2电机驱动模块具有可控DC/AC功能，用于调节右主机的速度-负荷；通过第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2，分别驱动左右主机的伺服电机，进行转速-负荷调节，实现左右主机的协同控制。

第1控制器可采用CPUD435，为系统核心，具有两个以太网口、两个时钟同步PROFIBUS口、现场总线ProfibusDP和MPI通讯口，还具有用于与其它模块进行数据交换的DRIVE-CliQ接口。

第1控制器的第1-1输入端口通过左信号采集模块SMC10-1与左编码器连接，通过左编码器，检测左伺服电机的转角；第1控制器的第1-2输入端口通过右信号采集模块SMC10-2与右编码器连接，通过右编码器，检测右伺服电机的转角；

第1控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器(PICK-UP)与左主机连接，用于检测左主机的转速；第1控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器(PICK-UP)与右主机连接，用于检测右主机的转速；

第1控制器的第3-1输入输出端口与左机旁监控箱双向连接，左机旁监控箱用于与左主机连接；第1控制器的第3-2输入输出端口与右机旁监控箱双向连接，右机旁监控箱用于与右主机连接；

第1控制器的第4-1输入输出端口与左离合器双向连接，用于检测左离合器的合排/脱排信号；第1控制器的第4-2输入输出端口与右离合器双向连接，用于检测右离合器的合排/脱排信号；

第1控制器的第5-1输入输出端口与左旋机双向连接，其输入信号为左旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制；第1控制器的第5-2输入输出端口与右旋机双向连接，其输入信号为右旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制。

另外，第1控制器、可逆电源模块ALM、第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2之间相互连接，例如，通过DRIVECliQ通讯互联，实现信息共享。

可见，第1控制器的输入/输出(I/O)信号包括伺服电机转角控制及反馈信号、调速器油门位置信号、主机转速信号、主机功率信号、离合器合排/脱排信号、舵桨旋转控制及位置反馈信号。

第1控制系统具有机桨舵的耦合控制功能：

拖轮定向航行时，理想情况下，双桨推力相等且回转角相等，但实际中双桨的推力与回转角有偏差，对操船不利；若双桨推力不等将产生舵效，虽然操纵手柄在中位，拖轮将偏离航向且航速降低；双桨回转时，转弯内侧桨的主机将超负荷；每个螺旋桨的转向、转速和船速组成独立的四象限变化域，双桨各自产生的水动力和水动力矩综合作用在一起，影响双桨船舶的操纵；这是目前全回转双机舵桨拖轮控制上的难点。因此本发明利用第1控制系统准确的同步控制双机双桨，如图5所示，为基于第1控制系统的机浆舵复合控制流程图；两套机舵桨的主机转速与负荷、舵桨转角相互作为参考，进行协同控制，保证机舵桨的推力与回转角一致。

第1控制系统具有舵桨回转控制功能：

控制带导流罩的舵桨装置在360度范围内转动，跟随手柄转动获得某一方向上的推力，当手柄位置与舵桨实际反馈位置差消失时，舵桨停止旋转。

(三)第2控制系统

如图2所示，为仅画出第2控制系统的全回转机桨舵复合监控系统的结构示意图，第2控制系统在附图中，以S7-200PLC控制系统示出，主要实现信号采集和全回转机桨舵复合监控系统的逻辑控制功能，第2控制系统采集的信号与上位机、第1控制系统系统共享，I/O信号包括主机超速停车、主机紧急停车、主机滑油低压报警、主机滑油低压停车、增压器滑油低压报警、主机海水低压报警、主机淡水高温报警、启动空气低压报警、控制空气低压报警、主机滑油滤器堵塞报警，主机调速设定信号、主机转速检测、主机负荷检测、主机油门位置，燃油泄漏报警、日用燃油柜低位报警、淡水膨胀箱低位报警、主机淡水低压报警、离合器滑油低压报警、离合器滑油高温报警、离合器控制油压力低报警、舵桨滑油低压报警，离合器合排、离合器脱排、舵桨转角控制、舵桨位置反馈，辅机滑油低压报警、辅机滑油低压停车、辅机淡水高温报警、辅机淡水高温报警，舱底水高位报警、备用电源失常、主供电源失常、主机停车电源失常、控制电源失常。上述左主机的I/O信号集中采集到左机旁监控箱，再通过RS485通讯线传输给第1控制器的通讯口1和第2控制系统通信模块的通讯口1；右主机的I/O信号集中采集到右机旁监控箱，再通过RS485通讯线传输给第1控制器的通讯口2和第2控制系统通信模块的通讯口2。通过S7-200PLC系统的全回转机桨舵复合监控系统的显示灯、开关和蜂鸣器包括驾驶室控制、机舱控制、控制位置转换开关、离合器嵌合、离合器脱离、主供电源、备用电源、主机停车电源、蜂鸣器、声光报警器、灯和蜂鸣器测试、警报消音、警报复位、舵桨机带电磁阀、舵角指示传感器、反馈电位计。

第2控制系统包括第2控制器、第2电源模块、通信模块、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI和模拟量输出模块AO；第2控制系统采用PLC控制系统。

其中，第2电源模块分别与第2控制器、通信模块、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI和模拟量输出模块AO连接；

第2控制器的第1-1输出端连接左伺服电机，左伺服电机连接左调速器后，连接到左主机的燃油输入端，用于调节左主机的速度-负荷；第2控制器的第1-2输出端连接右伺服电机，右伺服电机连接右调速器后，连接到右主机的燃油输入端，用于调节右主机的速度-负荷；

第2控制器的第1-1输入端口通过左编码器与左伺服电机连接，通过左编码器，检测左伺服电机的转角；第2控制器的第1-2输入端口通过右编码器与右伺服电机连接，通过右编码器，检测右伺服电机的转角；

第2控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器(PICK-UP)与左主机连接，用于检测左主机的转速；第2控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器(PICK-UP)与右主机连接，用于检测右主机的转速；

通信模块的第1端口与左机旁监控箱双向连接，左机旁监控箱用于与左主机连接；通信电模块的第2端口与右机旁监控箱双向连接，右机旁监控箱用于与右主机连接；

数字量输入模块DI分别与左离合器和右离合器连接，用于分别采集左离合器和右离合器的合排/脱排信号；

数字量输出模块DO分别与左离合器和右离合器连接，用于分别控制左离合器和右离合器的嵌合/脱离状态；

模拟量输入模块AI分别与左旋机和右旋机连接，用于分别采集左旋机和右旋机的舵角信息；

模拟量输出模块AO分别与左旋机和右旋机连接，用于分别控制左旋机和右旋机的舵角值。

第2控制系统功能介绍：

①.实现主机系统的所有自动控制功能，包括主机遥控、保护、检测报警等功能。

②.舵桨系统的自动控制功能，包括应急操舵(浆)、随动操舵(浆)、单舵(浆)操作、双舵(浆)联合操作、PID等功能。

③.主机系统、舵桨系统、保护系统的重要I/O信号直接经PLC信号模块，提高可靠性和快速性。

④.通过通信模块的Port口1接收左主机的机旁监控箱集中采集的左主机检测信息，并根据该信号进行监测报警控制。

⑤.通过通信模块的Port口2右主机的机旁监控箱集中采集的右主机检测信息

⑥.通信模块接收到的传感器数据信息发送给CPU224XP，经CPU224XP处理后的报警信息发送给上位计算机，并接收上位机的各种指令。

第2控制系统实现的信号采集功能包括：

①、模拟量(AI)信号采集模块：采集模拟量传感器送来的各种电信号，如电压信号0-5V或0-10V、热电阻信号、热电偶信号、0-20mA信号，主要是温度信号和压力信号，并将其转换成数字量信号，在PLC内再进行物理量刻度化处理。

②、开关量(DI)信号采集模块:采集开关量传感器送来的逻辑电平信号，并转换成0、1状态信号。

③、重要信号专用I/O模块：主机控制系统、舵桨控制系统、安保系统的重要信号包括左右主机起动、停车、脱排、合排开关量信号。左右操舵角发送信号、左右舵角反馈信号，限位信号。

左右主机超速、滑油低压降速和停车、冷却水低压停车、滑油高温降速、冷却水高温降速等主机保护信号。左右舵桨的油压、油温保护信号。

基于第2控制系统的主机及桨速控制、舵桨回转控制与第1控制系统实现的功能相同，图6所示为基于第2控制系统的机舵桨控制流程图：

主机停车逻辑包括车令在中(零)位、或车令与转向不一致、或主机有故障、或主机故障已排除但没复位、或报警系统发出停车信号、或应急停车，任何一个条件满足，主机就停车。主机起动逻辑包括主机热工参数(冷却水压力和温度、滑油压力和温度、燃油压力和温度)正常、且主机没故障、且起动空气压力正常、且盘车机脱开、且离合器脱排，这些条件必须都满足，只要手柄离开停车位置，主机就自动起动。主机制动逻辑包括车令与转向不一致。主机限制逻辑包括离合器合排与脱排转速限制、主机最高和最低转速限制、主机最大转矩限制、主机增压空气压力限制、主机过负荷限制，只要这些限制中的任一个起作用，就不能进行相应的操作。离合器的合排/脱排控制信号是逻辑信号，只有转速低于允许值时合排/脱排才能进行。

通信功能：

第2控制系统采集的数据通过CPU224XP的MPI送入第1控制系统，再通过通信模块以太网送给上位机。上位机和第1控制系统的指令经过上述通信线传输给第2控制系统，实现全回转机桨舵复合监控系统的互联与数据共享、系统工作过程可视化。

(四)驾驶操纵台

如图4所示，为通过驾驶操纵台和第1控制系统实现的机浆舵控制流程图；驾驶操纵台包括：左舵浆操纵手柄、右舵浆操纵手柄和复合控制手柄；复合控制手柄分别与左舵浆操纵手柄和右舵浆操纵手柄双向连接；其中，复合控制手柄即为图4中的双舵桨控制手柄；

另外，左舵浆操纵手柄和右舵浆操纵手柄的输出端均连接到第2控制系统的模拟量输入模块AI；

另外，左舵浆操纵手柄和右舵浆操纵手柄的输出端还连接到第1控制系统的第1控制器。

其工作原理为：

左舵浆操纵手柄、右舵浆操纵手柄或复合控制手柄将左右主机车令发送电信号(1-5VDC或4-20mA)输入第1控制系统的D435，D435同时采集伺服电机转速和位置信号、油门刻度(位置)信号、主机转速和负荷信号，D435利用内部指令控制伺服电机的转速和转角位移，进行主机的转速和负荷控制。

主机起动后通过控制手柄结合离合器，经过Z型机构和齿轮装置驱动螺旋桨旋转。手柄前推则主机加速，控制主机转速进而控制螺旋桨转速。

(五)上位机

上位机为联想或Dell品牌电脑，配置为Intel四核微处理器，独立1GB显卡，20寸显示器，500G硬盘，2G内存，带2个RS232串行接口、Profibus板卡和网络通讯口，Windowsxp或WIN7操作系统。机旁配置西门子TP270触摸屏，便于在机旁进行参数查询与工作状态分析。

上位机具有四大功能模块，分别为：主机控制功能模块、舵桨控制功能模块、监测报警功能模块和安全保护功能模块。

(1)主机控制功能模块：实现左右主机的所有自动控制功能，包括主机遥控、调速、保护、检测报警等功能。

(2)舵桨控制功能模块：实现舵桨的自动控制功能，包括应急操舵(浆)、随动操舵(浆)、单舵(浆)操作、双舵(浆)联合操作、PID等功能。

(3)监测报警功能模块：通过采集系统各处的模拟量、开关量等相关信息，综合判断、分析，对系统运行进行实时监测，并进行信息的传输。

如图8所示，为监测报警流程图；具体为：以某个监测点I0.4为例所示的监测过程，I0.4是这个信号的地址，I表示输入，0.4表示PLC输入模块的通道号。I0.4为1时，对应于模块上的I0.4的LED灯亮，I0.4为0时该灯不亮。I0.4读入PLC后的处理流程如图4所示，该处理流程在上位机进行实时显示，这样可以看到I0.4状态和工作过程。若有的监测点在I0.4＝1时报警，有的监测点在I0.4＝0时报警，这需要根据实际情况具体设计。

机-浆-舵综合监控系统的监测报警功能

①、显示报警列表、实时曲线、趋势图和棒状图，监测点断线检测，输入/输出点接线及位置显示，实现免维护、友好的人机交互功能。

②、监测报警总览模式(OVERVIEW)：它是系统运行的主界面，系统的其他显示模式都可以由此界面切换得到。所有检测点被分成了10组，通过总揽模式可以在一个屏幕中监视到所有信号组的状态。

③、自动报警功能(AUTOALARM)：某通道信号发生越限，且符合报警条件(无手动阻塞及自动阻塞且延时时间到)，将产生报警。显示器的屏幕无论在何种显示方式下，只要一旦出现报警，系统都会根据设定的报警模式(窗口报警或自动报警模式)弹出相应界面，发出声光警报，并提供报警信息内容、故障点位置和接线端子号，便于报警处理、故障查找并及时排除。此时，按下主控台(箱)的应答按钮进行消声，按下报警确认按钮，报警灯由闪光将变为平光。当报警信号恢复正常后，报警灯将自动熄灭。主控台(箱)上还有试灯按钮。

报警处理可在计算机上的操作界面软键完成。报警区分短时故障、长时故障，防止频繁报警和误报警。

④、报警模式自动弹出报警窗口：报警界面弹出时，新发生报警通道的通道号将闪烁，按下报警确认按钮，通道号将停闪。如此时又有新报警发生，将按顺序向下添加，每页最多显示20个报警通道的信息。按F1，F2键可在列表框中上下移到高亮显示条。按F11键可直接返回弹出自动报警窗口前的窗口，而按下F12键则直接返回OVERVIEW总览界面。

⑤、分组报警模式(GROUPCALL)：分组报警模式是经总揽模式切换来的，可显示信号的组号、通道号、接线号、传感器在机舱的位置、通道名称、设定值、当前值、被测参数的单位、报警范围、延迟时间。一个屏幕最多可显示10条信息。当检测通道的信号是数字信号的时候，通道的当前值显示的是它的当前状态ON/OFF、RUN/STOP等；而当检测通道的信号是模拟信号的时候，通道的当前值显示的是它的当前值，同时还显示柱状图、曲线图信息及其单位。

⑥、参数修改功能：通道参数修改模式是由分组模式切换而来，它显示了每个通道的详细信息。它的界面和分组显示相似，只是操作按钮不同而且多出了一个显示通道信息的窗口，

⑦、窗口涵盖所选通道的详细信息，从上到下依次为：通道号(CHNO.)、通道名称(ITEMNAME)、测量范围(MEASURERANGE)、当前值(DATA)、单位(UNIT)、通道报警范围(SET-HIGH,SET-LOW)、延迟时间(DELAY)、扩展报警组(EXT.GROUP)、闭锁报警组(GROUPREPOSE)、正常运行范围(NORMALLOW&HIGH)、人工闭锁(MANUALREPOSE)、组号(GROUPNO.)。其中从报警范围以下(包括报警范围)的项都可以修改，有恢复和记录功能，任何修改需要密钥口令，防止误操作。

(4)安全保护功能模块：主机系统、舵桨系统、监测系统等影响设备与人员安全的重要信号直接进入第2控制系统的信号模块以提高可靠性和快速性。

另外，上位机对第1控制系统的控制实现方式为：

上位机PG/PC安装软件，用于第1控制系统的编程、调试与在线监控第1控制系统的运行状态，实现双主机转速-负荷协同复合控制，并在线监控主机的转速-负荷控制过程；上位机以其内含的在线示波器功能，记录诸如电压、电流、功率等电量参数，并保存成曲线供以后分析，丰富的报警信息便于分析系统和故障诊断。上位机还通过安装软件，以灵活的组态方式及丰富的库文件，组态全回转机桨舵操作界面，实现全回转机桨舵系统的工作状态及其控制过程可视化。

上位机对第2控制系统的控制实现方式为：

上位机运行信号采集与处理的逻辑控制程序，并在线监控第2控制系统工作过程，实现控制过程可视化。

第2控制系统进行实时数据的采集与处理，运行舵桨与主机的操纵控制程序，采用模块化编程，控制过程在上位机上实现可视化、透明化管理，便于理解工作过程及故障分析。机舱各个部位装有摄像头，机舱画面被实时传输到上位机进行远程监控。

对于第2控制系统，其硬件配置可以为：CPU型号为224XP，通信模块CP243和EM227，适合多机进行通信及上位机计算机通信。模块化结构，分为检测报警、舵桨控制、主机遥控、安全保护四部分，故障互不干扰。

上位机安装软件，进行PLC程序编制、调试与在线监测，具体包括：

为了提高本发明全回转机桨舵复合控制系统的控制质量、可靠性与安全性，控制系统某部分出现故障时仍具有完整的控制能力，本发明的创新点是主动型控制器故障容错控制，如图7所示，为第1控制系统和第2控制系统的容错控制流程图：

第1控制系统和第2控制系统为全回转机桨舵复合控制系统的硬件冗余和软件(解析)冗余组成部分，两者之间联网实现信息共享，两者可联合运行或单独运行，都能实现全回转机桨舵复合控制系统的全部功能。正常情况下，第1控制系统运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为主机和全回转舵桨，包括主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；第2控制系统进行逻辑控制，控制对象为主机与离合器，包括主机的起动、停车、制动、限制与离合器的控制；这样充分发挥第1控制系统驱动控制能力和第2控制系统的逻辑控制能力。上位机运行系统的管理功能，还运行全回转机舵桨的参考模型，实现故障预报功能。同时，第1控制系统后台也运行逻辑控制功能，PLC后台运行闭环参数的调节功能，确保故障发生后实现无扰动切换。重要参数采用两套传感器独立检测，包括主机热工参数、转速、功率、负荷、转角和位置检测，安全保护环节采用单独的传感器，建立冗余的信号通道。任何一个传感器故障，都不影响系统工作，任何一个通道读入的信号，都能通过网络实现共享。第1控制系统或第2控制系统有一个出故障，则另一个的后台程序自动激活，容错控制通过硬件冗余和软件冗余实现无扰动切换。

本发明还提供一种全回转机桨舵复合监控方法，包括以下步骤：

步骤1：搭建冗余的全回转机桨舵复合监控系统，即：使集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统和第2控制系统相互连接，实现信息共享；

然后，使驾驶操纵台分别与第1控制系统和第2控制系统的输入端连接；使第1控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；使第2控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；

步骤2：集控室端上位机运行预存储的机舵浆参考模型，即：集控室端上位机向机舵浆参考模型输入设定的参数值，并根据所设定的参数值，实时运行机舵浆参考模型，并实时输出机舵浆理想运行值；

同时，第1控制系统的前台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

第1控制系统的后台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

第2控制系统的前台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

第2控制系统的后台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

在第1控制系统和第2控制系统的运行过程中，机舵浆实际运行值实时反馈到集控室端上位机；集控室端上位机比较机舵浆实际运行值和机舵浆理想运行值的偏差，如果偏差超过设定阈值，则得出机舵浆出现故障的结论；再根据机舵浆故障参数的具体类型，定位到故障点；

如果定位到传感器或执行器发生故障，则判断发生故障的传感器或执行器是否存在备份的传感器或执行器，如果存在，则将故障的传感器或执行器切换为对应的备份传感器或执行器；

如果定位到第1控制系统的第1控制器出现故障，则自动激活第2控制系统的后台程序，实现无扰动切换；

如果定位到第2控制系统的第2控制器出现故障，则自动激活第1控制系统的后台程序，实现无扰动切换。

本发明提供的全回转机桨舵复合监控系统，对拖轮的推进主机、旋转机、浆(舵)等关键设备的操作控制与监测报警进行整体优化升级，实现对机-浆-舵的综合监控，提高拖轮的可靠性、安全性，具有的先进功能如下：

(1)网络化和模块化：即整个控制系统构成网络，由互为独立的标准化功能模块组合而成，无缝连接、更换方便；任一传感器信息都能通过网络共享。

(2)硬件少、成本低：监测报警及自动控制功能主要由软件实现，大大简化系统的硬件设计和投资费用，提高性价比。

(3)高安全性：容错控制结构，出现故障能自动定位，可靠性高、维修方便。

(4)功能集成：集监测报警、操纵控制、管理维护于一体，具有故障预测、模型参考、自诊断功能,为船舶维修提供综合信息，实现多输入多输出(MIMO)的两套机桨舵监控系统的协同管理。

(5)SIMOTION+PLC故障容错控制技术：故障诊断是容错控制的前提，系统存在冗余是实现容错的前提，如何利用SIMOTION+PLC冗余是本发明专利的关键技术。全回转机桨舵监控系统具有SIMOTION+PLC的硬件冗余和软件冗余两种方法，SIMOTION+PLC增加系统关键部件及故障频发部件的数量。全回转机桨舵监控系统发生故障后，系统参数或变量特性与无故障时的不同，这种差异就是故障信息。全回转机桨舵监控系统的故障诊断是基于SIMOTION和PLC的硬件冗余和软件(解析)冗余的故障诊断方法。当全回转机桨舵监控系统的传感器或执行器故障发生时，SIMOTION和PLC检测并隔离故障源，采用主动容错控制技术，SIMOTION+PLC获得故障信息后重新调整控制器参数，进行重构控制，调整控制系统以适应故障，使得闭环控制系统仍然稳定，同时，全回转机桨舵监控系统报出故障的内容、类型、位置信息。当全回转机桨舵监控系统的SIMOTION控制单元或PLC控制单元中有一个出故障，系统自动切除发生故障的SIMOTION控制单元或PLC控制单元，故障设备由正常设备替代。

(6)模型参考控制：全回转机桨舵监控系统采用模型参考控制技术，不论发生故障与否，SIMOTION+PLC始终保持被控对象的输出跟踪参考模型的输出。上位机运行全回转机桨舵系统参考模型，与PLC和SIMOTION的运行结果相比较，比较结果差别较大，则发出故障预报，但对设备当前的运行不产生影响。

模型参考控制包括桨速控制流程和全回转控制流程。

上位机运行桨速控制流程：当控制手柄起动主机后，结合离合器螺旋桨即开始旋转；主机加速或减速时，手柄指令通过电位计变换为4-20mA电流信号，该信号通过转换后作用在调速器上来控制主机输转速进而控制螺旋桨转速。桨速控制的实际过程是由SIMOTION+PLC实现的，SIMOTION+PLC运行结果与上位机运行的桨速控制流程相比较，进行故障预报。

上位机运行回转控制流程：控制带导流罩的舵桨装置在360度范围内转动，使拖轮获得手柄要求的任一方向上的推力，驾驶台手柄发出一个指令，经过电位计转换为一个4-20mA信号输入到控制单元，这同一时刻，机械舵角反馈的信号与它之间便有了一个偏差，经过控制单元运算放大后，有动作信号输出到伺服机构，从而实现回转控制。手柄位置与舵桨实际反馈位置的差距消失时，动作信号停止，舵桨停止旋转。全回转控制的实际过程是由SIMOTION+PLC实现的，SIMOTION+PLC运行结果与上位机运行的全回转控制流程相比较，进行故障预报。

上位机运行的桨速控制流程和全回转控制流程都能直观显示，便于操作者参考决策、故障分析。

(7)人机交互：控制过程透明化，输入/输出(I/O)点可视化，免维护。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，包括：集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统、第2控制系统、左推进系统、右推进系统和驾驶操纵台；

其中，所述集控室端上位机、所述驾驶台端上位机、所述第1控制系统、所述第2控制系统通过网络互相连接；

所述驾驶操纵台同时与所述第1控制系统和所述第2控制系统的输入端连接；

另外，所述第1控制系统同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接；所述第2控制系统也同时与所述左推进系统和所述右推进系统电连接。

2.根据权利要求1所述的全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，所述左推进系统包括：左主机、左离合器和左旋机；所述左主机通过所述左离合器和所述左旋机连接；

所述右推进系统包括：右主机、右离合器和右旋机；所述右主机通过所述右离合器和所述右旋机连接。

3.根据权利要求2所述的全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，所述第1控制系统包括第1控制器、第1电源模块、可逆电源模块ALM、第1电机驱动模块PM1和第2电机驱动模块PM2；

所述第1电源模块分别与所述第1控制器、所述可逆电源模块ALM、所述第1电机驱动模块和所述第2电机驱动模块电连接，用于提供24V直流电；

所述可逆电源模块ALM的输入端串联有电抗器和滤波器，外界380-440V交流电经电抗器和滤波器处理后，向可逆电源模块ALM供电；所述可逆电源模块ALM的输出端分别与所述第1电机驱动模块PM1和所述第2电机驱动模块PM2连接；

所述第1电机驱动模块PM1的输出端连接左伺服电机，所述左伺服电机连接左调速器后，连接到所述左主机的燃油输入端，用于调节所述左主机的速度-负荷；所述第2电机驱动模块PM2的输出端连接右伺服电机，所述右伺服电机连接右调速器后，连接到所述右主机的燃油输入端，用于调节所述右主机的速度-负荷；

另外，所述第1控制器的第1-1输入端口通过左信号采集模块SMC10-1与左编码器连接，通过所述左编码器，检测左伺服电机的转角；所述第1控制器的第1-2输入端口通过右信号采集模块SMC10-2与右编码器连接，通过所述右编码器，检测右伺服电机的转角；

所述第1控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器PICK-UP与左主机连接，用于检测左主机的转速；所述第1控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器PICK-UP与右主机连接，用于检测右主机的转速；

所述第1控制器的第3-1输入输出端口与左机旁监控箱双向连接，所述左机旁监控箱用于与左主机连接；所述第1控制器的第3-2输入输出端口与右机旁监控箱双向连接，所述右机旁监控箱用于与右主机连接；

所述第1控制器的第4-1输入输出端口与左离合器双向连接，用于检测左离合器的合排/脱排信号；所述第1控制器的第4-2输入输出端口与右离合器双向连接，用于检测右离合器的合排/脱排信号；

所述第1控制器的第5-1输入输出端口与左旋机双向连接，其输入信号为左旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制；所述第1控制器的第5-2输入输出端口与右旋机双向连接，其输入信号为右旋机位置反馈信号，其输出信号为舵桨旋转控制。

4.根据权利要求3所述的全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，所述第1控制器、所述可逆电源模块ALM、所述第1电机驱动模块PM1和所述第2电机驱动模块PM2之间相互连接。

5.根据权利要求3所述的全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，所述第2控制系统包括第2控制器、第2电源模块、通信模块、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI和模拟量输出模块AO；

其中，所述第2电源模块分别与所述第2控制器、所述通信模块、所述数字量输入模块DI、所述数字量输出模块DO、所述模拟量输入模块AI和所述模拟量输出模块AO连接；

所述第2控制器的第1-1输出端连接左伺服电机，所述左伺服电机连接左调速器后，连接到所述左主机的燃油输入端，用于调节所述左主机的速度-负荷；所述第2控制器的第1-2输出端连接右伺服电机，所述右伺服电机连接右调速器后，连接到所述右主机的燃油输入端，用于调节所述右主机的速度-负荷；

所述第2控制器的第1-1输入端口通过左编码器与左伺服电机连接，通过所述左编码器，检测左伺服电机的转角；所述第2控制器的第1-2输入端口通过右编码器与右伺服电机连接，通过所述右编码器，检测右伺服电机的转角；

所述第2控制器的第2-1输入端口通过左磁脉冲传感器PICK-UP与左主机连接，用于检测左主机的转速；所述第2控制器的第2-2输入端口通过右磁脉冲传感器PICK-UP与右主机连接，用于检测右主机的转速；

所述通信模块的第1端口与左机旁监控箱双向连接，所述左机旁监控箱用于与左主机连接；所述通信模块的第2端口与右机旁监控箱双向连接，所述右机旁监控箱用于与右主机连接；

所述数字量输入模块DI分别与左离合器和右离合器连接，用于分别采集左离合器和右离合器的合排/脱排信号；

所述数字量输出模块DO分别与左离合器和右离合器连接，用于分别控制左离合器和右离合器的嵌合/脱离状态；

所述模拟量输入模块AI分别与左旋机和右旋机连接，用于分别采集左旋机和右旋机的舵角信息；

所述模拟量输出模块AO分别与左旋机和右旋机连接，用于分别控制左旋机和右旋机的舵角值。

6.根据权利要求5所述的全回转机桨舵复合监控系统，其特征在于，所述驾驶操纵台包括：左舵浆操纵手柄、右舵浆操纵手柄和复合控制手柄；所述复合控制手柄分别与所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄双向连接；

另外，所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄的输出端均连接到所述第2控制系统的模拟量输入模块AI；

另外，所述左舵浆操纵手柄和所述右舵浆操纵手柄的输出端还连接到所述第1控制系统的第1控制器。

7.一种全回转机桨舵复合监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搭建冗余的全回转机桨舵复合监控系统，即：使集控室端上位机、驾驶台端上位机、第1控制系统和第2控制系统相互连接，实现信息共享；

然后，使驾驶操纵台分别与第1控制系统和第2控制系统的输入端连接；使第1控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；使第2控制系统分别与左推进系统和右推进系统连接；

步骤2：集控室端上位机运行预存储的机舵浆参考模型，即：所述集控室端上位机向机舵浆参考模型输入设定的参数值，并根据所设定的参数值，实时运行所述机舵浆参考模型，并实时输出机舵浆理想运行值；

同时，所述第1控制系统的前台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

所述第1控制系统的后台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

所述第2控制系统的前台运行逻辑控制功能，控制对象为左主机、左离合器、右主机和右离合器，包括左右主机的起动、停车、制动、限制、左右离合器的状态控制；

所述第2控制系统的后台运行闭环参数调节的反馈控制，控制对象为左主机、右主机、左全回转舵桨和右全回转舵桨，进而实现主机转速-负荷控制、舵桨回转角控制；

在所述第1控制系统和所述第2控制系统的运行过程中，机舵浆实际运行值实时反馈到所述集控室端上位机；所述集控室端上位机比较机舵浆实际运行值和所述机舵浆理想运行值的偏差，如果偏差超过设定阈值，则得出机舵浆出现故障的结论；再根据机舵浆故障参数的具体类型，定位到故障点；

如果定位到传感器或执行器发生故障，则判断发生故障的传感器或执行器是否存在备份的传感器或执行器，如果存在，则将故障的传感器或执行器切换为对应的备份传感器或执行器；

如果定位到第1控制系统的第1控制器出现故障，则自动激活第2控制系统的后台程序，实现无扰动切换；

如果定位到第2控制系统的第2控制器出现故障，则自动激活第1控制系统的后台程序，实现无扰动切换。