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摘 要：舵机是控制船舶的前进方向，其重要性不言而喻。现我局8 000kW类型船舶的舵机及控制系统皆采用ROLLS-ROYCE的产品。本文着重介绍ROLLS-ROYCE SR722-FCP型舵机操作模式系统原理，以及对该系统发生故障使部分操作模式失效的原因进行分析和处理，为其他船舶发生类似故障时提供参考。
关键词：ROLLS-ROYCE舵机 操作模式 功能选择 电路板 故障
1 功能简介
我轮为2011出厂的8 000kW救助船舶，有左、右2套ROLLS-ROYCE SR722-FCP型变频液压舵机系统，每套舵机各有2台油泵和马达。该系统在驾驶台有前驾驶操纵台和后驾驶操纵台，有多种操作模式可供选择。前驾驶操纵台操作模式功能（如图1）包括：手操舵HELMSMAN、自动舵AUTOPILOT、联合操纵手柄控制JOYSTICK（本船没有安装）、动力定位（DP）控制DP（本船没有安装）、单独操纵手柄联合控制FU.SYNC和单独操纵手柄分开操纵FU INDP操作模式。后驾驶操纵台操作模式功能（如图2）包括：单独操纵手柄联合控制FU.SYNC和单独操纵手柄分开操纵FU INDP操作模式。各种操作模式可以通过分别按功能选择按钮直接转换，前驾驶操纵台和后驾驶操纵台也是通过分别按功能选择按钮直接转换。
图1 前驾驶操纵台操作模式功能选择按钮面板
图2 后驾驶操纵台操作模式功能选择按钮面板
2 系统原理
ROLLS-ROYCE SR722-FCP型舵机控制系统中操作模式功能选择的系统原理如图3所示：图中-U41为油泵放大电路板，-U42、-U43、U44为操作模式功能选择电路板，-U40为它们的背板。其中电路板-U42分别控制DP（动力定位）、JOYSTICK（联合操纵手柄）和AUTOPILOT（自动舵）三种操作模式；电路板-U43分别控制MAIN SYNC.（前驾控单独操纵手柄联合）、MAIN INDP.（ 前驾控单独操纵手柄分开）和AFT SYNC.（ 后驾控单独操纵手柄联合）三种操作模式；电路板-U44分别控制AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）和HELMSMAN（手操舵）两种操作模式。-U10为舵机反馈单元和越控信号的接线插口模块，-U11、-U12、-U13为各种操作模式的接线插口模块，-X80为驾驶台控制箱内的接线排，IN COMMAND为驾驶操纵台上各种操作模式的功能选择按钮。当在驾驶操纵台上分别按下各种操作模式的功能选择按钮（IN COMMAND），发送指令信号到相对应的功能选择电路板和背板-U40进行选择不同的操作模式，然后给出的信号发送至油泵放大电路板-U41，-U41对各种指令信号和反馈信号进行计算判断后，输出到泵卡+U1和+U2，经过泵卡控制变频器和舵机油泵马达，从而实现各种模式的操作。
图3 操作模式功能选择系统原理
3 系统故障分析及处理
3.1 故障描述
某日，东海救116轮在备车航行前，驾驶员在进行操舵试验时，发现只有HELMSMAN（手操舵）和AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）的操作模式能正常使用，其他的操作模式包括AUTOPILOT（自动舵）、MAIN SYNC.（前驾控单独操纵手柄联合）、MAIN INDP.（ 前驾控单独操纵手柄分开）和AFT SYNC.（ 后驾控单独操纵手柄联合），只要一按下这些功能选择按钮，过5秒钟左右就会自动跳掉，无法正常使用。（由于本船没有安装DP和JOYSTICK操作系统，故不再描述）
3.2 故障分析与排查
根据本船舵机操作模式系统原理和故障现象，我们做了如下的分析与排查：
（1）由于HELMSMAN（手操舵）和AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）的操作模式
正常使用，而操作模式功能选择电路板-U44正是控制两种操作模式的，所以可以排除-U44、-U13这条线路的故障。同时也可以排除油泵放大电路板-U41、反馈单元和越控信号的接口模块-U10，以及泵卡+U1和+U2损坏的可能。
（2）打开控制箱检查接线插口模块-U11、-U12、接线排X80，以及电路板-U42、-U43的
插口与接线无脱落或松动情况。
（3）检查和测量接线插口模块-U11、-U12，各接线都是通的。
通过上述的分析和排查，可以确定该故障是由操作模式功能选择电路板-U42和-U43，或是背板-U40损坏引起的。
3.3 故障处理
本船舵机控制系统在电气设备室有NO.1和NO.2控制箱，其中NO.1控制箱主要控制左舵机（NO.1和NO.2舵机油泵），NO.2控制箱主要控制右舵机（NO.3和NO.4舵机油泵）。而NO.1控制箱的操作模式功能选择系统是在主用（MASTER）状态，NO.2控制箱操作模式功能选择系统是在备用（SLAVE）状态。假如该故障是由NO.1控制箱操作模式功能选择电路板-U42和-U43，或是背板-U40损坏引起的，只要将NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43或-U40对换，故障将会消除。
由于对换-U42和-U43比较简单，所以我们先对NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43进行了对换。对换的步骤如下：
（1）先将NO.1和NO.2控制箱的电源切断。
（2）分别拔出NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43，并做好记号。
（3）将-U42和-U43中的跳线（如图4红框中的位置）进行检查并重新设置。按照图5所示进行设置：其中NO.1和NO.2控制箱的-U42和-U43中的JP50、JP60、JP70是相同的，都是FU、EXT，所以不用重新设置。 将对换后要插入NO.1控制箱中-U42的JP51、JP61、JP71分别设置成SLAVE、SLAVE和MASTER；将对换后要插入NO.1控制箱中-U43的JP51、JP61、JP71分别设置成MASTER、MASTER和MASTER。而将对换后要插入NO.2控制箱中-U42和-U43的JP51、JP61、JP71全部设置成SLAVE。
（4）将对换后的-U42和-U43分别插入NO.1和NO.2控制箱。
（5）恢复供电。
NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43对换完成后，进行操舵试验，故障依旧存在。所以不是功能选择电路板-U42和-U43的问题，应该是背板-U40的问题。于是我们又对NO.1和NO.2控制箱的中-U40进行了对换。对换的步骤如下：
（1）先将NO.1和NO.2控制箱的电源切断。
（2）分别拔出NO.1和NO.2控制箱的中-U41、-U42、-U43和-U44，并做好记号。
（3）分别拔掉NO.1和NO.2控制箱中-U40上的接线插口，拆掉-U40上的接线，并做好记号。
（4）分别松开NO.1和NO.2控制箱上-U40的固定螺丝和接地螺丝，就可以拆下-U40了。
（5）检查-U40中的跳线设置（如图6），NO.1和NO.2控制箱上-U40的跳线是相同的，所以就不用重新设置了。
（6）对换NO.1和NO.2控制箱中-U40，按拆卸的相反顺序装复。
（7）恢复供电。
NO.1和NO.2控制箱的中-U40对换完成后，进行操舵试验，各种舵机操作模式均正常使用，故障解决。由此可见，该故障是由NO.1控制箱中-U40的某个部件损坏引起的。虽然NO.2控制箱中-U40对舵机操作模式是在备用状态，但是对油泵放大电路板-U41这条线路是一直处在使用状态的。为了安全起见，又提出申领背板-U40的备件。
4 结束语
本文通过对舵机操作模式系统的工作原理和故障的原因进行了分析，用“对换法”找出并排除了故障。随着科技的发展，现在船舶上的各种电气控制系统越来越多的使用集成电路板、PLC或PC机等模块，依靠船上的条件，一旦发生故障，很难检测出故障所在。而船上有好多设备都是2套或以上的，在无法确认某个部件发生故障时，“对换法”也不失为一种排除故障的好方法。这对解决船舶电气故障时，有一定的参考意义。
关键词：ROLLS-ROYCE舵机 操作模式 功能选择 电路板 故障
1 功能简介
我轮为2011出厂的8 000kW救助船舶，有左、右2套ROLLS-ROYCE SR722-FCP型变频液压舵机系统，每套舵机各有2台油泵和马达。该系统在驾驶台有前驾驶操纵台和后驾驶操纵台，有多种操作模式可供选择。前驾驶操纵台操作模式功能（如图1）包括：手操舵HELMSMAN、自动舵AUTOPILOT、联合操纵手柄控制JOYSTICK（本船没有安装）、动力定位（DP）控制DP（本船没有安装）、单独操纵手柄联合控制FU.SYNC和单独操纵手柄分开操纵FU INDP操作模式。后驾驶操纵台操作模式功能（如图2）包括：单独操纵手柄联合控制FU.SYNC和单独操纵手柄分开操纵FU INDP操作模式。各种操作模式可以通过分别按功能选择按钮直接转换，前驾驶操纵台和后驾驶操纵台也是通过分别按功能选择按钮直接转换。
图1 前驾驶操纵台操作模式功能选择按钮面板
图2 后驾驶操纵台操作模式功能选择按钮面板
2 系统原理
ROLLS-ROYCE SR722-FCP型舵机控制系统中操作模式功能选择的系统原理如图3所示：图中-U41为油泵放大电路板，-U42、-U43、U44为操作模式功能选择电路板，-U40为它们的背板。其中电路板-U42分别控制DP（动力定位）、JOYSTICK（联合操纵手柄）和AUTOPILOT（自动舵）三种操作模式；电路板-U43分别控制MAIN SYNC.（前驾控单独操纵手柄联合）、MAIN INDP.（ 前驾控单独操纵手柄分开）和AFT SYNC.（ 后驾控单独操纵手柄联合）三种操作模式；电路板-U44分别控制AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）和HELMSMAN（手操舵）两种操作模式。-U10为舵机反馈单元和越控信号的接线插口模块，-U11、-U12、-U13为各种操作模式的接线插口模块，-X80为驾驶台控制箱内的接线排，IN COMMAND为驾驶操纵台上各种操作模式的功能选择按钮。当在驾驶操纵台上分别按下各种操作模式的功能选择按钮（IN COMMAND），发送指令信号到相对应的功能选择电路板和背板-U40进行选择不同的操作模式，然后给出的信号发送至油泵放大电路板-U41，-U41对各种指令信号和反馈信号进行计算判断后，输出到泵卡+U1和+U2，经过泵卡控制变频器和舵机油泵马达，从而实现各种模式的操作。
图3 操作模式功能选择系统原理
3 系统故障分析及处理
3.1 故障描述
某日，东海救116轮在备车航行前，驾驶员在进行操舵试验时，发现只有HELMSMAN（手操舵）和AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）的操作模式能正常使用，其他的操作模式包括AUTOPILOT（自动舵）、MAIN SYNC.（前驾控单独操纵手柄联合）、MAIN INDP.（ 前驾控单独操纵手柄分开）和AFT SYNC.（ 后驾控单独操纵手柄联合），只要一按下这些功能选择按钮，过5秒钟左右就会自动跳掉，无法正常使用。（由于本船没有安装DP和JOYSTICK操作系统，故不再描述）
3.2 故障分析与排查
根据本船舵机操作模式系统原理和故障现象，我们做了如下的分析与排查：
（1）由于HELMSMAN（手操舵）和AFT INDP.（ 后驾控单独操纵手柄分开）的操作模式
正常使用，而操作模式功能选择电路板-U44正是控制两种操作模式的，所以可以排除-U44、-U13这条线路的故障。同时也可以排除油泵放大电路板-U41、反馈单元和越控信号的接口模块-U10，以及泵卡+U1和+U2损坏的可能。
（2）打开控制箱检查接线插口模块-U11、-U12、接线排X80，以及电路板-U42、-U43的
插口与接线无脱落或松动情况。
（3）检查和测量接线插口模块-U11、-U12，各接线都是通的。
通过上述的分析和排查，可以确定该故障是由操作模式功能选择电路板-U42和-U43，或是背板-U40损坏引起的。
3.3 故障处理
本船舵机控制系统在电气设备室有NO.1和NO.2控制箱，其中NO.1控制箱主要控制左舵机（NO.1和NO.2舵机油泵），NO.2控制箱主要控制右舵机（NO.3和NO.4舵机油泵）。而NO.1控制箱的操作模式功能选择系统是在主用（MASTER）状态，NO.2控制箱操作模式功能选择系统是在备用（SLAVE）状态。假如该故障是由NO.1控制箱操作模式功能选择电路板-U42和-U43，或是背板-U40损坏引起的，只要将NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43或-U40对换，故障将会消除。
由于对换-U42和-U43比较简单，所以我们先对NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43进行了对换。对换的步骤如下：
（1）先将NO.1和NO.2控制箱的电源切断。
（2）分别拔出NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43，并做好记号。
（3）将-U42和-U43中的跳线（如图4红框中的位置）进行检查并重新设置。按照图5所示进行设置：其中NO.1和NO.2控制箱的-U42和-U43中的JP50、JP60、JP70是相同的，都是FU、EXT，所以不用重新设置。 将对换后要插入NO.1控制箱中-U42的JP51、JP61、JP71分别设置成SLAVE、SLAVE和MASTER；将对换后要插入NO.1控制箱中-U43的JP51、JP61、JP71分别设置成MASTER、MASTER和MASTER。而将对换后要插入NO.2控制箱中-U42和-U43的JP51、JP61、JP71全部设置成SLAVE。
（4）将对换后的-U42和-U43分别插入NO.1和NO.2控制箱。
（5）恢复供电。
NO.1和NO.2控制箱的中-U42和-U43对换完成后，进行操舵试验，故障依旧存在。所以不是功能选择电路板-U42和-U43的问题，应该是背板-U40的问题。于是我们又对NO.1和NO.2控制箱的中-U40进行了对换。对换的步骤如下：
（1）先将NO.1和NO.2控制箱的电源切断。
（2）分别拔出NO.1和NO.2控制箱的中-U41、-U42、-U43和-U44，并做好记号。
（3）分别拔掉NO.1和NO.2控制箱中-U40上的接线插口，拆掉-U40上的接线，并做好记号。
（4）分别松开NO.1和NO.2控制箱上-U40的固定螺丝和接地螺丝，就可以拆下-U40了。
（5）检查-U40中的跳线设置（如图6），NO.1和NO.2控制箱上-U40的跳线是相同的，所以就不用重新设置了。
（6）对换NO.1和NO.2控制箱中-U40，按拆卸的相反顺序装复。
（7）恢复供电。
NO.1和NO.2控制箱的中-U40对换完成后，进行操舵试验，各种舵机操作模式均正常使用，故障解决。由此可见，该故障是由NO.1控制箱中-U40的某个部件损坏引起的。虽然NO.2控制箱中-U40对舵机操作模式是在备用状态，但是对油泵放大电路板-U41这条线路是一直处在使用状态的。为了安全起见，又提出申领背板-U40的备件。
4 结束语
本文通过对舵机操作模式系统的工作原理和故障的原因进行了分析，用“对换法”找出并排除了故障。随着科技的发展，现在船舶上的各种电气控制系统越来越多的使用集成电路板、PLC或PC机等模块，依靠船上的条件，一旦发生故障，很难检测出故障所在。而船上有好多设备都是2套或以上的，在无法确认某个部件发生故障时，“对换法”也不失为一种排除故障的好方法。这对解决船舶电气故障时，有一定的参考意义。