◎ 邱武強(qiáng)

多功能控制器（MPC）控制箱的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)

◎ 邱武強(qiáng)

本文介紹了智能型柴油機(jī)（ME柴油機(jī)）主機(jī)上多用途控制器（MPC）箱（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MPC控制箱）的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)與制造，對(duì)進(jìn)口設(shè)備的部分功能進(jìn)行了改進(jìn)、探索和創(chuàng)新。

電控系統(tǒng) MPC 國(guó)產(chǎn)化研發(fā)與制造

由于ME型主機(jī)的電氣零部件大都為進(jìn)口件，其國(guó)外訂貨成本高，訂貨周期長(zhǎng)，而且受制于人，因此柴油機(jī)制造廠家需提高柴油機(jī)電氣配套零部件本土化率，做到降本增效，以適應(yīng)船舶產(chǎn)品對(duì)主機(jī)性能要求不斷提升的需求，提升國(guó)際船舶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

1.MPC控制箱簡(jiǎn)介

ME柴油機(jī)MPC多功能控制系統(tǒng)通過(guò)把Multi Purpose Controller（MPC）多功能控制模塊集中于箱體中實(shí)現(xiàn)的，組成包括（如圖1）：主機(jī)界面控制單元（EICU），主要起到一個(gè)接口控制器的作用；主機(jī)控制單元（ECU），它集成了傳統(tǒng)柴油機(jī)的部分遙控系統(tǒng)和調(diào)速器的功能；氣缸控制單元（CCU）控制每缸的噴油、排氣及氣缸注油以及起動(dòng)空氣等；輔助控制單元（ACU）它控制主機(jī)的一些輔助設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)、HPS電動(dòng)泵等；以及與其他一些控制單元共同組成了一套多功能控制系統(tǒng)。

2.MPC控制箱分類(lèi)

根據(jù)箱體形式對(duì)MPC控制箱有三種分類(lèi)：不帶ECP接線盒的MPC控制箱、帶ECP接線盒的MPC控制箱和ECC箱形式的MPC控制箱。

3.研究?jī)?nèi)容

MPC控制箱主要組成就是箱體、模塊以及安裝箱體的支架，我們通過(guò)對(duì)進(jìn)口箱體的制造技術(shù)及工藝要求進(jìn)行整理消化，對(duì)MPC箱體進(jìn)行試制，以及對(duì)電子模塊進(jìn)行采購(gòu)，并完成整套MPC控制箱的安裝，接線，調(diào)試工作，并滿(mǎn)足IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-3電磁兼容要求。從而滿(mǎn)足MPC控制箱部分國(guó)產(chǎn)化的需要。

圖1　多功能控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

3.1MPC控制箱的試制

M PC控制箱，它包括ACU控制箱、ECU控制箱、CCU控制箱、EICU控制箱等，由于這些箱體內(nèi)主要安裝的元器件為多功能控制器模塊，對(duì)于這種比較精密的模塊來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境與箱體的要求比較高，因此，MPC控制箱對(duì)EMC（電磁干擾）的要求，即對(duì)箱體的屏蔽性要求非常高，這也是此次攻關(guān)的難點(diǎn)?？芍^萬(wàn)事開(kāi)頭難，我們進(jìn)行了多次的市場(chǎng)調(diào)研，并經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)磁條的采集、試驗(yàn)，以及對(duì)箱體制造工藝的不斷完善；將試制樣品送于江蘇省電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院（無(wú)錫）進(jìn)行了電磁兼容（靜電放電抗擾度試驗(yàn)、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)）型式認(rèn)可試驗(yàn)并順利取得證書(shū)，這是對(duì)我們產(chǎn)品至關(guān)重要的肯定。

3.2ECS、PDB等接線箱的試制

整個(gè)MPC板所包含的控制箱類(lèi)型除了以上的箱體以外，還包括一些接線箱，如PDB接線箱、ECS接線箱、MOP接線盒、TSA接線盒等，這些箱體內(nèi)部安裝的元器件為接線端子，所以這對(duì)箱體電磁兼容性要求不高，但是對(duì)箱體的防護(hù)等級(jí)要求比較高，根據(jù)我們對(duì)進(jìn)口鑄造件的技術(shù)消化后，并在滿(mǎn)足其防護(hù)等級(jí)的前提下，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)、工藝優(yōu)化，我們把鑄造件改成鈑金件，并制造了PDB箱、ECS箱樣品，并將樣品送于704所進(jìn)行防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)，順利取得IP66防護(hù)等級(jí)證書(shū)。這對(duì)于我們制造的箱體又是一次肯定，更重要的是以后批量生產(chǎn)后，對(duì)成本的節(jié)約是尤為可觀的，對(duì)整個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)起到良好的降本增益的效果。

3.3ECC控制箱的試制

MPC控制箱的新一代機(jī)型，被命名為ECC控制箱，此種類(lèi)型的MPC控制箱是將模塊分別集中于兩個(gè)大箱子內(nèi)，另外，對(duì)于ECC控制箱接線工藝有所升級(jí)，對(duì)電纜敷線的要求、對(duì)屏蔽層翻邊的處理比較特殊等等。雖然這種類(lèi)型的控制箱固然存在很多優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)存在很大優(yōu)越性的同時(shí)也不排除存在劣勢(shì)。由于箱體尺寸變大，模塊集中，以及安裝環(huán)境等一些不利因素的存在，這對(duì)我們的箱體能否在劇烈振動(dòng)的環(huán)境中正常工作并無(wú)箱體破損是非常嚴(yán)重的考驗(yàn)，因此，基于這一點(diǎn)，我們將我們制造的樣品送于試驗(yàn)所進(jìn)行振動(dòng)型式試驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)我們的不懈努力，在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求非常嚴(yán)苛的情況下，順利通過(guò)了考驗(yàn)，成功的取得型式試驗(yàn)證書(shū)。

4.MPC控制箱的主要功能

M P C控制箱是M E柴油機(jī)電控系統(tǒng)的核心，其中主機(jī)控制單元（E C U）、主機(jī)界面控制單元（EICU）、輔助單元（ACU）、氣缸控制單元（CCU）都采用相同的多功能控制模塊（MPC）完成的，多功能控制模塊集成了所有控制單元的硬件資源，只需要通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的控制單元功能，這種設(shè)計(jì)思想有助于電控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和可靠性要求，只要其中之一出現(xiàn)故障，就可以用其它單元替換（通過(guò)修改軟件或者硬件跳線），大大增加了電控系統(tǒng)的可靠性和通用性。

5.突破的關(guān)鍵技術(shù)

MPC控制箱的制造工藝與常規(guī)的接線箱不同，這種箱子對(duì)電磁兼容和屏蔽性要求高，因此，對(duì)于ACU（ECU、CCU、EICU等）控制箱體采用2mm鍍鋅板作為鈑金原材料，并且為了使箱體內(nèi)部導(dǎo)電性能更好，要求只對(duì)箱體外部進(jìn)行油漆，內(nèi)部無(wú)需油漆，另外，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是我們采取面板內(nèi)側(cè)貼加導(dǎo)電泡棉的方式增強(qiáng)箱體屏蔽性和抗干擾能力，從而滿(mǎn)足電磁兼容試驗(yàn)的要求。

另外，對(duì)于MPC控制箱的電纜敷線、接線工藝也比較特殊，首先對(duì)于ACU（ECU、CCU、EICU等）箱體形式的MPC控制箱，當(dāng)填料函進(jìn)線時(shí)，把填料函鎖緊螺帽和內(nèi)部芯套穿到電纜上，并將電纜屏蔽層360度均勻翻轉(zhuǎn)在內(nèi)部芯套上，把填料函內(nèi)部芯套和屏蔽線塞進(jìn)填料函本體中，然后鎖緊螺帽，使電纜屏蔽層壓緊在填料函本體與內(nèi)部芯套上，因此保證電纜屏蔽層良好的接地。這道工序是非常關(guān)鍵的一步，既要起到良好的接地效果，又要做到翻邊美觀，無(wú)毛刺。其次，對(duì)于ECC控制箱類(lèi)型，由于模塊集中布置，模塊與模塊之間的連線，不需要通過(guò)填料函進(jìn)線形式，都是在箱體內(nèi)部完成，所以，這樣的箱體每個(gè)模塊旁邊安裝了一條屏蔽排，當(dāng)電纜的屏蔽層經(jīng)過(guò)360度翻邊并經(jīng)過(guò)處理后，綁在每個(gè)對(duì)應(yīng)的屏蔽排處，保證電纜屏蔽層的良好接地。

對(duì)于MPC控制箱整套設(shè)備的調(diào)試工作是需要借助兩臺(tái)MOP主機(jī)來(lái)完成的，跟常規(guī)電器設(shè)備類(lèi)似，MPC控制箱需要檢查DC24V直流電源正負(fù)、絕緣性的好壞、接線的連通與否等等；另外需要特殊檢查的就是借助MOP主機(jī)查看每個(gè)模塊的網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)是否良好，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好的情況下，上傳數(shù)據(jù)參數(shù)，利用軟件完成對(duì)柴油機(jī)的各種控制、監(jiān)測(cè)、故障診斷等任務(wù)。

6.研究成果和主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

6.1研究成果

①完成了MPC控制箱樣機(jī)的試制，并取得了電磁兼容型式試驗(yàn)報(bào)告及振動(dòng)型式試驗(yàn)報(bào)告；②完成了PDB箱、ECS箱樣機(jī)試制，并取得了IP66防護(hù)等級(jí)的試驗(yàn)報(bào)告；③MPC控制箱支架獲得了實(shí)用新型技術(shù)專(zhuān)利證書(shū)；

6.2技術(shù)創(chuàng)新

①M(fèi)PC控制箱的抗干擾性、電磁兼容性特點(diǎn)；②MPC控制箱的制造工藝與接線工藝的改進(jìn)；③MPC控制箱形成系列化，可適用于各種ME機(jī)型的柴油機(jī)；④實(shí)用新型支架的設(shè)計(jì)，便于控制箱的安裝、布線、調(diào)試及運(yùn)輸。

7.結(jié)束語(yǔ)

由于ME型主機(jī)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，而MPC控制箱又是電控系統(tǒng)組成的核心，目前，MPC控制箱已廣泛應(yīng)用在各種機(jī)型的柴油機(jī)上 ，產(chǎn)品受到業(yè)主與船東的認(rèn)可，不論從制造技術(shù)還是施工工藝上都堪比進(jìn)口設(shè)備。

［1］MAN B＆W S60ME-C8-TII project guide［R］．MAN Corporation2010．

［2］50－108 engines operation［R］．MAN Corporation 2008．

［3］5S60ME-C official test report［R］．Hefei Rongan Power Machinery Co．Ltd．2011.

［4］MAN公司新型ME柴油機(jī)電控系統(tǒng)介紹及應(yīng)用.李健(1980－)，第34卷(2012).