多功能控制器（MPC）控制箱的國產(chǎn)化研發(fā)

◎ 邱武強

多功能控制器（MPC）控制箱的國產(chǎn)化研發(fā)

◎ 邱武強

本文介紹了智能型柴油機（ME柴油機）主機上多用途控制器（MPC）箱（以下簡稱MPC控制箱）的國產(chǎn)化研發(fā)與制造，對進口設(shè)備的部分功能進行了改進、探索和創(chuàng)新。

電控系統(tǒng) MPC 國產(chǎn)化研發(fā)與制造

由于ME型主機的電氣零部件大都為進口件，其國外訂貨成本高，訂貨周期長，而且受制于人，因此柴油機制造廠家需提高柴油機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)品對主機性能要求不斷提升的需求，提升國際船舶市場競爭能力。

1.MPC控制箱簡介

ME柴油機MPC多功能控制系統(tǒng)通過把Multi Purpose Controller（MPC）多功能控制模塊集中于箱體中實現(xiàn)的，組成包括（如圖1）：主機界面控制單元（EICU），主要起到一個接口控制器的作用；主機控制單元（ECU），它集成了傳統(tǒng)柴油機的部分遙控系統(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空氣等；輔助控制單元（ACU）它控制主機的一些輔助設(shè)備，如鼓風(fēng)機、HPS電動泵等；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

根據(jù)箱體形式對MPC控制箱有三種分類：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.研究內(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，我們通過對進口箱體的制造技術(shù)及工藝要求進行整理消化，對MPC箱體進行試制，以及對電子模塊進行采購，并完成整套MPC控制箱的安裝，接線，調(diào)試工作，并滿足IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-3電磁兼容要求。從而滿足MPC控制箱部分國產(chǎn)化的需要。

圖1　多功能控制系統(tǒng)簡圖

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，對于這種比較精密的模塊來說，對環(huán)境與箱體的要求比較高，因此，MPC控制箱對EMC（電磁干擾）的要求，即對箱體的屏蔽性要求非常高，這也是此次攻關(guān)的難點?？芍^萬事開頭難，我們進行了多次的市場調(diào)研，并經(jīng)過對國產(chǎn)磁條的采集、試驗，以及對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)督檢驗研究院（無錫）進行了電磁兼容（靜電放電抗擾度試驗、射頻電磁場輻射抗擾度試驗）型式認可試驗并順利取得證書，這是對我們產(chǎn)品至關(guān)重要的肯定。

3.2ECS、PDB等接線箱的試制

整個MPC板所包含的控制箱類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，所以這對箱體電磁兼容性要求不高，但是對箱體的防護等級要求比較高，根據(jù)我們對進口鑄造件的技術(shù)消化后，并在滿足其防護等級的前提下，通過技術(shù)改進、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所進行防護等級試驗，順利取得IP66防護等級證書。這對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，對成本的節(jié)約是尤為可觀的，對整個企業(yè)來說起到良好的降本增益的效果。

3.3ECC控制箱的試制

MPC控制箱的新一代機型，被命名為ECC控制箱，此種類型的MPC控制箱是將模塊分別集中于兩個大箱子內(nèi)，另外，對于ECC控制箱接線工藝有所升級，對電纜敷線的要求、對屏蔽層翻邊的處理比較特殊等等。雖然這種類型的控制箱固然存在很多優(yōu)點，但是當(dāng)存在很大優(yōu)越性的同時也不排除存在劣勢。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，這對我們的箱體能否在劇烈振動的環(huán)境中正常工作并無箱體破損是非常嚴重的考驗，因此，基于這一點，我們將我們制造的樣品送于試驗所進行振動型式試驗，并經(jīng)過我們的不懈努力，在試驗標(biāo)準(zhǔn)要求非常嚴苛的情況下，順利通過了考驗，成功的取得型式試驗證書。

4.MPC控制箱的主要功能

M P C控制箱是M E柴油機電控系統(tǒng)的核心，其中主機控制單元（E C U）、主機界面控制單元（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，只需要通過不同的軟件實現(xiàn)不同的控制單元功能，這種設(shè)計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，這種箱子對電磁兼容和屏蔽性要求高，因此，對于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，要求只對箱體外部進行油漆，內(nèi)部無需油漆，另外，最關(guān)鍵的一點就是我們采取面板內(nèi)側(cè)貼加導(dǎo)電泡棉的方式增強箱體屏蔽性和抗干擾能力，從而滿足電磁兼容試驗的要求。

另外，對于MPC控制箱的電纜敷線、接線工藝也比較特殊，首先對于ACU（ECU、CCU、EICU等）箱體形式的MPC控制箱，當(dāng)填料函進線時，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，無毛刺。其次，對于ECC控制箱類型，由于模塊集中布置，模塊與模塊之間的連線，不需要通過填料函進線形式，都是在箱體內(nèi)部完成，所以，這樣的箱體每個模塊旁邊安裝了一條屏蔽排，當(dāng)電纜的屏蔽層經(jīng)過360度翻邊并經(jīng)過處理后，綁在每個對應(yīng)的屏蔽排處，保證電纜屏蔽層的良好接地。

對于MPC控制箱整套設(shè)備的調(diào)試工作是需要借助兩臺MOP主機來完成的，跟常規(guī)電器設(shè)備類似，MPC控制箱需要檢查DC24V直流電源正負、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主機查看每個模塊的網(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)，利用軟件完成對柴油機的各種控制、監(jiān)測、故障診斷等任務(wù)。

6.研究成果和主要技術(shù)創(chuàng)新點

6.1研究成果

①完成了MPC控制箱樣機的試制，并取得了電磁兼容型式試驗報告及振動型式試驗報告；②完成了PDB箱、ECS箱樣機試制，并取得了IP66防護等級的試驗報告；③MPC控制箱支架獲得了實用新型技術(shù)專利證書；

6.2技術(shù)創(chuàng)新

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

7.結(jié)束語

由于ME型主機是未來的發(fā)展趨勢，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)用在各種機型的柴油機上 ，產(chǎn)品受到業(yè)主與船東的認可，不論從制造技術(shù)還是施工工藝上都堪比進口設(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柴油機電控系統(tǒng)介紹及應(yīng)用.李健(1980－)，第34卷(2012).