多功能控制器（MPC）控制箱的國產化研發

◎ 邱武強

多功能控制器（MPC）控制箱的國產化研發

◎ 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）的國產化研發與制造，對進口設備的部分功能進行了改進、探索和創新。

電控系統 MPC 國產化研發與制造

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，以適應船舶產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多功能控制系統通過把Multi Purpose Controller（MPC）多功能控制模塊集中于箱體中實現的，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），它集成了傳統柴油機的部分遙控系統和調速器的功能；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備，如鼓風機、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。

2.MPC控制箱分類

根據箱體形式對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控制箱部分國產化的需要。

圖1　多功能控制系統簡圖

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，這也是此次攻關的難點。可謂萬事開頭難，我們進行了多次的市場調研，并經過對國產磁條的采集、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品質量監督檢驗研究院（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，這是對我們產品至關重要的肯定。

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，根據我們對進口鑄造件的技術消化后，并在滿足其防護等級的前提下，通過技術改進、工藝優化，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后，對成本的節約是尤為可觀的，對整個企業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，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點，但是當存在很大優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，并經過我們的不懈努力，在試驗標準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不同的控制單元功能，這種設計思想有助于電控系統的標準化、模塊化和可靠性要求，只要其中之一出現故障，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的可靠性和通用性。

5.突破的關鍵技術

MPC控制箱的制造工藝與常規的接線箱不同，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，并且為了使箱體內部導電性能更好，要求只對箱體外部進行油漆，內部無需油漆，另外，最關鍵的一點就是我們采取面板內側貼加導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，當填料函進線時，把填料函鎖緊螺帽和內部芯套穿到電纜上，并將電纜屏蔽層360度均勻翻轉在內部芯套上，把填料函內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，當電纜的屏蔽層經過360度翻邊并經過處理后，綁在每個對應的屏蔽排處，保證電纜屏蔽層的良好接地。

對于MPC控制箱整套設備的調試工作是需要借助兩臺MOP主機來完成的，跟常規電器設備類似，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絡連通狀態是否良好，在網絡狀態良好的情況下，上傳數據參數，利用軟件完成對柴油機的各種控制、監測、故障診斷等任務。

6.研究成果和主要技術創新點

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專利證書；

6.2技術創新

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實用新型支架的設計，便于控制箱的安裝、布線、調試及運輸。

7.結束語

由于ME型主機是未來的發展趨勢，而MPC控制箱又是電控系統組成的核心，目前，MPC控制箱已廣泛應用在各種機型的柴油機上 ，產品受到業主與船東的認可，不論從制造技術還是施工工藝上都堪比進口設備。

［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柴油機電控系統介紹及應用.李健(1980－)，第34卷(2012).