多功能控制器(MPC)控制箱的国产化研发

摘 要：本文介绍了智能型柴油机（ME柴油机）主机上多用途控制器（MPC）箱（以下简称MPC控制箱）的国产化研发与制造，对进口设备的部分功能进行了改进、探索和创新。

关键词：电控系统 MPC 国产化研发与制造

由于ME型主机的电气零部件大都为进口件，其国外订货成本高，订货周期长，而且受制于人，因此柴油机制造厂家需提高柴油机电气配套零部件本土化率，做到降本增效，以适应船舶产品对主机性能要求不断提升的需求，提升国际船舶市场竞争能力。

1.MPC控制箱简介

ME柴油机MPC多功能控制系统通过把Multi Purpose Controller（MPC）多功能控制模块集中于箱体中实现的，组成包括（如图1）：主机界面控制单元（EICU），主要起到一个接口控制器的作用；主机控制单元（ECU），它集成了传统柴油机的部分遥控系统和调速器的功能；气缸控制单元（CCU）控制每缸的喷油、排气及气缸注油以及起动空气等；辅助控制单元（ACU）它控制主机的一些辅助设备，如鼓风机、HPS电动泵等；以及与其他一些控制单元共同组成了一套多功能控制系统。

2.MPC控制箱分类

根据箱体形式对MPC控制箱有三种分类：不带ECP接线盒的MPC控制箱、带ECP接线盒的MPC控制箱和ECC箱形式的MPC控制箱。

3.研究内容

MPC控制箱主要组成就是箱体、模块以及安装箱体的支架，我们通过对进口箱体的制造技术及工艺要求进行整理消化，对MPC箱体进行试制，以及对电子模块进行采购，并完成整套MPC控制箱的安装，接线，调试工作，并满足IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-3电磁兼容要求。从而满足MPC控制箱部分国产化的需要。

3.1MPC控制箱的试制

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，由于这些箱体内主要安装的元器件为多功能控制器模块，对于这种比较精密的模块来说，对环境与箱体的要求比较高，因此，MPC控制箱对EMC（电磁干扰）的要求，即对箱体的屏蔽性要求非常高，这也是此次攻关的难点。可谓万事开头难，我们进行了多次的市场调研，并经过对国产磁条的采集、试验，以及对箱体制造工艺的不断完善；将试制样品送于江苏省电子信息产品质量监督检验研究院（无锡）进行了电磁兼容（静电放电抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验）型式认可试验并顺利取得证书，这是对我们产品至关重要的肯定。

3.2ECS、PDB等接线箱的试制

整个MPC板所包含的控制箱类型除了以上的箱体以外，还包括一些接线箱，如PDB接线箱、ECS接线箱、MOP接线盒、TSA接线盒等，这些箱体内部安装的元器件为接线端子，所以这对箱体电磁兼容性要求不高，但是对箱体的防护等级要求比较高，根据我们对进口铸造件的技术消化后，并在满足其防护等级的前提下，通过技术改进、工艺优化，我们把铸造件改成钣金件，并制造了PDB箱、ECS箱样品，并将样品送于704所进行防护等级试验，顺利取得IP66防护等级证书。这对于我们制造的箱体又是一次肯定，更重要的是以后批量生产后，对成本的节约是尤为可观的，对整个企业来说起到良好的降本增益的效果。

3.3ECC控制箱的试制

MPC控制箱的新一代机型，被命名为ECC控制箱，此种类型的MPC控制箱是将模块分别集中于两个大箱子内，另外，对于ECC控制箱接线工艺有所升级，对电缆敷线的要求、对屏蔽层翻边的处理比较特殊等等。虽然这种类型的控制箱固然存在很多优点，但是当存在很大优越性的同时也不排除存在劣势。由于箱体尺寸变大，模块集中，以及安装环境等一些不利因素的存在，这对我们的箱体能否在剧烈振动的环境中正常工作并无箱体破损是非常严重的考验，因此，基于这一点，我们将我们制造的样品送于试验所进行振动型式试验，并经过我们的不懈努力，在试验标准要求非常严苛的情况下，顺利通过了考验，成功的取得型式试验证书。

4.MPC控制箱的主要功能

M P C控制箱是M E柴油机电控系统的核心，其中主机控制单元（E C U）、主机界面控制单元（EICU）、辅助单元（ACU）、气缸控制单元（CCU）都采用相同的多功能控制模块（MPC）完成的，多功能控制模块集成了所有控制单元的硬件资源，只需要通过不同的软件实现不同的控制单元功能，这种设计思想有助于电控系统的标准化、模块化和可靠性要求，只要其中之一出现故障，就可以用其它单元替换（通过修改软件或者硬件跳线），大大增加了电控系统的可靠性和通用性。

5.突破的关键技术

MPC控制箱的制造工艺与常规的接线箱不同，这种箱子对电磁兼容和屏蔽性要求高，因此，对于ACU（ECU、CCU、EICU等）控制箱体采用2mm镀锌板作为钣金原材料，并且为了使箱体内部导电性能更好，要求只对箱体外部进行油漆，内部无需油漆，另外，最关键的一点就是我们采取面板内侧贴加导电泡棉的方式增强箱体屏蔽性和抗干扰能力，从而满足电磁兼容试验的要求。

另外，对于MPC控制箱的电缆敷线、接线工艺也比较特殊，首先对于ACU（ECU、CCU、EICU等）箱体形式的MPC控制箱，当填料函进线时，把填料函锁紧螺帽和内部芯套穿到电缆上，并将电缆屏蔽层360度均匀翻转在内部芯套上，把填料函内部芯套和屏蔽线塞进填料函本体中，然后锁紧螺帽，使电缆屏蔽层压紧在填料函本体与内部芯套上，因此保证电缆屏蔽层良好的接地。这道工序是非常关键的一步，既要起到良好的接地效果，又要做到翻边美观，无毛刺。其次，对于ECC控制箱类型，由于模块集中布置，模块与模块之间的连线，不需要通过填料函进线形式，都是在箱体内部完成，所以，这样的箱体每个模块旁边安装了一条屏蔽排，当电缆的屏蔽层经过360度翻边并经过处理后，绑在每个对应的屏蔽排处，保证电缆屏蔽层的良好接地。

对于MPC控制箱整套设备的调试工作是需要借助两台MOP主机来完成的，跟常规电器设备类似，MPC控制箱需要检查DC24V直流电源正负、绝缘性的好坏、接线的连通与否等等；另外需要特殊检查的就是借助MOP主机查看每个模块的网络连通状态是否良好，在网络状态良好的情况下，上传数据参数，利用软件完成对柴油机的各种控制、监测、故障诊断等任务。

6.研究成果和主要技术创新点

6.1研究成果

①完成了MPC控制箱样机的试制，并取得了电磁兼容型式试验报告及振动型式试验报告；②完成了PDB箱、ECS箱样机试制，并取得了IP66防护等级的试验报告；③MPC控制箱支架获得了实用新型技术专利证书；

6.2技术创新

①MPC控制箱的抗干扰性、电磁兼容性特点；②MPC控制箱的制造工艺与接线工艺的改进；③MPC控制箱形成系列化，可适用于各种ME机型的柴油机；④实用新型支架的设计，便于控制箱的安装、布线、调试及运输。

7.结束语

由于ME型主机是未来的发展趋势，而MPC控制箱又是电控系统组成的核心，目前，MPC控制箱已广泛应用在各种机型的柴油机上 ，产品受到业主与船东的认可，不论从制造技术还是施工工艺上都堪比进口设备。

参考文献：

[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柴油机电控系统介绍及应用.李健（1980-），第34卷（2012）.