智能主机控制系统设计研究

王笑虹

（大连造船厂集团有限公司设计所，大连116021）

1 引言

由MAN公司开发的电喷主机近几年逐渐开始应用，我集团CS1800-7～10船采用了新型智能型主机MAN 7S60ME-C，通过研究，对该型主机电气系统的构成、功能有了详细的了解, 并据此完成了主机遥控系统的设计，详述如下。

2 主机控制系统构成及功能

相对以往使用的主机机型而言，新型主机复杂了许多，相应的采购成本也会增加。特别是智能型主机增加了自身的控制系统(ECS)，即两部互为备用的计算机和其他控制组件，由于此控制系统的引入，原有需要船厂配置的主机遥控系统，相对简单一些。新主机的应用，为船厂的设计、安装节省了部分时间，尤其是电缆的使用量减少了，降低了工装成本。

供电方案：主机控制系统(ECS)对于电源的要求较高，不但要求电源品质高，而且要有电池备份以适应供电失去后控制系统继续工作的要求，这样今后控制系统的供电方式的设计应给予足够重视，也增加了相关需要订货的设备。设计之初电源由集控台分电进行供电，虽然集控台分电由主配电板、应急配电板供电并两路自动切换，但由于集控台分电汇流排只有一路，一旦发生故障仍无法满足冗余要求。这就需要考虑从主配电板、应急配电板或相应的分电板供应电力。经过与船级社、设备厂家沟通后，我们确定控制系统电源UPS分别由集控台220 V分电和机舱25P分电供电，满足了设备厂家、船级社对于电力供应的备份冗余要求。主机控制系统供电方案如图1所示。

图1 主机控制系统供电方案

主机控制系统(ECS)采用了模块化设计。每个模块就是一个多目标控制器(MPC)，而且硬件可以互换，降低了主机的维护成本。主机控制系统模块由ECU, CCU, ACU构成，分别为主机控制单元，气缸控制单元，辅助控制单元，见图1。各个控制单元功能：CCU用于对每个气缸进行控制、ACU用于对辅助鼓风机、液压动力单元的起动、运行、停止进行控制及工况监测；EICU用于与主机遥控系统进行集中接口；ECU用于对各个控制单元进行控制; MOP提供了集控室控制、监测主机的软件界面，并与诸控制单元进行通信；PDB用于在正常、应急条件下向诸控制单元供应电力。其中，主机控制单元双套互为备用，气缸控制单元为每缸一部，辅助控制单元三个，用于控制主机辅助鼓风机，液压动力系统等。主机控制系统的人机接口是由经过认证后的工业计算机MOP实现，采用当今主流的触摸屏操作，该计算机还有一部备份计算机。它可以与船上的局域网系统连接，这样主机的相关数据不但可以通过局域网被轮机长获知，并可通过卫星通信系统发送到世界各地，为主机的维护提供便利。

主机控制系统与其他系统接口：机舱监测报警系统；主机安全系统；主机遥控系统；辅助鼓风机起动器；液压马达起动器；自清滤器；电站管理系统；局域网系统。

智能型主机控制系统的外围辅助系统：辅助鼓风机与主机遥控系统的接口相对以往较为复杂，主机系统的辅助鼓风机与主机遥控系统的接口较以往相对简单，主机自带有控制系统控制。由于电喷主机要求气缸油在停机后仍保持40oC，这样除了要有蒸汽加热设备，还要增设电伴热以维持气缸油在管路的温度。通过研究，这一电伴热系统，相对简单。只需电源开关、温度开关、伴热电缆即可实现。另外，由于进机一侧的管路伴热由造机厂负责，在订货时这部分的伴热电缆不用考虑在内。这样我们经过仔细研究工作图，选择机舱动力分电向电伴热控制箱供电，通过温度开关控制伴热电缆的供电，实现气缸油管路的温度控制。伴热电缆的施工对于没有海洋工程或石化工程施工经验的车间来说，敷设有一定难度，我们建议由伴热电缆厂家现场指导敷设、交验。

图2 主机控制系统单线图

智能型主机控制系统(ECS)的报警点输出：因为主机控制系统已将主机上若干的传感器信号进行了采集，并都有相应的报警点，但部分报警点还应被船上机舱监测报警系统采集并处理，这就要求主机控制系统计算机和机舱监测报警系统之间有数据通信来完成报警信息的采集。 经过多次与 MAN、机厂沟通协调，最后确定增加以太网集线器，将控制系统计算机 MOP与机舱监测报警系统联接，从而通过监测报警软件访问控制系统计算机MOP，读取报警点信息。

新型主机沿用了 MK6型油雾探测器，该型油雾探测器已经十分成熟，并被大多数主机普遍采用，其降速点和报警点的接口也很简单。降速点和报警点均以无源开关量触点信号形式输出，由机舱监测报警系统采集。

新型主机配有气缸压力监测装置，不但可以与手持终端相连接进行就地信息采集读取，还可以与船上局域网计算机连接将信息上网。

新型主机的本地控制板，与主机控制系统集成，该控制板沿用了以往主机控制板LOP的控制功能，安装形式有所不同；但没有集成车钟功能。另外，本地控制板与主机遥控系统的接口并不是通过总线通信形式实现的，而是单点连接实现控制、指示功能，采用多芯通信电缆连接两个设备。由于新型主机的控制组件相对较多，在生产设计过程中，会经常出现控制部分组件无法定位的问题，这种情况今后需要设计主管注意，应与造机厂尽早、及时沟通确认，避免耽误设计进度或造成设计差错。在工程设计中，先在TRIBON中调用主机三维模型，并形成多面视图后发给主机厂。主机厂根据详细的模型视图，将其控制组件给予详细的定位。这样解决了主机上部分电气设备定位模糊的问题。

主机控制系统图设计，此项工作对于电气专业来说是新型主机应用工作中的重点，通过半年来对主机及其控制系统研究，主机控制系统图已经设计完毕并提交船东、船级社认可。

新挑战：由于智能型主机的应用，为设计、配合、试验工作带来了新的挑战, 由于主机控制系统和全船局域网系统的接口、以及遥控系统接口的增加，增加电气设计人员协调工作量，相关系统的按期到厂、上船及调试是保证建造、海试按期进行的关键。

3 遇到的问题

以上即对新型智能型主机 MAN 7S60ME-C技术信息的研究总结，在研究的过程中，经常会发现这样那样的问题，该型主机是造机厂第一次生产并向我公司供货，对该型主机的深入了解需要时间。

及时的沟通是发现问题、解决问题的重要途径；有很多问题都是在与造机厂、主机遥控厂家沟通时发现的。但有时沟通的效率不尽理想，原因是多方面的，但主要是MAN作为专利方，不直接针对船厂进行交流，沟通环节偏多，使得有些细节问题解决起来效率偏低。

[1]MAN DIESEL A/S, S60ME-C Project Guide 4thedition Copenhagen Denmark, 2007.