MEC-X1型控制器在舰船用机电设备中的应用

杨东升

● （海军驻沪东中华造船（集团）有限公司军代表室，上海 200129）

MEC-X1型控制器在舰船用机电设备中的应用

杨东升

● （海军驻沪东中华造船（集团）有限公司军代表室，上海 200129）

MEC-X1型控制器是一款能够满足舰船用环境和电磁兼容性要求，具有事件记录功能的系列化、通用化、组合化的嵌入式舰船用机电设备控制器。它解决了一般工业级控制器不能满足舰船用环境，没有数据记录功能等一系列问题，并在几型舰船用设备上得到了良好的应用。

MEC-X1型控制器；舰船用；电磁兼容

0 概述

相较于陆上或是民用船舶机电设备，舰船用机电设备的运行环境更为恶劣，舱室内往往是一个高温高湿，伴随着盐雾的环境，且在航行中，由于舰船姿态的变化，舰船用机电设备必须能够经受住冲击与振动的考验。这对舰船用机电设备的环境适应性提出了很高的要求。

目前，舰船用机电设备的控制方式主要有两种：继电器逻辑控制和PLC控制，但它们也存在着一些缺陷。继电器逻辑控制无法对故障状态（包括故障类别和时间）进行完整的记录，为后续的故障定位和排故带来了困难；而工业用PLC控制器本质上不能满足舰船用环境和电磁兼容性的要求，需要额外的防护设计。

MEC-X1型嵌入式控制器（MEC-X1型），很好的解决了舰船用问题。该型控制器以“三化”为目标，充分考虑了现代舰船用辅机设备自动化程度高、复杂度高的特点以及环境和电磁兼容性要求。MEC-X1型控制器能够对外部信号进行实时采集与分析，同时能对这些信息予以记录，即使在掉电情况下也不会丢失数据；同时MEC-X1型控制器在设计时充分考虑了舰船上的使用环境，按照军用标准通过了各项环境试验。随着舰船设备对于控制智能化要求的逐步提高，舰船机电控制器的智能化、通用化、集成化将会成为重点，MEC-X1型控制器在舰船设备领域具有广阔的应用前景。

1 舰船用机电设备控制器应用现状

1.1 国内外现状

国外舰船机电设备的智能化控制程度较高，已经从单一设备、子系统的自动化向全船综合自动化这个高层次阶段发展，所有舰船用机电设备都能够挂接到舰船综合自动化平台进行监控操作。相应的舰船用机电控制器也从早期单一的逻辑结构继电器控制器、PLC控制器发展为以ARM、DSP、FPGA等多型高性能MCU为主控的嵌入式控制设备。它们有着强大的计算能力，满足现代舰船对于控制设备复杂性的要求；也有着多种外部通讯接口，使得与其它各型设备能组成网络系统，并挂靠全船自动化平台网进行管控。

与国外相比，我国舰船用机电设备智能化程度较低。机电设备控制器的实现形式主要有继电器逻辑控制和PLC两种。继电器逻辑控制主要应用于简单的逻辑控制设备中；PLC控制器则主要应用于控制算法简单的辅机设备中。由于控制器网络通讯能力及数据处理能力的不足，难以构建覆盖全船机电设备的全船自动平台网络，限制全船自动化、信息化能力的提高[1][2]。

1.2 主要存在问题

从现代舰船的发展趋势考虑，为满足各型机电设备智能化控制的需求，对于舰船控制器来说，必须解决以下几个问题：1）现有控制器缺少大容量数据存储器进行故障信息的记录，给故障分析、定位、可靠性数据采集带来困难；2）外围接口单一并且没有冗余的备份，网络化及通讯可靠性能力不足；3）现有控制器对电磁兼容性考虑不足，难以满足今后舰船复杂电磁环境要求；4）目前对每型设备的控制器均进行定制开发，在资源上有着严重的浪费，设计验证周期较长。

因此，需要开发通用化、组合化、系列化的嵌入式舰船用机电设备控制器以满足今后舰船机电设备的控制需求。

2 MEC-X1型控制器介绍

2.1 MEC-X1型控制器组成与特点

以舰船用机电设备控制器现阶段面临的主要问题为突破口，MEC-X1型控制器进行了针对性的设计，其组成、接口和特点如表1。

表1 MEC-X1型控制器模块组成

为了满足舰船用使用环境，MEC-X1型控制器通过了表2所示试验。

表2 试验表格

MEC-X1型控制器具有以下几个特点：1）MEC-X1型控制器能够通过丰富的外设，外扩存储器，能够对大容量的故障信息进行记录、查询，方便了对于故障原因的查找；2）MEC-X1型控制器对以太网、CAN、RS485等通讯接口都进行了双冗余设计，可满足舰船上对于设备可靠性的要求；3）MEC-X1型控制器各型单一模块都按GJB151A要求通过了电磁兼容性测试；4）MEC-X1型控制器针对现代舰船辅机设备控制特点，对接口模块进行了系列化设计，可以进行灵活的组合以满足不同控制设备的需求。

2.2 MEC-X1型控制器使用配置

根据不同的舰船用机电设备控制功能及接口要求，MEC-X1型控制器可以进行灵活的配置，按使用类型典型的配置方式有两种：

1）对于无图形界面显示需求的控制系统，以可编程控制器CM00A为控制核心，IO扩展模块为扩展接口，进行系统性的组合，形成控制系统。

2）对于有图形界面显示需求的控制系统，以可编程控制器CM00A为控制核心，可编程人机界面控制器MMI-S6为图形化显示设备，IO扩展模块为扩展接口，进行系统性的组合，形成控制系统。如图1。

图1 有图形界面的舰船用机电设备控制器典型配置图

3 MEC-X1型控制器应用情况

目前，MEC-X1型控制器已经在多型舰船的多种机电设备上得到了应用。如某型舰船大功率调距桨设备、汽轮发电机组机旁控制屏、汽轮发电机组给水泵控制箱等。在这些设备中，控制对象各不相同，既有电机也有泵；网络组成多样，有以太网、CAN、RS485；采集信号类型复杂，有温度、压力、液位等。在如此多样化的应用环境中，MEC-X1型控制器都能够进行灵活配置，以满足设计要求，充分体现了此型控制器的通用化和组合化的特点。

例如在某型大功率调距桨项目，通过对控制信号的类型数量分析，结合控制器各接口模块的参数，很快地完成了控制器的配置（见表3），大大缩短了在方案初期对于控制器配置的设计时间。在该项目中，MEC-X1型控制器能够准确地实现对桨叶角度的闭环控制，并且指令的响应时间小于10ms。此项目现已完成陆上调试试验，在陆上试验期间，MEC-X1型嵌入式控制器连续、稳定运行了500小时以上，各项性能指标均能满足要求，并已满足下阶段装船使用条件。

表3 控制器组成配置

通过在某型大功率调距桨项目上的应用，验证了MEC-X1型控制器的应用能力能够满足现代舰船机电设备高复杂度的控制需求，由于内置了大容量存储器，对长时间运行试验中的设备状态进行了完整记录，方便了设计人员进行数据分析及故障定位，控制器自带双冗余CAN网络接口及双冗余以太网接口，具备快速接入上级信息网络 的能力为总体集成优化设计奠定了基础。

4 结束语

MEC-X1型控制器完全满足舰船用条件，数据存储、处理能力强，网络通讯接口完备，满足舰船机电设备控制器的发展需求。由于采用通用化、模块组合化设计，MEC-X1型控制器可显著提高舰船用机电设备的开发效率和设备通用性。

[1]李红卫. PLC技术的发展趋势 [J]. 科技信息. 2011 (23).

[2]胡职焱. PLC在船用输送装置电气控制系统中的应用[J].机电设备. 2010(1): 14-16.

Application of MEC-X1 Embedded Controller on Warship Electromechanical Devices

YANG Dong-sheng
(Navy Representative Office at HUDONG-ZHONGHUA SHIPBUILDING (GROUP) Co. , Ltd. , Shanghai 200129,China)

MEC-X1 embedded controller is designed to meet the ship with environment and electromagnetic compatibility requirements，with a series of event record function，universal combination of embedded ship electromechanical device controller. It has resolved a series problem of other controllers that can’t meet the ship with environment and data record function etc. And it has been good application on the equipments used in the a few type of ship.

MEC-X1 embedded controller; warship equipments; EMC

U664

A

杨东升（1979-），男，本科。研究方向：舰船机电设计研究与监造。