然后将各系统连接起来，作为一个完整的船载系统运行。这通常会导致各子系统在单独运行时表现良好，但是通过各子系间的各种接口连接为一个完整的系统后，整个系统的性能会存在相当大的提升空间。通常，只有在完成安装和调试后，才能港后海试和最终的海上海试期间将其作为一个完整系统进行全面测试和评估。如果在造船晚期出现故障或质量问题，则会导致严重的后果并打断造船厂的预定计划。最坏的情况下，这将导致严重的交船延期，从而使造船厂承受重大的金钱损失。
为了改进这一传统船载自动化系统工程方式，ABB 预先新建了称为集成船舶系统（IMS）实验室的高技术设施。图1 为该实验室的一部分，其中可以看到ABB远程控制系统（RC S）、船舶模拟器、远程控制单元（RC U）和Azipod® 接口单元（AIU）电气柜。总体上来看，该实验室包含了ABB 海洋技术的关键部件，包括自动化、RC S、推进、集成操作和余热回收系统。该实验室是为了 有效满足客户需求并使ABB 和客户在系统设计早期阶段更紧密合作而设立的。
为了更进一步和将电力系统瞬态和动态特性囊括进IMS 试验环境，ABB 对实验室进行了扩充，使之包含有底层电力电子控制器和保护设备（即保护继电器）及实时仿真设备。通过这一新扩展，一艘船上的所有电气和自动化子系统都可以在ABB 实验室的受控环境中整合为一个完整的系统。该环境可以更有效地对整个系统进行测试，确保交付流程、交付质量和系统安全得到最大保证。
本文将介绍ABB 集成系统试验方法是如何提高系统整体效率和ABB 海洋解决方案质量的，并将进一步描述IMS 电气系统平台及其优点。此外，也将简短介绍IMS 电气系统平台半实物仿真技术。
采用IMS 试验台进行全系统试验的优点
技术的快速发展及船上数据量的不断增加要求采用新方法以验证整个系统的运作。由于船载电气和自动化系统通常具有非常大的尺寸和非常高的复杂度，因此要对其进行全系统测试代价非常高昂。因此要在实际调试前完成这项工作的可能性非常小。这将导致只有在设备已经安装到船舶上后才能第一次进行子系统间接口的测试。因此，通常只有在此时才会发现各种漏洞和不兼容情况，而在确保不对其它和交货相关的进程造成严重影响的情况下几乎没有时间进行故障诊断。而IMS 测试实验室已经包含有相同的关键设备，并且采用和实际装船情况一样的连接，因此可以在系统装船以前就对这些系统进行测试和改进，而不会对其它交付进程造成影响。这可以使ABB 具有最佳的交付质量并确保安装后系统的安全性和完全可操作性。
通过实验室内将底层保护和控制设备连接到高层电力管理系统（PMS）的所有关键接口和推进控制单元（PCU），在销售和工程早期阶段就可以和客户一起对整个系统进行完整测试和评估。这可以使客户更好地参与设计，并进一步减少客户和ABB 的学习时间。通过和客户在IMS 试验平台上一起工作，ABB 可以和客户一起迭代确定客户需求及超过这些需求要求的最佳解决方案。在这种情况下，客户可以在ABB 的帮助下真正了解其面临的问题，而ABB 则可以在客户的帮助下提高最佳的解决方案。
除了测试交付项目外，IMS 试验平台还将被用于开发新技术。新技术，例如变速引擎、全电船舶上的能源存储和燃料电池，都可以通过试验平台开发和进行全面验证，实现更多的标准化产品接口，从而进一步提高质量。这甚至可以加快造船进程，缩短ABB 产品和客户最终系统的上市时间。
IMS 平台半实物仿真
IMS 电气系统试验平台是基于半实物（HIL）仿真技术的试验台。半实物仿真技术是可以用于开发和测试复杂电力系统的实时仿真技术。在该技术中，实时HIL 仿真器被用于创建电力状态虚拟模型，从而可以连接真实的电力电子控制器和电力保护设备，使之相互作用。由于发电和耗电部件（例如引擎、发电机、电机和变频器等）的电气和机械动态特性可以被精确建模，虚拟电力模型可以包含有这些部件。另一方面，连接到仿真器的真实设备为包含控制逻辑的控制器（例如保护继电器和电力电子控制器）。对不同状态（例如电网故障）下 的软硬件进行分析对实现最优的系统性能、可靠性、安全性和效率有重要作用。设备如同其在船上一样通过硬连线I/O 和现场总线（例如Modbus TCP、IEC61850 GOOSE 和MMS）连接到仿真器。仿真器和真实设备一起组成了仿真回路，可以用于测试复杂系统在正常和故障状态下的操作。
从试验平台获取的数据会定期和从真实船舶上获取的数据进行比对。这确保了从试验平台获取的数据的有效性，并且和从船载实际系统获取的数据相差无几。这给ABB 及其客户提供了一个高效和有价值的试验环境，使他们可以了解全软件仿真模型不能提供的硬件特性。
IMS 电气系统试验平台
IMS 电气系统试验台包含了ABB 船用动力装置产品的所有关键部件。试验台为测试和验证ABB 船用产品中不同智能设备的所有控制和保护功能提供了手段。和传统的纯仿真试验方法相比，用户可以通过该试验台了解系统性能的软件和硬件特性。
IMS 实验室的电气系统部分如图2 所示，包含了测试传统交流系统和船载直流电网产品所需的设备。这些设备包括ABB 最新一代保护继电器（Relion615、Relion620 和Relion630）、AC800M 控制单元、ACS880 控制单元、UNIR EC 控制单元、Unitrol1020 自动调压器和HIL 仿真设备。交流系统ABB 设备HIL 试验的总体思路如图3 所示。通过不同的设备配置可以测试不同的产品系统。
IMS 电气系统试验台ABB 船用交流配电系统常规配置如图3 所示。在该配置中， 最上面为真实的PMS，用于控制仿真模型中的虚拟柴油机。PMS 通过IEC61850 GOOSE 协议和主配电盘组件（保护继电器）通信。使用真实Unitrol1020 自动调压器调节虚拟发电机的电压。主配电盘为完整的真实和虚拟继电器组合模型。试验平台可以同时连接多达7 个真实保护继电器，足够测试大多数不同的系统。而虚拟继电器的加入则非常有趣，例如在故障状态下可以了解系统其它部分是如何对故障做出响应的。继续往下，为试验台包含的用于控制虚拟变频器和推进电机的真实ACS880 驱动控制器。真实PCU 为驱动控制器提供参考。PCU 和PMS 都直接连接到其它的IMS 实验室设备，例如RCS 和自动化系统，正如它们在真实船舶上做的那样。
为了更形象的说明试验台是如何工作的，举例如下：当一侧电网发生严重故障时整个电网被迫中断运行。一旦保护继电器探测到该故障，它们将断开故障点周边的断路器以尝试隔离故障点。它们通过IEC61850GOOSE 总线通知PMS 和PC-U 分别减少发电量和耗电量。一旦受影响的电网断电，其将不会在通电直至故障被清除，而保护继电器将获取这一清除信息。一旦故障清除，发电机将被重新启动，原先的故障电网将被同步并接入其它的健康电网中。第二个推进电机将再次启动，整个系统将在此完全运行。在该场景中，采用和真实船舶一样的控制器及通信协议对PMS、PC-U 和保护设备的功能进行了全面测试，从而使客户对系统更有信心。
ABB 团队可以采用同样的配置对各种情景和海况进行试验，以便在将真实系统安装到船上前验证ABB 船舶系统的无缝操作。其中一些测试情景包括电网故障和故障恢复顺序、测试高流量下通信网络的性能和稳定性、电网组件的最佳调整及新技术的设计和测试。通过在系统设计早期阶段实施所有这些不同的测试，ABB 可以提高系统的可靠性、安全性和效率，从而确保交付系统具有最优的质量。