淺談現場總線的智能照明系統分析與應用研究

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】：科學技術的發展使得照明控制的方法不斷發生改變，近年來照明控制系統大多在現場總線的基礎上實現智能控制的，而總線的類型與技術又是多種多樣的。文中將對照明控制的主要實現方式進行簡要分析，然后探究基于現場總線的智能照明控制系統的基本內容，*后提出可用于鉀能照明控制系統的總線類型及其通信協議。

【關鍵詞】：現場總線；智能照明控制系統；分析；應用；

0引言

照明控制系統越來越向著自動化與智能化的方向發展，其靈活性與精度越來越高，從DDC(直接數字控制)、DCS(集散控制系統)到FCS(現場總線控制系統)，系統的網絡化程度不斷增強，逐步實現了控制系統與網絡系統的統一自控，對基于現場總線的智能照明控制系統的研究有著重要的現實意義。

1照明控制的主要實現方式

1.1傳統式

傳統式的照明控制大多為手動控制，回路系統中的通斷控制主要通過手動開關完成，也就是說燈具的開關以手動形式實現，光度的調節也要根據對回路電壓的調節實現，其調節元件為手動形式。與其它方式相比，傳統方式具有直觀、有效、簡單等優勢，但是由于對手T操作的依賴性過強，系統呈現出較強的分散性，管理的效率較低，自動化水平不高，無法適應當前社會的高效率需求。

1.2自動式

DDC技術是A動照明控制的主要技術依托，控制中心將開或關的信號發出，然后對燈具實施遙控，供電回路內部的接觸器均由自接數字器實現控制。與傳統的照明控制相比，自動式具有控制集中性強、管理效果強等優勢，自動化特征明顯。其局限在于照明設備與控制器之間以點對點的形式連接，無法有效調光。

1.3智能式

智能照明控制系統的產生與應用得益于現代控制技術、網絡通信技術以及計算機技術，照明設備可以根據用途、室內外亮度的變化、時間的變化等條件而自動進行調控，同時系統內的燈具能夠受到統一且集中的監控與管理。在這種控制系統的支持F，人們生活與工作環境的舒適度將很大地的增加；同時智能控制系統町以脫離樓字設備運行，并根據現實需求調整場景。

2基于現場總線的智能照明控制系統的基本內容

無論是傳統式還是自動式的照明控制系統，均采取點對點的方式進行連接，每個控制點都與一根控制線相連，這種情況導致線路中的電纜數量很多，施T難度很大，容易造成人力、物力、財力上的浪費，如果需要根據現實需求調整控制方法，整個線路都需要進行整改。而在以現場總線為基礎的控制系統中，控制箱或照明開關作為網絡節點存在于現場總線當中，現場總線發揮著樞紐的作用，無論是開關燈信號、控制信號還是電量信號，都要依托現場總線實現通信。在控制系統中，網絡主機等監控節點能夠對系統中的設備予以必要的檢測與控制。智能照明控制系統中的主要節點包括智能繼電器、智能調光器、智能開關、智能主機、上位Pc機等，其它的節點可能還包括圖像采集設備、聲音采集設備、照度傳感器等。各個節點都具備CPU，以實現對存儲、通訊、故障診斷等功能。

3可用于智能照明控制系統的總線類型及通信協議

3.1C—bus

C—bus屬于兩線制的封閉總線協議，包括兩個雙絞線，由奇勝公司推出，一對線上既要實現對總線設備信息的傳輸，義要實現供電(DCI5V—Dc36V)，在C—bus總線中，總線設備可以不借助中央控制器而直接進行通訊。其傳輸協議是CSMA／CD，基本單位為子網，拓撲結構有三種，一是總線形、二是樹形、三是星形。每個子網內部可以容納控制回路225個或單元100個，其傳輸距離可以達到1000米，而通信速率則可以達到9．6kbps。湖北仙桃體育館就應用的該協議進行照明設計，智能控制效果良好。

3.2i—bus

i—bus以歐洲安裝總線的標準EIB為基礎，屬于兩線網絡。歐洲大部分家庭或者樓宇均按照EIB標準設計自動化控制系統。ElBA組織主要負責管理EIB協議，該組織具有明顯的非盈利性與中立性，制造廠商只要向ElBA組織申請并同意遵守該協議就可以生產出相關產品。

3.3Dynet

Dynet系統通過Dlight軟件進行控制，為四線制協議，包含雙絞線兩對，其巾一對雙絞線負責為設備提供電源(DC12V)，另一對則負責對設備信息的傳輸。為了做好全面的準備，在進行總線安裝時一般建議應用5類線，除4對雙絞線外，多余的線留存備用。Dynet這種傳輸議以RS485四線制為基礎，拓撲結構僅有總線形一種，主網與子網(64個)之間的連接主要通過網橋來實現，而子網又與設備單元進行連接，設備單元的數量也是64個。在該系統中，主網的傳輸速率至多為57．6kbps，而子網則為96kbps。

3.4DALL

DALL為數字化可尋址調光接口，該協議被納入到1EC60929標準當中(1994年)，自此以后，國際上的相關制造商，如夾具商、燈具商、芯片商等都對其予以了很大的支持與認可。飛利浦公司于1999年完善了該協議的部分內容，同時也在該協議的基礎上制造出了智能燈具產品。在DALL基礎上設計出的控制系統具有簡潔、結構清晰的主要特征，室內所需的高性能照明與智能照明都能夠在該協議的基礎上實現。其功能包括狀態顯示、場景、調光、開關等，鎮流器為系統中的受控對象。

3.5HBS

HBS也叫做家庭總線系統，日本企業率先提出這一協議，該協議能夠實現電話、照明設備、視頻、音頻等裝置之間的相互連接，利用同軸電纜或雙絞線實現這一協議的內容，實現家用電器的自動化與綜合化HBS協議也對遠程服務的內容進行了綜合考慮，包括家庭內部的遠程教學、遠程醫療以及購物等。該協議可以通過專用總線實現塒簡單模擬量與電器開關量的控制，其優勢在于風險低、抗干擾性強、成本低、反應快等。

3.6DMX512

DMX512這…協議為數字多路復用協議，既不是國家標準也不是行業標準，它由USITT提出，該協議*初用于對劇場或舞臺的控制器與調光器進行兼容處理。優勢在于實用性強、操作簡單，因此國際上的很多廠商都認可這一協議。在設計或生產數字調光設備時，國內也越來越關注DMX512這一協議的應用。無論是劇場、舞臺，還是演播室使用的凋光器等設備，都可以在該協議系統的支持下開展數字化控制，在主從式控制系統中該協議的作用更為突出，該協議具有可靠性高、操作簡單、信息通路通暢等顯著特點。

3.7X一10

X一10協議廣泛應用與北美地區，它依托電力線載波技術進行控制，具有較高的實用性。其傳輸工作是否可以順利展開主要依賴于120kHz脈沖信號，當電力信號從零點處通過時觀察脈沖信號是否產生，然后確定信號能夠進行傳輸。在傳輸的過程中，1110為信號幀頭所顯示的以真值形式存在的標識符，而其它的信號于交流點中進行傳送，在零相位以補碼或真值的形式存在。該協議的優勢在于使用便捷、可適用于改建項目。

4安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語

智能照明控制系統是科技發展的產物，與傳統的照明控制設計相比，依現場總線為基礎的照明控制系統具有較強的優勢，使用便捷、適應性強，系統內的燈具能夠受到統一且集中的監控與管理。當前市場上的相關協議種類很多，如C—bus、i—bus、Dynet、DALL、HBS、DMX512、X一10等，雖然種類繁多、優勢顯著，但是各協議適用的環境與條件存在一定的差異，為了擴大系統的應用范圍，應當制定統一的行業標準與相關規范。

參考文獻

[1]陳世棟，樊霽，曹宇，等．基于DevieeNet總線的智能照明控制器設計[J].照明工程學報，2016(03)．

[2]趙運婷，賈文民．智能樓宇DDC照明控制系統設計[J].電腦知識與技術，2016(07)．

[3]馮國柱，呂偉，段宏全，于躍，林彤．火電廠總線式智能照明節能控制系統開發及應用[J].內蒙古電力技術，2015(s2)．

[4]樊軒睿.工業照明系統中嵌入式智能網關的研究與應用[D].大連理工大學，2015．

[5]孔祥春，陳曉陽．基于CAN總線的LED智能控制系統在隧道照明中的應用研究[J]．公路交通技術，2014(O4)．

[6]孔雅．基于CAN總線的隧道照明系統的研究[D].河北工業大學，2014．

[7]黃曉廷．基于KNX協議的智能燈控系統的研究與實現[D].上海交通大學，2014．

[8]羅杰.基于現場總線的智能照明控制系統分析與應用

[9]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05．

審核編輯 黃宇