现场总线的智能照明控制系统分析与应用

【摘要】：科学技术的发展使得照明控制的方法不断发生改变，近年来照明控制系统大多在现场总线的基础上实现智能控制的，而总线的类型与技术又是多种多样的。文中将对照明控制的主要实现方式进行简要分析，然后探究基于现场总线的智能照明控制系统的基本内容，最后提出可用于钾能照明控制系统的总线类型及其通信协议。

【关键词】：现场总线；智能照明控制系统；分析；应用；

0引言

照明控制系统越来越向着自动化与智能化的方向发展，其灵活性与精度越来越高，从DDC(直接数字控制)、DCS(集散控制系统)到FCS(现场总线控制系统)，系统的网络化程度不断增强，逐步实现了控制系统与网络系统的统一自控，对基于现场总线的智能照明控制系统的研究有着重要的现实意义。

1照明控制的主要实现方式

1.1传统式

传统式的照明控制大多为手动控制，回路系统中的通断控制主要通过手动开关完成，也就是说灯具的开关以手动形式实现，光度的调节也要根据对回路电压的调节实现，其调节元件为手动形式。与其它方式相比，传统方式具有直观、有效、简单等优势，但是由于对手T操作的依赖性过强，系统呈现出较强的分散性，管理的效率较低，自动化水平不高，无法适应当前社会的高效率需求。

1.2自动式

DDC技术是A动照明控制的主要技术依托，控制中心将开或关的信号发出，然后对灯具实施遥控，供电回路内部的接触器均由自接数字器实现控制。与传统的照明控制相比，自动式具有控制集中性强、管理效果强等优势，自动化特征明显。其局限在于照明设备与控制器之间以点对点的形式连接，无法有效调光。

1.3智能式

智能照明控制系统的产生与应用得益于现代控制技术、网络通信技术以及计算机技术，照明设备可以根据用途、室内外亮度的变化、时间的变化等条件而自动进行调控，同时系统内的灯具能够受到统一且集中的监控与管理。在这种控制系统的支持F，人们生活与工作环境的舒适度将极大地的增加；同时智能控制系统町以脱离楼字设备运行，并根据现实需求调整场景。

2基于现场总线的智能照明控制系统的基本内容

无论是传统式还是自动式的照明控制系统，均采取点对点的方式进行连接，每个控制点都与一根控制线相连，这种情况导致线路中的电缆数量极多，施T难度较大，极易造成人力、物力、财力上的浪费，如果需要根据现实需求调整控制方法，整个线路都需要进行整改。而在以现场总线为基础的控制系统中，控制箱或照明开关作为网络节点存在于现场总线当中，现场总线发挥着枢纽的作用，无论是开关灯信号、控制信号还是电量信号，都要依托现场总线实现通信。在控制系统中，网络主机等监控节点能够对系统中的设备予以必要的检测与控制。智能照明控制系统中的主要节点包括智能继电器、智能调光器、智能开关、智能主机、上位Pc机等，其它的节点可能还包括图像采集设备、声音采集设备、照度传感器等。各个节点都具备CPU，以实现对存储、通讯、故障诊断等功能。

3可用于智能照明控制系统的总线类型及通信协议

3.1 C—bus

C—bus属于两线制的封闭总线协议，包括两个双绞线，由奇胜公司推出，一对线上既要实现对总线设备信息的传输，义要实现供电(DCI5V—Dc36V)，在C—bus总线中，总线设备可以不借助中央控制器而直接进行通讯。其传输协议是CSMA／CD，基本单位为子网，拓扑结构有三种，一是总线形、二是树形、三是星形。每个子网内部可以容纳控制回路225个或单元100个，其传输距离可以达到1000米，而通信速率则可以达到9．6kbps。湖北仙桃体育馆就应用的该协议进行照明设计，智能控制效果良好。

3.2 i—bus

i—bus以欧洲安装总线的标准EIB为基础，属于两线网络。欧洲大部分家庭或者楼宇均按照EIB标准设计自动化控制系统。ElBA组织主要负责管理EIB协议，该组织具有明显的非盈利性与中立性，制造厂商只要向ElBA组织申请并同意遵守该协议就可以生产出相关产品。

3.3 Dynet

Dynet系统通过Dlight软件进行控制，为四线制协议，包含双绞线两对，其巾一对双绞线负责为设备提供电源(DC12V)，另一对则负责对设备信息的传输。为了做好全面的准备，在进行总线安装时一般建议应用5类线，除4对双绞线外，多余的线留存备用。Dynet这种传输议以RS485四线制为基础，拓扑结构仅有总线形一种，主网与子网(64个)之间的连接主要通过网桥来实现，而子网又与设备单元进行连接，设备单元的数量也是64个。在该系统中，主网的传输速率至多为57．6kbps，而子网则为96kbps。

3.4 DALL

DALL为数字化可寻址调光接口，该协议被纳入到1EC60929标准当中(1994年)，自此以后，国际上的相关制造商，如夹具商、灯具商、芯片商等都对其予以了极大的支持与认可。飞利浦公司于1999年完善了该协议的部分内容，同时也在该协议的基础上制造出了智能灯具产品。在DALL基础上设计出的控制系统具有简洁、结构清晰的主要特征，室内所需的高性能照明与智能照明都能够在该协议的基础上实现。其功能包括状态显示、场景、调光、开关等，镇流器为系统中的受控对象。

3.5 HBS

HBS也叫做家庭总线系统，日本企业率先提出这一协议，该协议能够实现电话、照明设备、视频、音频等装置之间的相互连接，利用同轴电缆或双绞线实现这一协议的内容，实现家用电器的自动化与综合化HBS协议也对远程服务的内容进行了综合考虑，包括家庭内部的远程教学、远程医疗以及购物等。该协议可以通过专用总线实现埘简单模拟量与电器开关量的控制，其优势在于风险低、抗干扰性强、成本低、反应快等。

3.6 DMX512

DMX512这…协议为数字多路复用协议，既不是国家标准也不是行业标准，它由USITT提出，该协议最初用于对剧场或舞台的控制器与调光器进行兼容处理。优势在于实用性强、操作简单，因此国际上的很多厂商都认可这一协议。在设计或生产数字调光设备时，国内也越来越关注DMX512这一协议的应用。无论是剧场、舞台，还是演播室使用的凋光器等设备，都可以在该协议系统的支持下开展数字化控制，在主从式控制系统中该协议的作用更为突出，该协议具有可靠性高、操作简单、信息通路通畅等显著特点。

3.7 X一10

X一10协议广泛应用与北美地区，它依托电力线载波技术进行控制，具有较高的实用性。其传输工作是否可以顺利展开主要依赖于120kHz脉冲信号，当电力信号从零点处通过时观察脉冲信号是否产生，然后确定信号能够进行传输。在传输的过程中，1110为信号帧头所显示的以真值形式存在的标识符，而其它的信号于交流点中进行传送，在零相位以补码或真值的形式存在。该协议的优势在于使用便捷、可适用于改建项目。

4 结语

智能照明控制系统是科技发展的产物，与传统的照明控制设计相比，依现场总线为基础的照明控制系统具有较强的优势，使用便捷、适应性强，系统内的灯具能够受到统一且集中的监控与管理。当前市场上的相关协议种类极多，如C—bus、i—bus、Dynet、DALL、HBS、DMX512、X一10等，虽然种类繁多、优势显著，但是各协议适用的环境与条件存在一定的差异，为了扩大系统的应用范围，应当制定统一的行业标准与相关规范。

参考文献

[1]陈世栋，樊霁，曹宇，等．基于DevieeNet总线的智能照明控制器设计[J].照明工程学报，2016(03)．

[2]赵运婷，贾文民．智能楼宇DDC照明控制系统设计[J].电脑知识与技术，2016(07)．

[3]冯国柱，吕伟，段宏全，于跃，林彤．火电厂总线式智能照明节能控制系统开发及应用[J].内蒙古电力技术，2015(s2)．

[4]樊轩睿.工业照明系统中嵌入式智能网关的研究与应用[D].大连理工大学，2015．

[5]孔祥春，陈晓阳．基于CAN总线的LED智能控制系统在隧道照明中的应用研究[J]．公路交通技术，2014(O4)．

[6]孔雅．基于CAN总线的隧道照明系统的研究[D].河北工业大学，2014．

[7]黄晓廷．基于 KNX协议 的智能灯控系统的研究与实现[D].上海交通大学，2014．