基于现场总线的智能照明控制系统分析与应用毕业设计（论文）.doc

　 基于现场总线的智能照明控制系统分析与应用 发布日期:2006-04-18　浏览数:219 作者:邹吉平 来源:灯与照明  一、引言 计算机从它产生的那天就开始了在自动控制系统中的应用。早在20世纪60年代，为了提高控制精度和灵活性，人们提出了直接数字控制（DDC）；进入20世纪90年代后，随着计算机网络技术的迅速发展并迅速在控制系统中得到应用，即集散控制（DCS）很快占领了工业控制领域的主导地位；在20世纪80年代末期，为了实现DCS系统与其低层控制器、传感器的通信，出现了现场总线技术（FieldBus），它是把单个分散的控制或测量设备变成网络节点，以现场总线网络为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。现场总线适应了工业控制向分散化、网络化、智能化方向的发展，一经产生变成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。 二、照明控制 对照明设备而言，照明控制可分为开关控制和调光控制。在照明设计中，合理和正确地选用照明控制方式是实现照明艺术性和舒适性的有效手段，是节约能源的有效措施。照明控制方式多种多样，按其实现方式大致可分为以下几种。 （一）传统照明控制方式 传统照明控制方式主要以手动控制为主，依靠供电回路中的手动开关来控制回路的通断，实现灯具的开关控制；利用供电回路中的手动调节元件来调节回路的电压实现调光控制。这种传统方式相对简单、有效、直观，但它过多依赖手工操作。整个系统相对分散，无法实现有效地管理，其适时性和自动化程度太低。 （二）自动照明控制方式 这种控制方式利用直接数字控制（DDC）技术来遥控灯具的开关，通常是控制中心发出信号，通过直接数字控制器来控制供电回路中接触器的分合，从而控制供电回路的通断，实现灯具开关控制。采用该种方式，解决了传统控制方式的相对分散和无法有效管理等问题，实现了照明控制的自动化，但却无法实现调光控制功能，有很大的局限性。 （三）智能照明控制方式 20世纪90年代初，随着计算机技术和网络技术的飞速发展，办公自动化、楼宇自动化、家庭自动化的出现，人们对照明控制提出了更高的要求，从而产生了智能照明控制方式。所谓智能照明控制，就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内外亮度或该区域的用途来自动控制照明设备，并能够实现集中统一管理与监控的功能，并结合现代照明技术、照明艺术，科学的管理照明设备，让人们在一个不仅在照明技术参数指标方面应达到标准的要求，而且舒适、明亮并富有艺术魅力的照明环境里工作和生活。智能照明控制是楼宇自动化系统的一个子系统，可以不再依赖于楼宇设备自动管理系统而独立运行。它不仅可以实现开关控制和调光控制，还可以预设许多灯光场景，根据时间、场所的功能、室内外照度自动调整场景。 从智能照明控制系统的组成方式看，主要有总线型、电力线载波型、无线网络型等。例如在市场中的i-bus总线、邦奇Dynet总线、Philips的DALI总线、日本松下的HBS总线、以及X-10的电力线载波协议等等。现把国外几家公司的产品比较如下，见表1。 三、基于现场总线的智能照明控制 传统照明控制方式和基于DDC的自动照明控制方式都是采用“点对点”的连线方式，即一个控制点连接一根控制线。这样浪费很多电缆，施工安装复杂，如果要更改控制方式，就必须重新改线路。如果把照明线路中的开关或控制箱作为现场总线中的一个网络节点，然后通过现场总线这个枢纽组成网络，所有的控制信号、开关灯的状态信号以及采集的电量信号都通过现场总线网络进行通信，这样，网络出现的澳大利亚奇胜C-BUS总线、美国ABB公司中的监控节点（如：智能主机）可以控制和检测网络中所有设备的运行状态。其网络拓扑见图1。 图1　基于现场总线的智能照明系统网络拓扑图 四、智能照明控制的几种现场总线介绍 （一）C-Bus总线 C-Bus即ClipsalBus的简称，是奇胜（Clipsal）公司的总线协议，采用两线制双绞线，即一对线上既提供总线设备工作电源（15 VDC～36VDC），又传输总线设备信息，总线设备之间直接通讯，无须通过中央控制器。C-Bus的传输协议为CSMA/CD，通信速率为916Kb/s，可设成线形、星形或树形拓扑结构，但不支持环网结构。子网为基本单位，每个子网最多容纳100个单元或者255个控制回路，最大传输距离为1000m。 （二）Dynet总线 Dynet是邦奇（Dynalite）公司面向照明系统的封闭控制总线协议。Dynalite系统采用4线制两对双绞线，即一对双绞线提供DC12V总线设备工作电源，另一对双绞线用于传输总线设备信息。安装时推荐使用五类线（四对双绞线）作为传输介质，没有用到的线可以作为备用。Dynet是一种基于RS485四线制的传输协议，只支持线形网络拓扑结构，主网可通过网桥连接64个子网