基于C-Bus總線的照明開(kāi)關(guān)及調(diào)光控制

楊廣華，薛鶴飛，郎斯喆，張健珩，張建彤，付賢松

(天津工業(yè)大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300387)

1 C-Bus智能照明控制系統(tǒng)

隨著人們?cè)谏钪泄?jié)能意識(shí)和對(duì)舒適性要求的提高，智能照明控制系統(tǒng)在各種公共建筑以及一些家庭中得到越來(lái)越多地應(yīng)用，尤其在智能和綠色建筑中更是不可或缺。當(dāng)前常用的照明控制系統(tǒng)均基于現(xiàn)場(chǎng)總線(FCS)技術(shù)，按協(xié)議的開(kāi)放性可分為封閉、開(kāi)放協(xié)議兩類(lèi)。封閉協(xié)議有Bus(如C-Bus、i-Bus)和Dynet兩種，開(kāi)放協(xié)議有EIB、DALI、X-10和HBS[1-8]。

作為控制總線代表之一的C-Bus系統(tǒng)是一個(gè)分布式、總線型的智能控制系統(tǒng)，主要用于照明系統(tǒng)的控制，也可用于與消防、保安、門(mén)禁等系統(tǒng)、空調(diào)、窗簾、投影儀、電動(dòng)幕布等設(shè)備聯(lián)動(dòng)。 C-Bus系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)白熾燈、日光燈、節(jié)能燈、石英燈等多種光源調(diào)光，可以完成各種場(chǎng)合的燈光進(jìn)行控制，進(jìn)而滿(mǎn)足復(fù)雜環(huán)境對(duì)照明的要求。一個(gè)C-Bus系統(tǒng)是由信號(hào)輸入、控制單元及系統(tǒng)主機(jī)三部分組成。信號(hào)輸入是將外界控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)信號(hào)，包括各類(lèi)控制面板或觸摸屏、智能傳感器、遙控器等；控制單元執(zhí)行系統(tǒng)命令實(shí)現(xiàn)照明控制，包括各類(lèi)控制模塊、調(diào)光模塊等；系統(tǒng)主機(jī)包括監(jiān)控軟件及通信接口等。C-Bus系統(tǒng)通過(guò)控制總線將所有單元器件連接成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元均設(shè)置唯一的單元地址并用軟件設(shè)定其功能，輸入單元通過(guò)群組地址和輸出組件建立對(duì)應(yīng)聯(lián)系，通過(guò)輸出單元控制各回路負(fù)載。當(dāng)有輸入時(shí)，輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)镃-Bus信號(hào)在C-Bus系統(tǒng)總線上廣播，所有的輸出單元接收并做出判斷，控制相應(yīng)回路輸出[9-11]。

圖1 C-Bus智能照明控制系統(tǒng)框架圖Fig.1 Frame diagram of C-Bus intelligent lighting control system

許多學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)C-Bus系統(tǒng)進(jìn)行了較多的研究和應(yīng)用，目前C-Bus系統(tǒng)已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、酒店、校園照明、辦公寫(xiě)字樓宇、博覽中心、會(huì)展中心等對(duì)照明控制要求較高的環(huán)境中有了大量的實(shí)際應(yīng)用案例，運(yùn)行情況良好。學(xué)習(xí)和研究C-Bus智能照明控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)以智慧城市為主要目標(biāo)的智能照明控制有著重要的實(shí)際意義[12-19]。

2 實(shí)踐環(huán)境及系統(tǒng)

2.1 照明空間設(shè)計(jì)

為加強(qiáng)對(duì)智能照明控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和掌握，天津工業(yè)大學(xué)光源與照明實(shí)驗(yàn)室建設(shè)了基于C-Bus智能照明控制系統(tǒng)的可移動(dòng)多功能“智能生活空間”。此設(shè)施由兩個(gè)房間組成，每個(gè)房間設(shè)計(jì)高度2.8m，長(zhǎng)×寬為4m×3m，如果需要可隨意進(jìn)行擴(kuò)充，接地支撐柱安裝帶閘滾輪，便于房間移動(dòng)及固定。房間四周懸掛有遮光布簾，隨時(shí)可拉開(kāi)或遮擋。四周還可安裝多孔金屬板，以便于安放軌道及其它實(shí)驗(yàn)控制設(shè)備。頂部裝有小孔金屬絲網(wǎng)，方便安裝相關(guān)燈具。整個(gè)房間為鋁合金結(jié)構(gòu)，配有接地導(dǎo)線，加強(qiáng)安全防護(hù)。房間的設(shè)計(jì)制造為照明實(shí)踐的開(kāi)展提供了極大的便利，保證了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和科學(xué)性，如圖2所示。

圖2 智能生活空間Fig.2 Smart living space

2.2 C-Bus照明系統(tǒng)使用的軟件及硬件單元

在應(yīng)用中使用C-BusToolkit 1.11.12照明控制系統(tǒng)，以進(jìn)行硬件控制及代碼實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意在進(jìn)行編程前，要連接上網(wǎng)絡(luò)并選擇正確的接口。連接好燈具、控制線路及相應(yīng)單元后，反復(fù)進(jìn)行檢查以確保正確，并注意用電安全。之后打開(kāi)軟件單擊OPEN Network，連接C-Bus網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行線路硬件掃描，確認(rèn)所使用的硬件單元，并上傳到當(dāng)前應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)中，就可根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行編程控制設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 C-BusToolkit工作窗口Fig.3 C-Bus Toolkit working windon

為完成照明燈具的開(kāi)關(guān)、調(diào)光、亮度檢測(cè)及人體檢測(cè)控制實(shí)驗(yàn)，在其中主要分別使用了以下硬件單元：5500PCU、NEO系列8Key面板編程、4路2A調(diào)光器L5504D2A、90度室內(nèi)紅外傳感器E5751L、室內(nèi)型亮度傳感器E5031PE等。燈具選擇40W普通照明用白熾燈。

3 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 開(kāi)關(guān)控制

由于需要使用開(kāi)關(guān)面板對(duì)相關(guān)單元進(jìn)行控制，所以這里主要對(duì)開(kāi)關(guān)面板單元和繼電器單元進(jìn)行編程控制。在完成網(wǎng)絡(luò)連接后單擊Units開(kāi)始進(jìn)行編程，首先對(duì)智能繼電器進(jìn)行編程，雙擊打開(kāi)繼電器的編輯界面。單擊在窗口中上側(cè)Channel后的“+”號(hào)選擇設(shè)置通道組地址，控制組地址的范圍設(shè)定為0-255，如圖4(a)所示。

圖4 編程控制Fig.4 Programming control

第一個(gè)通道channel 1的組地址(Group address)定義為000，可以寫(xiě)漢字，但建議寫(xiě)英文數(shù)字，這里為1AL-P1。單擊OK確認(rèn)。同理，第二個(gè)通道的組地址定義為001，如果想修改可以點(diǎn)擊下拉進(jìn)行重新選擇，描述為1AL-P2。后面的幾個(gè)通道依次編號(hào)，然后單擊OK保存程序，等待數(shù)據(jù)下傳完畢，這樣就完成對(duì)繼電器模塊的編程如圖4(b)所示。

接著對(duì)NEO系列8Key面板編程。選中8Key面板單元，單擊進(jìn)入編輯界面，如果用Key1對(duì)應(yīng)繼電器的第一個(gè)組地址，可點(diǎn)擊下拉箭頭選擇1AL-P1。注意此時(shí)功能Function 變成on/off，即開(kāi)關(guān)功能。若需要修改功能，點(diǎn)擊下拉箭頭選擇其它功能，類(lèi)似的Key2控制第二個(gè)通道，Key3控制第三個(gè)通道，Key4控制第4個(gè)通道，完成控制面板編程后，單擊OK，保存程序及下載。最終完成工作,實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)通道的開(kāi)關(guān)控制功能，此時(shí)可以用8Key 開(kāi)關(guān)控制對(duì)應(yīng)繼電器通道上的燈具或其他設(shè)備的通斷。實(shí)驗(yàn)控制結(jié)果如圖5所示。

圖5 開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈的控制Fig.5 Switch to achieve the control of the lights

3.2 調(diào)光控制

實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制需要用到的硬件為4路2A調(diào)光器L5504D2A和Neo系列4路可編程控制面板E5084NL。編程前選擇對(duì)應(yīng)的接口及連接上C-Bus network，接口單元為5500PCU。首先對(duì)調(diào)光器進(jìn)行編程。該模塊單元已經(jīng)加入且匹配好，選調(diào)光器點(diǎn)擊進(jìn)入編輯界面。單擊第一通道的+號(hào)進(jìn)行設(shè)置定義組地址。同樣設(shè)置第二通道，完成后單擊OK保存程序，等待下傳完畢如圖6所示。

圖6 對(duì)第一通道設(shè)置Fig.6 Set for the first channel

接下來(lái)對(duì)4Key調(diào)光控制面板進(jìn)行編程。設(shè)Key1對(duì)應(yīng)第一通道的調(diào)光，Key2對(duì)應(yīng)第二通道的調(diào)光。調(diào)光需要選擇Function中的Dimmer選項(xiàng)，如圖6(b)所示。旁邊出現(xiàn)一個(gè)復(fù)選框，單擊進(jìn)行編輯，如果是調(diào)光器功能需要選Memory，否則選另一個(gè)。Dimmer表示短按此按鈕，可以進(jìn)行對(duì)燈具的開(kāi)關(guān)控制，長(zhǎng)按進(jìn)行調(diào)光控制。同樣對(duì)Key2選擇同樣的功能，這樣就能實(shí)現(xiàn)Key 1和Key 2對(duì)同一個(gè)通道的控制。實(shí)驗(yàn)控制結(jié)果如圖7所示。

圖7 工作對(duì)比Fig.7 Working contrast

4 結(jié)論

除了對(duì)照明燈具實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)和調(diào)光控制以外，C-Bus總線系統(tǒng)還有著許多其它功能，包括組網(wǎng)、遠(yuǎn)程控制、窗簾、聲音、燈光等。在設(shè)計(jì)及應(yīng)用過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)C-Bus系統(tǒng)有非常強(qiáng)大的功能應(yīng)用，線路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、安裝方便、易于維護(hù)，缺點(diǎn)是成本較高。如高檔寫(xiě)字樓、會(huì)議室、酒店、大型車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、會(huì)展中心、體育場(chǎng)等很多場(chǎng)所都可以利用C-Bus系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制，在不同應(yīng)用場(chǎng)所還需要有不同的控制方案、代碼編寫(xiě)及場(chǎng)景設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代智慧城市的迅速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)生活的盛行，如C-Bus等總線智能控制系統(tǒng)也將為綠色節(jié)能智能化的照明及家居控制做出重要貢獻(xiàn)，期待我們的生活變得越來(lái)越美好。在此一并感謝奇勝公司技術(shù)服務(wù)人員的大力支持。

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