一種基于DDC的照明控制系統(tǒng)裝置

陳小榮, 黃 蓉

(北京電子科技職業(yè)學(xué)院 自動化工程學(xué)院, 北京 100176)

一種基于DDC的照明控制系統(tǒng)裝置

陳小榮, 黃 蓉

(北京電子科技職業(yè)學(xué)院 自動化工程學(xué)院, 北京 100176)

設(shè)計出了一個照明控制系統(tǒng)裝置,實現(xiàn)了對實驗室內(nèi)各照明燈組的現(xiàn)場/遠(yuǎn)程、手動/自動控制,可以對照明燈組的狀態(tài)進(jìn)行集中控制,并且可根據(jù)室內(nèi)自然光照度自動開關(guān)照明燈具,直接數(shù)字控制器(DDC)采用西門子PXC24,軟件采用西門子樓控管理平臺軟件Insight3.8。

照明控制系統(tǒng)； 直接數(shù)字控制器； 樓控管理平臺軟件

本文采用直接數(shù)字控制器(direct digital controller,DDC),設(shè)計開發(fā)出一種基于485總線的照明控制系統(tǒng),系統(tǒng)可控制燈光回路連續(xù)調(diào)光或開關(guān),接入各種傳感器對燈光進(jìn)行自動控制。

1 照明控制系統(tǒng)裝置總體設(shè)計

照明控制系統(tǒng)裝置設(shè)計了室內(nèi)一般房間照明、會議室照明、公共區(qū)域照明和室外景觀照明。要求通過光照度傳感器檢測室外光線強(qiáng)弱,實現(xiàn)對會議室內(nèi)照明燈具的自動調(diào)光控制；通過被動紅外探測器檢測人體動靜活動,實現(xiàn)對公共區(qū)域內(nèi)照明燈具的自動開關(guān)控制；要求實現(xiàn)對室外景觀照明的定時控制。

根據(jù)照明控制系統(tǒng)的要求所設(shè)計的裝置結(jié)構(gòu)框圖見圖1[7]。

圖1 照明控制系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)框圖

控制系統(tǒng)的上位機(jī)為PC機(jī),安裝西門子樓控管理平臺軟件Insight3.8,照明燈組采用DDC控制,DDC選用西門子PXC24,傳感器及從現(xiàn)場反饋的燈組的狀態(tài)信號連接DDC的輸入DI點,DDC的輸出DO點連接照明燈組,從而通過現(xiàn)場控制裝置實現(xiàn)各照明燈組的自動控制；通過通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)工作人員在控制計算機(jī)上對各照明燈組的遠(yuǎn)程控制。

1.1 DDC控制器

DDC控制器是整個控制系統(tǒng)的核心,是系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能的關(guān)鍵部件。本照明控制系統(tǒng)裝置采用西門子直接數(shù)字控制器PXC24。PXC控制器是西門子樓宇管理和控制系統(tǒng)INSIGHT的有機(jī)組成部分，它是一種自控級ALN(automation level network) 網(wǎng)絡(luò)上的控制器,自身攜帶固定的輸入輸出點,可支持一條FLN總線(floor level network,需要另配FLN授權(quán)),支持以太網(wǎng)或RS-485 網(wǎng)絡(luò)。PXC24提供24個輸入輸出點,包括3個通用輸入(UI),9個通用輸入/輸出 UI/O,4個超級通用輸入/輸出(XI/O),3個模擬量輸出(AOV)和5個數(shù)字量輸出(DO)[8]。

1.2 光照度開關(guān)

采用光照度控制的開關(guān),通過設(shè)定一個開關(guān)閥值作為動作標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)環(huán)境的亮度達(dá)到設(shè)定值以下,這種開關(guān)就會開啟,為控制器提供開關(guān)信號[9]。本照明控制系統(tǒng)裝置室外照明控制中主要采用定時控制,考慮特殊情況加裝光照度控制。

1.1.1 病例選擇 收集2017年1—12月收集無錫市中醫(yī)院腎內(nèi)科和無錫市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院介入科診斷為透析瘺失功、行透析及透析瘺腔內(nèi)治療的患者49例作為透析組。選取無錫市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院藥物臨床試驗中心的健康成人22例作為對照組。

1.3 光照度傳感器

光照度傳感器用來測量環(huán)境中光照,把光照度的變化轉(zhuǎn)換成電信號,采集到的信號傳送給DDC控制器,當(dāng)作業(yè)面的照度高于預(yù)設(shè)照度值,關(guān)閉或調(diào)暗采光系統(tǒng)；當(dāng)作業(yè)面的照度低于預(yù)設(shè)照度值,開啟或調(diào)亮采光系統(tǒng)[10]。照度傳感器主要用于對天然采光的補(bǔ)償和利用,以達(dá)到恒照度。本照明控制系統(tǒng)裝置采用武漢中科能慧科技發(fā)展有限公司NHZD10AI室內(nèi)光照度傳感器 ,具有較高靈敏度,配合高精度線性放大電路,線性電流輸出4 ～20 mA,24 V DC供電,測量范圍0～2 000 LX。

1.4 被動紅外探測器

本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器。人體都有恒定的體溫,一般在37 ℃,所以會發(fā)出特定波長10 μm 左右的紅外線,通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上[11]；紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生電平變化,即表示人體存在的信號。本照明控制系統(tǒng)采用深圳市浩博特電子有限公司HP-208產(chǎn)品,它在人進(jìn)入感應(yīng)范圍時輸出高電平(3.3 V),人離開應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平,輸出低電平(0.3 V)；工作電壓為DC 3 V～24 V；感應(yīng)范圍大,小于140°錐角,感應(yīng)距離為7 m以內(nèi),其靜態(tài)電流小于50 μA,功耗低；工作溫度介于-15～+70 ℃之間,適應(yīng)性強(qiáng)。

1.5 光源選擇

本裝置采用4種光源。會議室照明采用可調(diào)LED燈,一般房間照明采用熒光燈,公共區(qū)域照明采用緊湊型節(jié)能燈,室外景觀照明采用金鹵燈。

2 程序設(shè)計

2.1 I/O設(shè)備的設(shè)置

編寫程序前首先對照明控制系統(tǒng)裝置的控制器I/O地址進(jìn)行分配,見表1。

表1 I/O地址分配

2.2 程序設(shè)計要求

該照明控制系統(tǒng)裝置對4種不同區(qū)域照明有不同的要求。一般房間照明要求可以實現(xiàn)手自動控制。會議室照明的LED燈可以自動調(diào)光控制,即當(dāng)光照度傳感器檢測室外光達(dá)到規(guī)定照度時自動關(guān)閉照明燈具；當(dāng)光照度傳感器檢測室外光較強(qiáng)時,降低照明燈具亮度；當(dāng)光照度傳感器檢測室外光線較弱,則提高照明燈具亮度。公共區(qū)域照明要求當(dāng)被動紅外探測器檢測到有人在區(qū)域內(nèi)活動時,自動打開公共區(qū)域內(nèi)照明燈具；當(dāng)檢測到?jīng)]有人體活動,延遲一定時間后自動關(guān)閉公共區(qū)域內(nèi)照明燈具。室外照明要求能定時控制,在規(guī)定時間白天自動關(guān)閉照明燈具、夜晚自動打開。

2.3 程序流程圖

照明控制系統(tǒng)裝置程序設(shè)計流程圖見圖2。

圖2 照明控制系統(tǒng)裝置程序設(shè)計流程圖

2.4 組態(tài)界面設(shè)計

上位機(jī)采用Insight軟件對DDC進(jìn)行組態(tài)控制[12],組態(tài)狀態(tài)框圖見圖3。

圖3 照明控制系統(tǒng)裝置組態(tài)狀態(tài)框圖

3 結(jié)束語

本文開發(fā)設(shè)計一種照明控制系統(tǒng)裝置,該裝置以DDC作為現(xiàn)場控制的設(shè)備,以及現(xiàn)場與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備,通過Insight軟件設(shè)計,實現(xiàn)了照明系統(tǒng)中各照明燈組的現(xiàn)場控制與遠(yuǎn)程集中控制結(jié)合的功能,該裝置采用實際工程主流控制器,編程簡單,運行穩(wěn)定,具有較高應(yīng)用價值。

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A lighting control system based on DDC

Chen Xiaorong, Huang Rong

(Automation Engineering Institute,Beijing Polytechnic,Beijing 100176,China)

This paper proposes a new lighting control system. In this system,each lighting group can achieve the field/remote control and the manual/automate control. A centralized control mode is implemented and the lighting devices can switch automatically according to the indoor natural light. In this system, Siemens PXC24 is used as the direct digital controller. Meanwhile, the Insight3.8 designed by Siemens is used as the building control management platform software.

lighting control system； direct digital controller； management platform software

2015- 03- 25 修改日期：2015- 04- 10

北京市高校教學(xué)名師項目(PXM-2015-014306-000019)

陳小榮(1969—)，女，山西襄汾，工程碩士，副教授/注冊電氣工程師，研究方向為建筑電氣與智能化.

E-mail：13621008117@139.com

TP23

A

1002-4956(2015)10- 0090- 03