基于MCGS組態(tài)智能照明控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

張朝蘭，姜孝均，楊維波

（貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州遵義， 563000）

0 引言

現(xiàn)采用MCGS組態(tài)智能照明控制系統(tǒng)，可以按預(yù)先設(shè)定的若干工作場景進(jìn)行工作，也可以通過編程隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場合的場景要求[2]。組態(tài)界面分為組態(tài)畫圖編輯模式和畫面運(yùn)行模式。組態(tài)畫面編輯模式下對控件的數(shù)據(jù)屬性和樣式屬性進(jìn)行編輯修改[3]。文章介紹了基于MCGS組態(tài)智能照明控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過程，該系統(tǒng)功能齊全，操作簡單，讓用戶獲得更好的體驗(yàn)。

1 MCGS組態(tài)智能照明控制系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）智能化的控制方式

MCGS組態(tài)與VisTools模塊編程軟件實(shí)現(xiàn)一種智能照明系統(tǒng)控制，系統(tǒng)設(shè)有自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便必要時對各燈組的開、關(guān)進(jìn)行手動操作，可接入各種傳感器對燈光自動控制，實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅；實(shí)現(xiàn)根據(jù)室外光線強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)室內(nèi)燈具亮度；也可以根據(jù)時間控制要求，實(shí)現(xiàn)上下班或是使用需求設(shè)定固定時間段自動開關(guān)；實(shí)現(xiàn)定時合斷功能，若要實(shí)現(xiàn)場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)，軟啟動軟關(guān)斷等功能。

（2）自動調(diào)光，充分利用自然光，節(jié)約電能

MCGS組態(tài)控制照明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、多點(diǎn)、區(qū)域、場景設(shè)置、定時開關(guān)、亮度手自動調(diào)節(jié)多種照明控制功能，根據(jù)室外光線強(qiáng)弱，與光線感應(yīng)器的設(shè)定值比較來自動調(diào)節(jié)，最大限度地利用自然光，達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）軟件編程 交互性強(qiáng)

此系統(tǒng)使用MCGS組態(tài)與VisTools模塊編程軟件實(shí)現(xiàn)智能照明管理，采用軟啟動的方式，它根據(jù)用戶設(shè)定時間需求和外界環(huán)境的變化，只需修改軟件設(shè)置參數(shù)，而非改造線路，就可以調(diào)整照明控制模式；另系統(tǒng)采用7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率為800×480）HMI-X70觸摸屏，利用MCGS軟件，制作組態(tài)畫面下載到觸摸屏界面中，實(shí)現(xiàn)MCGS組態(tài)控制照明系統(tǒng)的。

（4）線路簡單，易于安裝維護(hù)

安裝便捷，安裝方便，易于維護(hù)，節(jié)省大截面線材消耗量，智能照明系統(tǒng)電源線與通信線采用一根不同顏色的兩芯屏蔽雙絞線連接，用總線將系統(tǒng)中的各個輸入、輸出和系統(tǒng)元件連接起來，大截面的負(fù)載線纜從輸出單元的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負(fù)載上，而無須經(jīng)過智能開關(guān)。

2 MCGS組態(tài)智能照明控制系統(tǒng)整體設(shè)計

組態(tài)畫面編輯要實(shí)現(xiàn)對畫布的保存及控件的編輯，MCGS組態(tài)控制照明系統(tǒng)是利用VisTools模塊編程與MCGS共建組態(tài)畫面，再利用上位PC、網(wǎng)關(guān)BR50、智能照明模塊BCXH816、智能面板開關(guān)、人體感應(yīng)器等組成以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)層10/100M高速以太網(wǎng)，現(xiàn)場控制層 BACnet MS/TP總線架構(gòu)。可實(shí)現(xiàn)觸摸屏現(xiàn)場控制任意回路的開和斷和手動操作；可接入各種傳感器對燈光自動控制；根據(jù)上下班或使用需求控制任意回路在固定時間段內(nèi)自動開斷。實(shí)現(xiàn)定時軟啟動、軟關(guān)斷的功能，可控制任一回路，整體設(shè)計如圖1所示。

圖1 整體設(shè)計圖

3 智能照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

接好物理設(shè)備，上電排查，上電前先排查線路，把220V與24V分別斷開查電，把24V的斷開通220V電，看24V插孔是否有感應(yīng)220V的電壓，看感應(yīng)電壓是否超過10V，是否安全，是否干擾電壓過大。其次設(shè)備供電，BR50電源輸入端接入AC/DC24V，BCX-H816，BLC-621電源輸入端接入AV220V；觸摸屏與BCX-H816、BR50的電源是否是AC/DC24V，觀看相應(yīng)的指示燈是否點(diǎn)亮。通燈測試面板所有按鍵是否正常，手動撥動開關(guān)控制燈具是否正常，觀察觸摸屏是否通電，見圖2。

圖2 智能照明控制系統(tǒng)整體流程圖

■3.1 BCX系列智能照明設(shè)備與軟件VisTools的連接

（1）首先是準(zhǔn)備工作，BCX-H816的撥碼地址撥為1，MAC地址為1，BCX-H1216撥碼地址撥為2，MAC地址為2。連接通訊線，網(wǎng)關(guān)BR50與BCX設(shè)備通過通訊線連接，確保BR50為通訊線起始端，通訊線以手拉手方式連接到三個BCX設(shè)備的DA+/DA-，且需保證正接正、負(fù)接負(fù)；給設(shè)備供電與聯(lián)網(wǎng)，BR50電源輸入端接入AC/DC24V，BCX-H816、BCX-H1216、BCX-H816M8，BLC-621電源輸入端接入AV220V，將BR50的網(wǎng)口通過直連網(wǎng)線連接到安裝有VisTools的PC上，BR50的初始IP地址為192.168.1.200，所以應(yīng)設(shè)置PC與之對接的網(wǎng)口IP地址為192.168.1.X（X為非200的任意值）。

（2）打開VisTools→選擇協(xié)議→bacnet協(xié)議，點(diǎn)擊“掃描”即可在設(shè)備掃描窗口顯示所有連接到的BR50和BCX設(shè)備；我們需通過“修改設(shè)備號”窗口修改每個BCX的設(shè)備號為獨(dú)有標(biāo)識（必須為四位數(shù)字），依次修改BCX-H816的設(shè)備號為2101，BCX-H1216的設(shè)備號為2102，BCX-H816M8的設(shè)備號為2103等，見圖3。

圖3 修改設(shè)備號

（3）bacnet協(xié)議→變量表，在彈出的變量表窗口→設(shè)備號中輸入2101/2102/2103（設(shè)備號可在掃描窗口中讀出），點(diǎn)擊“連接”，即可讀出該設(shè)備的變量值。其中I/O變量為設(shè)備的硬件點(diǎn)，AV/BV為設(shè)備的內(nèi)部點(diǎn)，供編寫邏輯或放置內(nèi)存變量使用。

■3.2 觸摸屏HMI-TPCX70與BCX816的連接

將觸摸屏HMI-TPCX70串口協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的modbus master協(xié)議，電源接口接入DC24V，其次是將BR50電源輸入端接入ADC24V，BCX-H816M8電源輸入端接入AV220V電壓，BR50的MS/TP接口通過通訊線接到BCXH816M8的D+/D-，且正接正，負(fù)接負(fù)，再設(shè)置BCXH816M8的通訊口為modbus slave協(xié)議。因?yàn)锽CX設(shè)備的通訊口默認(rèn)協(xié)議為S-Bus，且波特率默認(rèn)為76800bps，這種協(xié)議可以接按鍵、通訊型人感等設(shè)備，所以要連接觸摸屏，需修改該通訊口協(xié)議為modbus slave。

■3.3 智能面板與BCX 設(shè)備的連接

（1）接線端口、供電與數(shù)據(jù)端口，任意接一組即可，兩組信號內(nèi)部互通，兩組電源內(nèi)部互通，在接入多個按鍵面板時方便接線。面板供電：照明模塊 A+/B-旁邊有一組輸出 DC12V 電源，接入到智能面板DC12V和GND，即可實(shí)現(xiàn)對面板的供電。連接通訊線，智能面板上任意一組 D+/D-通過導(dǎo)線接到 BCX 模塊的 A+/B-，且正接正，負(fù)接負(fù)。

（2）通過 VisTools 讀取智能面板的鍵值

智能面板鍵值在 BCX 設(shè)備的 AV80 中以瞬時值方式顯示。所以一般情況下我們看不到讀上來的鍵值，需借用邏輯程序?qū)?AV80 的值讀到其他空閑的 AV 中以狀態(tài)值保存下來。邏輯程序可參考如下：將 AV80 的鍵值傳送到 AV60 進(jìn)行狀態(tài)顯示。

（3）人體感應(yīng)器與BCX設(shè)備的連接

人感的電源 DC12V 接到 BCX 設(shè)備的 DC12V 輸出端，OUT 和 GND分別接到 BCX 設(shè)備的 IN0 和 GND。設(shè)置BCX設(shè)備的IN0為干接點(diǎn)信號，即板子上的小滑片撥到1狀態(tài)，然后在VisTools中配置IN0為0~10V狀態(tài)；退出端口配置，點(diǎn)擊文件-->保存，保存為邏輯程序文件。此時可實(shí)現(xiàn)在感應(yīng)到人時，BI0變?yōu)镺N，未感應(yīng)到人時BI0為OFF。

4 MCGS組態(tài)軟件

MCGS是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。MCGS有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成。可實(shí)現(xiàn)實(shí)時性與并行處理， 它是一種“面向窗口”的設(shè)計方法，可視性和可操作性較強(qiáng)。功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)，以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。設(shè)備窗口是MCGS嵌入版系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介，用戶窗口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的“可視化”，實(shí)時數(shù)據(jù)庫是MCGS嵌入版系統(tǒng)的核心，便于文件的配置、器件管理、通訊設(shè)置、變量表定義，完成軟件的下載安裝。

■4.1 組態(tài)設(shè)計過程

（1）在安裝有MCGSE組態(tài)軟件的PC上，打開該軟件建立組態(tài)畫面。打開MCGS組態(tài)環(huán)境，新建名為“X回路燈控智能照明”工程。定義變量本工程需要對“燈的照明狀態(tài)”、“手動開關(guān)”及“開燈時間”、“關(guān)燈時間”“調(diào)光照明控制”進(jìn)行變量設(shè)置，類型分別為字符型和開關(guān)型。

（2）在新建窗口-->設(shè)備窗口中，雙擊“設(shè)備窗口”彈出“設(shè)備組態(tài)：設(shè)備窗口”。在“設(shè)備工具箱”中雙擊“通用串口父設(shè)備”和“莫迪康ModbusRTU”。雙擊“通用串口父設(shè)備”彈出設(shè)置窗口，在此可設(shè)置觸摸屏通訊串口的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位等參數(shù)，此參數(shù)需跟所連BCX設(shè)備通訊口參數(shù)保持一致。BCX的modbus口波特率已設(shè)置為9600，其他參數(shù)默認(rèn)為8/1/無檢驗(yàn)，見圖4。

圖4 設(shè)備通道變量設(shè)置

（3）雙擊“設(shè)備--莫迪康ModbusRTU”彈出“設(shè)備編輯窗口”，在此界面可設(shè)置設(shè)備端屬性，并可通過“增加設(shè)備通道”添加BCX-H816的點(diǎn)位，協(xié)議類型、數(shù)據(jù)類型、變量及通道地址等。

（4）雙擊新建的“窗口0”,打開動畫組態(tài)窗口和工具箱，在工具箱中選中“A”工具，在窗口中拖動鼠標(biāo)，可添加標(biāo)簽到組態(tài)畫面中，雙擊該標(biāo)簽打開屬性設(shè)置窗口，分別設(shè)置“屬性”、“擴(kuò)展屬性”、“顯示輸出”和“按鈕輸入”，分別建立變量，并與組態(tài)畫面綁定，見圖5。

圖5 MCGS組態(tài)畫面

（5）在MCGS組態(tài)畫面上綁定與設(shè)備窗口建立的對應(yīng)變量。

（6）保存組態(tài)畫面后，下載到觸摸屏中，下載過程有多種，最簡單是用U盤進(jìn)行下載，制作U盤功能包，按此步驟制作完成后，將U盤插到觸摸屏的USB口，觸摸屏即可自動識別U盤的組態(tài)并提示下載。

■4.2 利用VisTools編寫模塊程序

（1）設(shè)定變量：利用系統(tǒng)定義AV150-AV155，AV153為周時間變量，設(shè)定AV0/AV1/AV2/AV3為周一至周五上班時間設(shè)置開燈時間與關(guān)燈時間。設(shè)定AV4/AV5/AV6/AV7為每周六、周日不上班時的開燈時間與關(guān)燈時間，四路照明BO0,BO1,BO2,BO3模擬不同場景的照明回路，BV3實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的時間段內(nèi)自動開斷。BV7BV11BV15BV19實(shí)現(xiàn)手動開關(guān)，分別控制四路輸出，見模塊編程圖6。

圖6 模塊編程圖

（2）完成指定模塊的文件下載，輸入已修改后的設(shè)備號，下載即可。

（3）通訊設(shè)置、變量表定義

打開bacnet協(xié)議-->變量表，在彈出的變量表窗口--->設(shè)備號中輸入2101/2102/2103，點(diǎn)擊“連接”，即可讀出該設(shè)備的變量值。

（4）通信協(xié)議匹配：當(dāng)為modbus通訊時：RS485,9600bps，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無校驗(yàn)；默認(rèn)地址=撥碼地址+1，觸摸屏的協(xié)議是modbus，而照明模塊是H-BUS協(xié)議，它們之間進(jìn)行通信協(xié)議匹配。

5 總結(jié)

該智能照明控制系統(tǒng)是用MCGS組態(tài)軟件和VisTools模塊編程軟件來實(shí)現(xiàn)的，MCGS組態(tài)軟件交互性好、易操作、以窗口為單位，便于構(gòu)造系統(tǒng)的圖形界面，具有場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、定時、時序控制及軟啟動、軟關(guān)斷的功能。在教學(xué)實(shí)踐可真切體會到物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)參數(shù)、電氣控制設(shè)備參數(shù)之間協(xié)調(diào)融通，便于知行合一，為學(xué)生在今后工作中打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，不足之處是參數(shù)變量太多，模塊間變量設(shè)置較多。