基于LonWorks总线技术的照明系统

基于LonWorks总线技术的照明系统

彭辉

(重庆工程职业技术学院，重庆402260 )

【摘要】针对目前照明系统中各个子系统各自为政，不能相互通信的现状，提出了一种基于Lonworks总线技术的DDC智能

照明监控系统。本系统将照明设备集成为网络系统，借助LonMaker软件编写底层控制程序，各个分系统采用统一的LonWorks 通信协议，采用力控组态软件开发人机界面，集中显示和实时监控。将智能照明监控系统成功应用于实验室的智能照明模型系 统。测试结果表明其反应迅速、动作稳定，大大的提高了系统的集成度和运行效率，也为后期系统改造和扩容提供了很大 便利。

【关键词】智能照明系统；LonWorks现场总线；DDC一、 引言

随着用户对居住和办公环境的要求的不断提升，传统的 照明已不能满足现代建筑的要求。本文提出一种基于 LonWorks现场总线的智能照明监控系统设计方案，主要通过 直接数字控制器（DDC)作为下位机，借助LonMaker软件编 写底层控制网络程序，并最终采用上位机力控组态软件开发 的人机界面，进行集中显示和实时控制，并将照明系统中的 各个子系统通过通信接口和LonWorks通信协议链接起来，实 现光控系统、声控系统以及时间控制系统的对接。

二、 LonWo「ks总线技术

由于整个智能照明控制系统是由几个复杂的子系统和很 多设备组成的，不同的厂商的设备或者子系统采用的控制方 案也都不同，那么各个子系统采用的通信协议也不相同，这 就导致各个子系统间信息交换和通讯的困难。目前，随着楼 宇智能化技术的飞跃发展，越来越多的设备支持LonWorks通 信协议。LonWorks技术采用IS0/0SI模型的全部七层通信协 议，主要由智能节点、路由器、LonTalk协议，LonWorks收 发器，LonWorks网络和节点开发器组成。其中神经元芯片是 LonWorks技术的核心，它内部含有3个专用的CPU,每个 CPU有相互独立的功能，芯片内部还有缓冲区，自带31个输 入输出接口。此外，LonWorks技术还支持多种通信介质，如 双绞线、同轴电缆、光纤、红外、无线等等。

三、 总体设计方案(一） 背景环境

通过办公区的划分以及区域内的照明控制设备的联网控 制，确保办公区域的节能性和照明品质的舒适性。当自然光 光强达到照明要求或办公区内无人时，关闭所有照明灯具； 当自然光光强不足且办公室内有人时，依据人员的分布情况 进行部分区域照明灯具开启。

(二） 控制系统

控制系统分三层：第一层是I/O设备层，包括灯具、传 感器以及开关等设备；第二层为DDC控制层，负责数据采 集；第三层为管理层，包括L0N网络接口和PC机。负责数 据监测和控制。

(三） 硬件设计

一般由光照度传感器、时间传感器、开关等组成的数据 采集到现场光照强度及运行状态等相关参数，通过网络变量的 形式传递个DDC控制模块。再由执行单元根据控制指令来驱 动具体的控制对象，如楼道灯、室内灯等。利用L0N网络接 口作为传输单元，即可使上位机方便的与下位机进行通信，从 而完成对整个系统参数的集中显示、设备运行状态的实时监

控、数据报表的有序生成和现场环境信息的准确诊断等任务。

(四） 软件设计

首先，智能节点设计。智能节点的设计核心是C语言。 节点设计的一般步骤：定义I/O对象，时钟对象、网络变量; 编写子程序以及调整程序。其次，下位机DDC控制网络。 DDC控制网络设计采用网络集成工具LonMakes软件进行控制 网络的设计、安装、操作和维护，其步骤为设备创建、功能模 块创建、变量创建和参数配置。最后，上位机力控组态控制系 统。该系统上位机采用力控6. 1监控组态软件进行模拟人机界 面设计，通过Lontalk协议与每个照明回路连接、信道创建和 参数配置。为了实现上位机和现场均能控制照明，编写程序时 设计了两个回路，以手动为优先，设计了手动和自动虚拟按钮。

(五） 测试

第一，测试结果。手动状态：在现场和控制室分别手动 操作每一个设备，设备均能动作并在上位机上显示。自动状 态：在控制室将人机界面选为自动模式，用手电筒去照光照 强度传感器，当光照强度超过了设定值时原来手动开启的灯 自动熄灭，当手电筒拿开，光照强度低于设定值时灯具自动 开启；当力控软件设定时间到达时灯相应发生通断变化。第 二，结果分析。智能照明系统底层设备控制采用直接数字控 制器来实现，DDC在整个系统中起到了非常重要的作用，是 整个底层设备控制部分的控制核心。DDC内部包含CPU模 块、通信模块和输入输出模块。本系统将测量仪表和传感器 得到的测量信号（光照强度、时间段）和系统设定值进行比 较，然后做出相应的反应。

四、结论

该系统结构紧凑、设计合理、功能齐全、参数易于修 改、过程可监控；具有良好的可视化效果，无论现场，还是 上位机均能实现照明控制，并且反应迅速，动作稳定，成功 率高。远程控制方式的实现，有效节省了人力，提高了工人 的工作效率。

参考文献[1 ]马蕊.基于LonWorks技术的教室照明节能系统研究[J].

大连理工大学学报，2011，51(S1).[2]张佑春，徐涛，朱炼.基于LonWorks技术的智能楼宇照明

监控系统[J].河南科技学院学报，2013(01).

作者简介：彭辉（ 1982.07—），男，汉族，重庆合川人，本科，重庆工程职业技术学院，实验师，研究方向：电 子电气专业实训教学。

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