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基于PLCBUS协议教室照明智能控制系统设计

北极星电力网技术频道    作者:郭秀梅 姜滦生 李艳萍 侯桂成 崔金花   2012/4/10 11:19:27   

  所属频道:  火力发电    关键词:  照明 教室 电路设计

教室是学校照明用电的主要部分。教室灯光照度设计标准为室内平均照度300 lx,这样高的照度要求,如果没有合理控制方案,能源上将造成巨大的浪费。因此将智能照明控制系统应用于普通教室、阶梯教室具有相当的实际意义。对于学校而言,使用调光控制方式显然造价过高,难以接受,而且教学楼的灯具大多选择了日光灯,调光控制需要专用的调光镇流器,比较烦琐。因此,开关控制是学校教室照明主要的控制方式。

本文结合学校实际电路,利用电力线通讯,采用PLCBUS 协议,设计了教学楼内各教室统一控制灯的低成本智能照明控制系统。

1 教室照明特点

高校教学楼为长廊类设计,教室在长廊一侧或两侧,配电为照明与插座分别由不同空开控制。同一侧教室自然采光和灯光布局基本相同,一般每个教室采用两个照明回路,分别给两组灯光供电,每组灯由一个空开控制,并在教室内有墙壁开关控制。

教室单独还有一插座回路。如图1 所示。

图1 教室照明系统图

2 基于电力线通讯PLCBUS 技术

PLCBUS 技术采用Pulse Position Modulation(PPM) 脉冲相位调制法。它是利用电力线的正弦波作为同步信号,在四个固定的时序中发送瞬间电脉冲来传递信号的。每半个50Hz 的正弦波周期可以传递一个PLCBUS 脉冲信号,PLCBUS 脉冲信号出现在半个正弦周期里的4 个固定位置中的一个位置。

每个位置可以搭载2bit 的信息, 在50Hz 的电力线上,1s 可以传输200bit 的数据。因为采用电脉冲通讯,PLCBUS 信号可以传递得很远。如图2 所示。

图2 PLCBUS 信号帧的载波位置示意图

2. 1 PLCBUS 的通讯格式和数据传递方法

PLCBUS 信号的传输信息包基本结构如图3 所示。PLCBUS 信号总是有2 - 1 - 1 - 2 这样的字节开始作为START 信号为“起始字节”。起始字节之后的5 个字节称为“Header”标题字节。标题字节里包含有许多基本信息,比如数据的长度、接收地址信息、发射器的信息、是否需要反馈等等。在标题字节后是PLCBUS 的数据字节,可以包含0 ~ 18 个数据字节。用这些数据字节可以传递诸如灯光亮度、调光步长、信号质量等数据。最后一个字节是校验位,用于判断接收到的数据是否正确。

图3 PLCBUS 传输信息包的基本结构

在PLCBUS 协议中,地址是分成两部分定义的。

NID ( Network ID) 在最终用户那里称为“用户码”,DID (Destination ID) 在用户那里称为“房间码+ 单元码”,NID 共有8bit,可以组成256 个不同的地址,DID 也是8bit, 也可以组成256 个不同的地址码。NID ( Network ID ) 和DID ( DestinationID) 统称为接收数据用的地址码,但NID 有5 位地址码另有他用, 所以PLCBUS 的基本地址码就是250256 = 64000 个。

PLCBUS-9402393 控制芯片是采用PLCBUS 协议通讯进行照明控制的专用芯片,采用此芯片可方便的组成实用智能照明系统。

来源:《照明工程学报》
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