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【摘要】 本文介紹DALI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本常識(shí)，和如何利用德國(guó)萬可電子公司750-310模塊組建DALI網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能酒店環(huán)境自動(dòng)化控制。
【關(guān)鍵詞】 DALI總線 PLC 從站 燈光自動(dòng)控制，綠色照明
1 引言
現(xiàn)代化的建筑對(duì)照明的要求越來越高，不僅要求提供舒適、綠色的光照，同時(shí)不同的場(chǎng)合需要不同的照明環(huán)境。綠色照明需要科學(xué)設(shè)計(jì)和高效率、壽命長(zhǎng)、、安全及性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，照明電器產(chǎn)品包括：電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材，以及調(diào)光控制設(shè)備和控光器件。這里調(diào)光、控光主要指的是智能照明控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的照明控制一般采用手動(dòng)開關(guān)控制，對(duì)于上述要求很難實(shí)現(xiàn)，而且線路十分復(fù)雜，操作非常繁瑣，并且存在許多無法解決問題。隨著用戶要求的提高和技術(shù)的進(jìn)步以及產(chǎn)品成本的降低，傳統(tǒng)的照明控制將逐步被智能照明控制取代，這將成為一種趨勢(shì)。
2 智能照明控制系統(tǒng)總線介紹
熒光燈的調(diào)光控制方法是隨著電子鎮(zhèn)流器技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展而提高的，早期對(duì)帶有鐵芯鎮(zhèn)流器的熒光燈調(diào)光一般采用可控硅前沿相控調(diào)光器輸出直接調(diào)控?zé)晒鉄舻牧炼�，�?zhèn)流器僅僅是串連在熒光燈回路中的一個(gè)負(fù)載，這種調(diào)光方法效率低，性能差，調(diào)光范圍窄，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外很少用。近年來隨著高頻電子型鎮(zhèn)流器的出現(xiàn)改變了鎮(zhèn)流器的技術(shù)性能，不少公司逐步推出效率高、性能好、調(diào)光范圍寬、智能化程度高的高頻可調(diào)光電子式熒光燈鎮(zhèn)流器，這種鎮(zhèn)流器作為熒光燈的ECG（電子控制裝置）已成為當(dāng)今熒光燈調(diào)光控制的主流產(chǎn)品。
按鎮(zhèn)流器的控制線數(shù)目劃分，有二、三、四線三種，目前市場(chǎng)上最最廣泛的產(chǎn)品是“四線控制”鎮(zhèn)流器，調(diào)光控制器通過二條220V主電源線為鎮(zhèn)流器提供功率支持，二條超低電壓控制線可接口鎮(zhèn)流器實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光等各種功能性控制。
按控制接口控制信號(hào)性質(zhì)可分成三種：
1、1-10V模擬量接口；
2、數(shù)字信號(hào)接口（DSI）；
3、數(shù)字可尋址燈光接口（DALI）。
1999年P(guān)hilips，ORSAM(歐司朗)，Tridonic等公司共同制訂了DALI的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，納入IEC929，保證不同的制造廠生產(chǎn)的DALI設(shè)備能全部兼容。
三種不同接口電子鎮(zhèn)流性的性能比較表：
2.1 直流模擬量介紹
1-10V接口的控制信號(hào)是直流模擬量，信號(hào)極性有正負(fù)之分，按線性規(guī)則調(diào)光熒光燈的亮度，調(diào)光時(shí)一旦當(dāng)控制信號(hào)觸發(fā)，鎮(zhèn)流器啟動(dòng)熒光燈，首先被激勵(lì)點(diǎn)燃到全亮，然后再按控制量要求調(diào)節(jié)到相應(yīng)亮度，按IEC929標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)鎮(zhèn)流器的最大工作電流為1mA。
2.2 DSI接口介紹
DSI接口（Digital Signal interface）鎮(zhèn)流器的控制信號(hào)是用數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼（Manchester Code），信號(hào)沒有極性要求，信號(hào)在控制線上傳輸和同步方式比較可靠，調(diào)光按指數(shù)函數(shù)方式調(diào)光，這種鎮(zhèn)流器被觸發(fā)啟動(dòng)后，熒光燈亮度可以從0開始調(diào)整到控制信號(hào)所指定的亮度，這對(duì)劇場(chǎng)類熒光燈調(diào)光應(yīng)用十分適合，另外DSI還可以通過信號(hào)命令，在電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部對(duì)進(jìn)入鎮(zhèn)流器的220V主電源進(jìn)行開關(guān)切換控制，當(dāng)熒光燈被關(guān)閉熄滅后，鎮(zhèn)流器可自動(dòng)切斷220V主電源以節(jié)省能源消耗。還可省掉調(diào)光器經(jīng)過開關(guān)控制的主電源線連接，而直接與220V主電源線連接，也可節(jié)省系統(tǒng)成本。
2.3 DALI總線介紹
DALI數(shù)字式可尋址燈光接口（Digital Addressable Lighting Interface）鎮(zhèn)流器，是當(dāng)前最新型的可調(diào)光熒光燈鎮(zhèn)流器。
圖一、 DALI系統(tǒng)圖
DALI是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，它定義了電子鎮(zhèn)流器與設(shè)備控制器之間的通信方式，它不是一種新的總線，但它支持開放式系統(tǒng)，設(shè)計(jì)應(yīng)用DALI最初目標(biāo)是為了優(yōu)化一個(gè)智能型的燈光控制系統(tǒng)，企圖制定一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，操作容易，功能優(yōu)良的燈光控制系統(tǒng)，可用于一個(gè)房間內(nèi)的燈光控制，還可以與大樓管理系統(tǒng)BMS（Building Manage System）接口，DALI系統(tǒng)與BMS或者EIB、LON總線系統(tǒng)不同，不是將它擴(kuò)展成具有各種復(fù)雜控制功能的系統(tǒng)，而僅僅是作為一個(gè)燈光控制子系統(tǒng)，通過網(wǎng)關(guān)（gateway）接口集成于智能建筑自動(dòng)化管理系統(tǒng)BMS中，可接受BMS控制命令，或回收子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。
將組合開關(guān)與調(diào)光控制于一體的DALI鎮(zhèn)流器，通過DALI接口連接到2芯控制線上，通過熒光燈調(diào)光控制器（作為Master）可對(duì)每個(gè)鎮(zhèn)流器（作為Slave）分別尋址，這意味調(diào)光控制器可對(duì)連在同一條控制線上的每個(gè)熒光燈的亮度分別進(jìn)行調(diào)光，一個(gè)單段DALI數(shù)據(jù)控制線上可對(duì)64個(gè)鎮(zhèn)流器分別編址，每個(gè)鎮(zhèn)流器內(nèi)可設(shè)置16個(gè)燈光場(chǎng)景，同一個(gè)鎮(zhèn)流器還可以編在一組或在多個(gè)組，最大編數(shù)組為16，于是一個(gè)DALI系統(tǒng)可控制多達(dá)1000個(gè)鎮(zhèn)流器。
DALI主要有以下基本控制功能。
①設(shè)定燈電路的發(fā)光電平值。
②遠(yuǎn)程開關(guān)燈電路。
③存儲(chǔ)和調(diào)用預(yù)先設(shè)定的燈電路工作參數(shù)值。
④可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)電子鎮(zhèn)流器的尋址，并可以實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器的組尋址和廣播尋址。
⑤可以查詢每個(gè)電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)。
⑥可以查詢每個(gè)燈負(fù)載的工作狀態(tài)。
利用以上的有關(guān)信息可以判斷照明系統(tǒng)的有關(guān)工作狀態(tài)。
DALI接口構(gòu)成燈光控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單、可靠、功能優(yōu)良。
1）通信結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，DALI接口通信協(xié)議由196bit位數(shù)組成，第1位是起始位，第2到第9位是地址位，第10到第17位是數(shù)據(jù)，第18、19位停止位，采用曼徹斯特編碼方式，傳輸速率1200波特，控制線上高電平為16V�？刂凭�上的每個(gè)控制器在通信中作為MASTER功能，而控制線上的像鎮(zhèn)流器這樣的ECG只是響應(yīng)MASTER的命令起SLAVE的作用，系統(tǒng)具有分布式智能功能。
2）安裝簡(jiǎn)單方便，安裝DALI接口有2條主電源線，二條控制線，對(duì)線材無特殊要求，安裝時(shí)也無極性要求，只要求主電源線與控制線隔離開，控制線無需屏蔽，要注意的是當(dāng)控制線上電流在250mA，線長(zhǎng)300米時(shí)壓降不超過2V。
3）操作簡(jiǎn)單容易，DALI鎮(zhèn)流器內(nèi)部是智能型的，可自動(dòng)處理燈絲預(yù)熱，點(diǎn)燃，調(diào)光、開關(guān)，故障檢測(cè)等功能，對(duì)用戶界面是十分友好的，用戶無需對(duì)此理解很深就能操作控制，如發(fā)送一個(gè)改變現(xiàn)行場(chǎng)景的命令，各個(gè)相關(guān)鎮(zhèn)流器根據(jù)現(xiàn)行亮度與場(chǎng)景要求亮度之差，各自計(jì)算調(diào)光速率以達(dá)到所有鎮(zhèn)流器都同步調(diào)光到要求的場(chǎng)景亮度，如發(fā)送查詢命令就可回收各鎮(zhèn)流器的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。
DALI最初設(shè)計(jì)是用于一個(gè)房間內(nèi)的燈光控制，現(xiàn)在采用DALI接口控制的各種設(shè)備相繼問世，控制功能也在不斷擴(kuò)大和提高，控制的規(guī)模也在擴(kuò)大。如今DALI接口已不僅僅限用于熒光燈鎮(zhèn)流器，各種鹵鎢燈，LED燈的電子變壓器也采用了DALI接口；控制設(shè)備還包括：光電傳感器、無線電接收器、繼電器開關(guān)輸入接口；各種按鍵控制面板包括LED顯示面板都已具有DALI接口，另外還可以將DSI轉(zhuǎn)換到DALI或從1-10V轉(zhuǎn)換到DALI以及與PC機(jī)通信的RS232與DALI的轉(zhuǎn)換控制器，這將使DALI的應(yīng)用越來越廣，控制器從最小的一間辦公室擴(kuò)大到多個(gè)房間的辦公大樓，從單個(gè)商店擴(kuò)大到大的賓館。
3 WAGO-I/O-SYSTEM DALI產(chǎn)品性能簡(jiǎn)介
德國(guó)萬可電子公司提供的DALI燈光場(chǎng)景控制系統(tǒng)專門用于DALI燈光及其他DALI設(shè)備的控制，可以提供亮度、燈光場(chǎng)景組合等控制效果，并且可以根據(jù)用戶的其他要求，在該控制系統(tǒng)中增加其他控制功能。
WAGO 750－641是DALI熒光燈調(diào)光控制器，相當(dāng)于是一個(gè)網(wǎng)關(guān)（gateway），通過它可以將多段DALI子系統(tǒng)連接成一個(gè)規(guī)模較大的燈光控制系統(tǒng)，這個(gè)控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)可以運(yùn)行比DALI更高一級(jí)的協(xié)議，如以太網(wǎng)協(xié)議等。
圖二、 WAGO DALI系統(tǒng)圖
WAGO的DALI控制系統(tǒng)還可以將DALI控制、0-10V調(diào)光控制、繼電器燈光回路控制等溶于一體，可以形成對(duì)整個(gè)建筑物及局部區(qū)域燈光的控制，從而更進(jìn)一步的達(dá)到照明節(jié)能的效果
同時(shí)WAGO的DALI控制系統(tǒng)還可以接入樓宇智能控制系統(tǒng)中，或者多個(gè)DALI控制系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。
圖三、 DALI實(shí)物圖
3.1 WAGO-I/O-SYSTEM DALI特點(diǎn)介紹
 每個(gè)DALI控制器可以連接1-5個(gè)DALI主站；
 每個(gè)DALI主站可以連接最多64個(gè)DALI從站設(shè)備；
 每個(gè)DALI主站最少可以提供4個(gè)場(chǎng)景開關(guān)選擇，可以根據(jù)用戶需要增加；
 可以增加Enocean無線開關(guān)場(chǎng)景選擇方式；
 場(chǎng)景開關(guān)也可以選用液晶觸摸屏代替，選用液晶觸摸屏，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求設(shè)置、存儲(chǔ)1-16組場(chǎng)景；
 每個(gè)DALI控制器預(yù)留與樓宇智能控制系統(tǒng)或其他控制器組網(wǎng)通訊的擴(kuò)展功能；
 DALI控制器還可以增加對(duì)其他設(shè)備的控制功能，如對(duì)窗簾步進(jìn)電機(jī)的控制等；
 每個(gè)DALI控制器最少預(yù)存4個(gè)場(chǎng)景，并且可以根據(jù)用戶需求增加或改變場(chǎng)景；
 提供集成的控制箱及簡(jiǎn)單快捷的接線方式；
 僅需接入電源和DALI設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)控制功能，不需要其他任何設(shè)置；
 DALI控制器與場(chǎng)景開關(guān)（或觸摸屏）分離安裝，增強(qiáng)了房間的美觀性；
 可以將傳統(tǒng)的0-10V調(diào)光控制、繼電器回路控制等接入控制系統(tǒng)，形成統(tǒng)一控制；
 多個(gè)控制器形成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以對(duì)整個(gè)建筑物形成整體或區(qū)域燈光控制，并可以選擇集中或區(qū)域本地控制等功能。
3.2 WAGO-I/O-SYSTEM DALI優(yōu)點(diǎn)介紹
1) 高可靠性。
系統(tǒng)采用了“分布式控制”的概念，既便于照明系統(tǒng)的中央監(jiān)控，又避免了“中央集中式照明控制系統(tǒng)”可靠性差的致命弱點(diǎn)。由于采用預(yù)置信息“分布式控制”，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)模塊出現(xiàn)故障，只是與該模塊相關(guān)的功能失效，而不影響網(wǎng)絡(luò)其它模塊正常運(yùn)行。從維護(hù)的觀點(diǎn)來看，這種“分布式控制”的概念，既有利于快速故障定位，又提了大型照明控制系統(tǒng)的“容錯(cuò)”水平。同時(shí)，由于采用高性能的開關(guān)器件，周密的電路保護(hù)措施使該產(chǎn)品即使在最惡劣的環(huán)境下都具有極高的可靠性。
2) 可觀的“節(jié)能”和“延長(zhǎng)燈具壽命”效果。
系統(tǒng)能對(duì)場(chǎng)地所有燈光根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合理的能源管理功能。燈具損壞的致命原因是電網(wǎng)過電壓，電子產(chǎn)品對(duì)電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓的成功抑制和補(bǔ)償以及軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉技術(shù)的引入使燈具壽命延長(zhǎng)，對(duì)昂貴燈具以及難安裝區(qū)域的燈具有特殊意義。由此可知，“節(jié)能”和“節(jié)燈”對(duì)減輕供電壓力，降低用戶運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)照明管理智能化都具有極大的經(jīng)濟(jì)意義。如下圖是調(diào)光的系統(tǒng)控制原理圖。
圖四、 調(diào)光示意圖
3) 安裝簡(jiǎn)便，操作直觀。
電氣維修工程師僅需接受簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，就能很快管理大型照明系統(tǒng)，并取代原有空氣開關(guān)或其它開關(guān)和保險(xiǎn)絲，用操作直觀的控制面板取代原有手動(dòng)開關(guān)，兩者之間可用價(jià)格低廉的數(shù)據(jù)總線實(shí)行低壓控制連接，改變了原有手動(dòng)開關(guān)需接入強(qiáng)電線路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，既安全又能簡(jiǎn)化布線工程，而且系統(tǒng)的重組和今后的維護(hù)十分方便。
4) 網(wǎng)絡(luò)控制，便于管理升級(jí)。
智能照明系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，集中控制，無線遙控，電腦控制，定時(shí)控制，網(wǎng)絡(luò)控制等多種控制方式，并提供燈光軟啟、調(diào)光、亮度記憶、場(chǎng)景記憶等智能化操作和管理。
4 應(yīng)用
4.1 控制功能
在杭州某四星級(jí)賓館智能樓宇控制系統(tǒng)當(dāng)中，選用了WAGO的IPC 以及 WAGO 750 系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)可以完成以下功能：
·場(chǎng)景的預(yù)設(shè)、調(diào)用：通過燈光營(yíng)造現(xiàn)場(chǎng)多種不同需求的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景氣氛；
·調(diào)光：根據(jù)用戶的個(gè)人要求、現(xiàn)場(chǎng)的需要設(shè)置個(gè)性化燈光效果；
·日照補(bǔ)償：在固定照度的條件下，利用自然光調(diào)高調(diào)低現(xiàn)場(chǎng)燈光，達(dá)到節(jié)能的目的；
·紅外、來人感應(yīng)亮燈：燈光智能化的體現(xiàn)，適用于走廊、過道、入門場(chǎng)景；
·時(shí)間控制：通過預(yù)設(shè)時(shí)間開關(guān)、燈光燈光遙控；
具體功能可以做到如下：
A、 自動(dòng)開燈功能：
當(dāng)客戶打開房門，鑰匙燈立刻點(diǎn)亮，指導(dǎo)客戶插卡取電。當(dāng)客戶插卡取電后，就進(jìn)入了回家模式，根據(jù)情況和設(shè)定可以得到想要的燈光和電器的組合場(chǎng)景等。
同樣，利用運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器可以檢測(cè)房間內(nèi)有無人，從而自動(dòng)決定是否房間需要照明，一旦檢測(cè)到房間有人，自動(dòng)接通照明裝置，人一旦離開房間在一定預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間后（如5分鐘），自動(dòng)關(guān)閉照明，并可實(shí)現(xiàn)房間恒亮（照）度照明（如在有陽光的情況下，自動(dòng)降低電照明的發(fā)光程度），也可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光控制。
B、 場(chǎng)景功能：
只要輕按一個(gè)鍵，就可以得到想要的燈光和電器的組合場(chǎng)景，如回家模式，離家模式，會(huì)客模式，就餐模式，影院模式，夫妻夜話，夜起模式等。
以標(biāo)準(zhǔn)間為例，作為一個(gè)客人集中（唯一）活動(dòng)的場(chǎng)所，一般配有吊燈、射燈、壁燈、筒燈等，可以用不同的燈光相互搭配產(chǎn)生不同的照明效果，如休閑、娛樂、電視、會(huì)客等場(chǎng)景模式供隨時(shí)選用。
例如：
設(shè)定會(huì)客模式為吊燈亮80%、壁燈亮60%、筒燈亮80%；
看電視場(chǎng)景為吊燈亮20%、壁燈亮40%、筒燈亮10%；
因?yàn)椴捎昧苏{(diào)光控制，燈光的照度可以有一個(gè)漸變的過程，通過遙控器或通過面板的現(xiàn)場(chǎng)控制，可以隨心所欲地變換場(chǎng)景，營(yíng)造一種溫馨、浪漫、幽雅的燈光環(huán)境。
C、 燈光軟啟：
開燈時(shí)，燈光緩緩的亮起，關(guān)燈時(shí)，燈光緩緩的熄滅，消除了光線驟變對(duì)眼睛的刺激，即保護(hù)眼睛，也減小電流對(duì)燈絲溫度的沖擊，延長(zhǎng)了燈具的使用壽命，保護(hù)燈泡。
D、 亮度調(diào)節(jié)：
可以任意調(diào)節(jié)燈光的亮度，從而配合各種家庭場(chǎng)景設(shè)置，為客戶營(yíng)造出更多更加溫馨和浪漫的場(chǎng)景氛圍。
E、 記憶功能：
電腦(或PLC)會(huì)自動(dòng)記憶前一次開燈時(shí)設(shè)置的燈光效果，讓智能照明系統(tǒng)的操作更具人性化。
F、 安全功能：
在房間中的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器，除了感知客人的進(jìn)入，還可以感知在沒有經(jīng)過授權(quán)的人的進(jìn)入。同時(shí)在控制臺(tái)，可以看到是否有人員在房?jī)?nèi)活動(dòng)，做到安全防范。
4.2 控制系統(tǒng)圖
酒店標(biāo)準(zhǔn)間控制方案是將走道燈、床頭燈等需要控制的燈光全部接入到DALI系統(tǒng)，再將控制開關(guān)，如插卡開關(guān)、門鈴信號(hào)、開燈信號(hào)等接入遠(yuǎn)程I/O的開關(guān)量輸入點(diǎn)，也可將溫度調(diào)節(jié)器的模擬信號(hào)接入遠(yuǎn)程I/O的模擬量的輸入點(diǎn)�？照{(diào)溫度控制可以由遠(yuǎn)程I/O的開關(guān)量輸出點(diǎn)或模擬輸出點(diǎn)完成。
下圖是酒店標(biāo)準(zhǔn)間的控制系統(tǒng)圖和總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，可以根據(jù)要求增加和修改控制點(diǎn)。
圖五、 酒店標(biāo)準(zhǔn)間控制系統(tǒng)圖
圖六、 總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
對(duì)于整體，DALI 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不確定的，可以構(gòu)成線型、樹型、星型或混合型。在酒店中可以采取任何形式的結(jié)構(gòu)，具體采用哪種形式或是多種并存根據(jù)客房的分布設(shè)計(jì)。下圖給出系統(tǒng)拓?fù)鋱D。
圖七、 DALI系統(tǒng)拓?fù)鋱D
5 結(jié)束語
隨著人們生活質(zhì)量的提高和環(huán)境的改變，在未來的生活中，引入人類行為學(xué)、心理學(xué)的研究成果，在自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的基礎(chǔ)之上，按照人類行為心理需要，將生活中的各種功能系統(tǒng)，通過自動(dòng)化產(chǎn)品，與外界相連通的集控制、監(jiān)測(cè)、管理與交流于一體的居家智能化住房必定會(huì)很快進(jìn)入平民百姓家。
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