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【摘要】 本文介紹DALI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本常識，和如何利用德國萬可電子公司750-310模塊組建DALI網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)智能酒店環(huán)境自動化控制。
【關(guān)鍵詞】 DALI總線 PLC 從站 燈光自動控制，綠色照明
1 引言
現(xiàn)代化的建筑對照明的要求越來越高，不僅要求提供舒適、綠色的光照，同時不同的場合需要不同的照明環(huán)境。綠色照明需要科學(xué)設(shè)計和高效率、壽命長、、安全及性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來實現(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開關(guān)控制，對于上述要求很難實現(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。
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)控熒光燈的亮度，鎮(zhèn)流器僅僅是串連在熒光燈回路中的一個負載，這種調(diào)光方法效率低，性能差，調(diào)光范圍窄，現(xiàn)今國內(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性質(zhì)可分成三種：
1、1-10V模擬量接口；
2、數(shù)字信號接口（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)標準，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接口的控制信號是直流模擬量，信號極性有正負之分，按線性規(guī)則調(diào)光熒光燈的亮度，調(diào)光時一旦當控制信號觸發(fā)，鎮(zhèn)流器啟動熒光燈，首先被激勵點燃到全亮，然后再按控制量要求調(diào)節(jié)到相應(yīng)亮度，按IEC929標準，每個鎮(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)流器的控制信號是用數(shù)字信號曼徹斯特編碼（Manchester Code），信號沒有極性要求，信號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)啟動后，熒光燈亮度可以從0開始調(diào)整到控制信號所指定的亮度，這對劇場類熒光燈調(diào)光應(yīng)用十分適合，另外DSI還可以通過信號命令，在電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部對進入鎮(zhèn)流器的220V主電源進行開關(guān)切換控制，當熒光燈被關(guān)閉熄滅后，鎮(zhèn)流器可自動切斷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)計應(yīng)用DALI最初目標是為了優(yōu)化一個智能型的燈光控制系統(tǒng)，企圖制定一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，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）可對每個鎮(zhèn)流器（作為Slave）分別尋址，這意味調(diào)光控制器可對連在同一條控制線上的每個熒光燈的亮度分別進行調(diào)光，一個單段DALI數(shù)據(jù)控制線上可對64個鎮(zhèn)流器分別編址，每個鎮(zhèn)流器內(nèi)可設(shè)置16個燈光場景，同一個鎮(zhèn)流器還可以編在一組或在多個組，最大編數(shù)組為16，于是一個DALI系統(tǒng)可控制多達1000個鎮(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遠程開關(guān)燈電路。
③存儲和調(diào)用預(yù)先設(shè)定的燈電路工作參數(shù)值。
④可以實現(xiàn)對每個電子鎮(zhèn)流器的尋址，并可以實現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器的組尋址和廣播尋址。
⑤可以查詢每個電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)。
⑥可以查詢每個燈負載的工作狀態(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)的主要特點是：簡單、可靠、功能優(yōu)良。
1）通信結(jié)構(gòu)簡單可靠，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）安裝簡單方便，安裝DALI接口有2條主電源線，二條控制線，對線材無特殊要求，安裝時也無極性要求，只要求主電源線與控制線隔離開，控制線無需屏蔽，要注意的是當控制線上電流在250mA，線長300米時壓降不超過2V。
3）操作簡單容易，DALI鎮(zhèn)流器內(nèi)部是智能型的，可自動處理燈絲預(yù)熱，點燃，調(diào)光、開關(guān)，故障檢測等功能，對用戶界面是十分友好的，用戶無需對此理解很深就能操作控制，如發(fā)送一個改變現(xiàn)行場景的命令，各個相關(guān)鎮(zhèn)流器根據(jù)現(xiàn)行亮度與場景要求亮度之差，各自計算調(diào)光速率以達到所有鎮(zhèn)流器都同步調(diào)光到要求的場景亮度，如發(fā)送查詢命令就可回收各鎮(zhèn)流器的運行狀態(tài)和參數(shù)。
DALI最初設(shè)計是用于一個房間內(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大和提高，控制的規(guī)模也在擴大。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大到多個房間的辦公大樓，從單個商店擴大到大的賓館。
3 WAGO-I/O-SYSTEM DALI產(chǎn)品性能簡介
德國萬可電子公司提供的DALI燈光場景控制系統(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，相當于是一個網(wǎng)關(guān)（gateway），通過它可以將多段DALI子系統(tǒng)連接成一個規(guī)模較大的燈光控制系統(tǒng)，這個控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)可以運行比DALI更高一級的協(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，可以形成對整個建筑物及局部區(qū)域燈光的控制，從而更進一步的達到照明節(jié)能的效果
同時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DALI控制系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)進行控制。
圖三、 DALI實物圖
3.1 WAGO-I/O-SYSTEM DALI特點介紹
 每個DALI控制器可以連接1-5個DALI主站；
 每個DALI主站可以連接最多64個DALI從站設(shè)備；
 每個DALI主站最少可以提供4個場景開關(guān)選擇，可以根據(jù)用戶需要增加；
 可以增加Enocean無線開關(guān)場景選擇方式；
 場景開關(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)自己的實際需求設(shè)置、存儲1-16組場景；
 每個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)通訊的擴展功能；
 DALI控制器還可以增加對其他設(shè)備的控制功能，如對窗簾步進電機的控制等；
 每個DALI控制器最少預(yù)存4個場景，并且可以根據(jù)用戶需求增加或改變場景；
 提供集成的控制箱及簡單快捷的接線方式；
 僅需接入電源和DALI設(shè)備，即可實現(xiàn)控制功能，不需要其他任何設(shè)置；
 DALI控制器與場景開關(guān)（或觸摸屏）分離安裝，增強了房間的美觀性；
 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；
 多個控制器形成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以對整個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。由于采用預(yù)置信息“分布式控制”，當系統(tǒng)中某個模塊出現(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)其它模塊正常運行。從維護的觀點來看，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”水平。同時，由于采用高性能的開關(guān)器件，周密的電路保護措施使該產(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“延長燈具壽命”效果。
系統(tǒng)能對場地所有燈光根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置，實現(xiàn)自動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)品對電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓的成功抑制和補償以及軟啟動和軟關(guān)閉技術(shù)的引入使燈具壽命延長，對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”對減輕供電壓力，降低用戶運行費用，實現(xiàn)照明管理智能化都具有極大的經(jīng)濟意義。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) 安裝簡便，操作直觀。
電氣維修工程師僅需接受簡單的培訓(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)和保險絲，用操作直觀的控制面板取代原有手動開關(guān)，兩者之間可用價格低廉的數(shù)據(jù)總線實行低壓控制連接，改變了原有手動開關(guān)需接入強電線路的傳統(tǒng)設(shè)計方法，既安全又能簡化布線工程，而且系統(tǒng)的重組和今后的維護十分方便。
4) 網(wǎng)絡(luò)控制，便于管理升級。
智能照明系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程控制，集中控制，無線遙控，電腦控制，定時控制，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
在杭州某四星級賓館智能樓宇控制系統(tǒng)當中，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：
·場景的預(yù)設(shè)、調(diào)用：通過燈光營造現(xiàn)場多種不同需求的動態(tài)場景氣氛；
·調(diào)光：根據(jù)用戶的個人要求、現(xiàn)場的需要設(shè)置個性化燈光效果；
·日照補償：在固定照度的條件下，利用自然光調(diào)高調(diào)低現(xiàn)場燈光，達到節(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、入門場景；
·時間控制：通過預(yù)設(shè)時間開關(guān)、燈光燈光遙控；
具體功能可以做到如下：
A、 自動開燈功能：
當客戶打開房門，鑰匙燈立刻點亮，指導(dǎo)客戶插卡取電。當客戶插卡取電后，就進入了回家模式，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景等。
同樣，利用運動檢測傳感器可以檢測房間內(nèi)有無人，從而自動決定是否房間需要照明，一旦檢測到房間有人，自動接通照明裝置，人一旦離開房間在一定預(yù)先設(shè)定好的時間后（如5分鐘），自動關(guān)閉照明，并可實現(xiàn)房間恒亮（照）度照明（如在有陽光的情況下，自動降低電照明的發(fā)光程度），也可以實現(xiàn)手動調(diào)光控制。
B、 場景功能：
只要輕按一個鍵，就可以得到想要的燈光和電器的組合場景，如回家模式，離家模式，會客模式，就餐模式，影院模式，夫妻夜話，夜起模式等。
以標準間為例，作為一個客人集中（唯一）活動的場所，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、會客等場景模式供隨時選用。
例如：
設(shè)定會客模式為吊燈亮80%、壁燈亮60%、筒燈亮80%；
看電視場景為吊燈亮20%、壁燈亮40%、筒燈亮10%；
因為采用了調(diào)光控制，燈光的照度可以有一個漸變的過程，通過遙控器或通過面板的現(xiàn)場控制，可以隨心所欲地變換場景，營造一種溫馨、浪漫、幽雅的燈光環(huán)境。
C、 燈光軟啟：
開燈時，燈光緩緩的亮起，關(guān)燈時，燈光緩緩的熄滅，消除了光線驟變對眼睛的刺激，即保護眼睛，也減小電流對燈絲溫度的沖擊，延長了燈具的使用壽命，保護燈泡。
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景設(shè)置，為客戶營造出更多更加溫馨和浪漫的場景氛圍。
E、 記憶功能：
電腦(或PLC)會自動記憶前一次開燈時設(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：
在房間中的運動檢測傳感器，除了感知客人的進入，還可以感知在沒有經(jīng)過授權(quán)的人的進入。同時在控制臺，可以看到是否有人員在房內(nèi)活動，做到安全防范。
4.2 控制系統(tǒng)圖
酒店標準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、開燈信號等接入遠程I/O的開關(guān)量輸入點，也可將溫度調(diào)節(jié)器的模擬信號接入遠程I/O的模擬量的輸入點�？照{(diào)溫度控制可以由遠程I/O的開關(guān)量輸出點或模擬輸出點完成。
下圖是酒店標準間的控制系統(tǒng)圖和總線控制系統(tǒng)簡圖，可以根據(jù)要求增加和修改控制點。
圖五、 酒店標準間控制系統(tǒng)圖
圖六、 總線控制系統(tǒng)簡圖
對于整體，DALI 總線拓撲結(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。下圖給出系統(tǒng)拓撲圖。
圖七、 DALI系統(tǒng)拓撲圖
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，在自動控制、計算機和通訊技術(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)，通過自動化產(chǎn)品，與外界相連通的集控制、監(jiān)測、管理與交流于一體的居家智能化住房必定會很快進入平民百姓家。
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