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矩形科技DDC产品在楼控智能照明系统集中解决方案

矩形科技DDC产品在楼控智能照明系统集中解决方案

  言

办公环境不仅要有足够的工作照明,更应营造一个舒适的视觉环境,减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主要因素之一,因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计,加强照明控制设计,已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内外有关资料介绍,办公照明用电量占整幢大楼能耗的约1/3,办公照明的设备费用(包括照明器件和配布线工程费)约占电气工程费用的10%以上,因此选择合理的照明方案,配置先进的控制系统,不仅能大大简化穿管布线的工作量,而且能有效地节约能源,降低用户运行费用,提高大楼管理水准,具有极大的经济意义和社会效益。在一些欧美发达国家,照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的组成部分,而且应用范围越来越广。

智能照明控制系统的技术,随着现代建筑技术的发展而不断更新以适应各种建筑结构布局,不同灯具的选配,实现多样化的控制模式。由于这是一个开放式的系统,采用标准接口可以方便地与其它系统诸如BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能。例如在上下班时间段,将所有的出入口照明全部打开,在平时打开部分照明,深夜打开深夜模式。室外景观照明根据时间自动运行:根据泛光要求,对灯光控制系统进行了设计,日常模式通过控制室的管理,配合各区域的控制面板实现智能人性化管理。


技术方案概述

1 设计方案

1.1设计依据

本方案的设计依据为:

Ø        智能化系统招标书

Ø       《民用电气设计规范》JGJ/T16-92

Ø       《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GYJ1253-88

Ø       《民用建筑照明标准规范》GBJ133-90

Ø       《智能建筑评估标准》DG/TJ08-602-2001  J10105-2001

1.2设计原则

l       可行性和适应性

保证技术上的可行性和系统的可适应性

l       实用性和经济性

贯彻全面应用,坚持实用、经济的原则

l       先进性和成熟性

既要采用先进的理念、技术和方法,又要注意结构、设备的相对成熟。不但能反映当今的先进水平,而且具有发展潜力,能够适应未来若干年内的发展。

l       开放性和标准性

为了满足所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断发展的需求。必须追求系统的开放性和标准性。

l       可靠性和稳定性

在考虑技术新进和开放性的同时,还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理等方面着手,确保系统运行的可靠性和稳定性,达到最大的平均无故障时间。

l       可扩展性和易维护性

  为了适应系统变化的需要,必须充分考虑以最简洁的方法,最低的投资,实现系统的扩展和维护。

2 系统配置原理图

分布式智能控制系统,通常可以由三部分组成,一、模块部分(包括调光器、智能控制器)二、现场控制部分(包括控制面板、文本屏、智能传感器、固态继电器)三、监控,调试部分(包括调试软件和PC监控机)等部件组成,将上述各种具备独立功能的模块用一根五类四对数据通讯线手牵手联接起来组成一个控制网络,其典型系统如图2-0所示:



图2-0系统原理图

2.1      地下室照明控制系统:

(1)        地下室照明可设置手动模式,定时模式。可以通过监控中心控制开关,也可通过现场文本屏实现开关。

2.2      景观灯照明控制系统

室外景观照明根据时间自动运行,根据泛光要求,对灯光控制系统进行了设计,日常模式通过控制室的管理,配合各区域的文本屏实现智能人性化管理,各区域的功能及配置情况说明如下:

(1)        模式:每个区域内的灯具根据使用时刻的不同,设置多种亮灯模式:平时模式、周末、节日模式、重大活动模式;

(2)        场景:每种模式内,还可根据时间段变换不同的场景。如黄昏、晚间、深夜等。

(3)        为方便管理,系统需能根据时间实现场景的自动地变换,提高管理的科学性,减少管理人员,节约能源,并可在控制室远程控制系统运行。

2.3      楼层内走道照明控制系统

室内照明在上班时,自动打开所有照明,到下班后打开深夜模式,运行节电节能模式。当某个楼层有工作人员加班时,通过楼道的红外探测器可以自动开灯,延时一段时间后又自动熄灭,实现人来灯亮,人走灯熄。

利用现场文本屏控制,夜间保安巡逻时,可以手动打开巡查楼层的照明,方便实用。

2.4      路灯照明控制系统

室外道路照明根据时间自动运行,根据泛光要求,对灯光控制系统进行了设计,日常模式通过控制室的管理,配合各区域的文本屏实现智能人性化管理,各区域的功能及配置情况说明如下:

(1)        模式:每个区域内的灯具根据使用时刻的不同,设置多种亮灯模式:平时模式、周末、节日模式、重大活动模式;

(2)        场景:每种模式内,还可根据时间段变换不同的场景。如黄昏、晚间、深夜等。

(3)        为方便管理,系统需能根据时间实现场景的自动地变换,提高管理的科学性,减少管理人员,节约能源,并可在控制室远程控制系统运行。

2.5      中控中心配置

管理计算机,实现集中显示与管理

PC接口,实现总线与计算机连接

总线交换机,实现总线数据高效传输。

可预置上午、中午、下午、傍晚、夜间、深夜等场景模式,业主只需按动按键,就可开关灯具或调用相应的场景模式。通过TCP/IP接口可以集成BA系统。通过软件设置可以实现远程,多级控制,并且监控照明状态。

3 硬件组成部分

3.1系统布置图

图3-1系统控制布置图

3.2智能控制器安装要求

按照以下步骤在CPU或扩展模块的端子排上安装导线:

1. 打开CPU或扩展模块的端子上盖;

2. 如图4所示,用螺丝刀逆时针旋转端子排对应的螺钉,直至卡簧可以插入导线为止;

3. 插入连接导线,用螺丝刀将端子螺钉顺时针旋转,直至卡簧将导线卡牢固为止;

4. 检查接线无误后,关闭端子上盖,导线安装完成。

 

按照以下步骤从CPU或扩展模块的端子排上拆卸导线:

1. 确认所有电源关闭后,打开CPU或扩展模块的端子上盖;

2. 如图4所示,用螺丝刀逆时针旋转端子排对应的螺钉,直至卡簧可以拔出导线为止;

3. 关闭端子上盖,导线拆卸完成。


图3-2控制器安装图

3.3智能控制器接线说明

图3-3控制器接线图

RECT控制系统是单总线控制方式,即一条控制线将所有控制系统的部件包括开关控制器、面板等按菊花链方式连接起来如下图所示。绝对不允许与交流系统的地线相连接。

一般每个部件上最多只有二个电缆端头,不允许有二个以上的电缆头连接在一个部件的接线端头上。整个控制电缆中的D+D-数据线不要构成闭环形,星形或多分支形的连接方式。

1)       控制电缆的敷设

a.     控制电缆的走线设计由公司系统工程师负责提供平面图设计,表明各面板,光电传感器等部件的连接顺序和控制线走向。

b.    控制电缆应穿管敷设,原则上每管一线,控制电缆必须与交流强电线严格分开,若有交叉应垂直相交,若有平行走线超过10米时则线间至少保持400mm间隔。

c.     控制电缆敷设时二个部件之间的连接应该是一条中间不间断的电缆,布线时尽量缩短走线长度,不要过多迂回增加不必要的电缆长度。

d.    控制电缆连到每个部件时都应在电缆二个端头上标有来源和去向的标签。

3.4智能控制器基本特点

M44MAD是一款数字量、模拟量混合型PLC,包含16点数字量输入,16点数字量输出,6点模拟量输入,6点模拟量输出,在智能楼宇等数字量、模拟量混合应用中可以最大程度的节约控制器成本,给项目效益提供更好的保障。产品还具备以下特点:

1、集成了大部分常用的通讯方式,包括:RS232,CAN,以太网,3路RS485, 4路串口均支持标准的MODBUS/RTU主、从协议,以及自由通讯协议(可以兼容任意RS485或RS232通讯协议),以太网接口支持MODBUS/TCP主、从协议,可以方便的集成仪表,水泵,变频器,显示屏,和组态监控软件等设备应用在工程项目中。

2、具有远程IO功能,可以将多台PLC组建成一个多主多从的一个设备网络,相互之间可以通过RS485或以太网相互访问网络中任意一个IO点,实现网络联机控制。

3、可以通过以太网接口、3个RS485以及RS232下载编写梯形图程序、在线监控和调试梯形图程序,用户可设置密码保护其编写的梯形图程序。

4、支持IO点扩展,通过连接扩展模块可以扩展各种类型IO点数量,最大支持7个扩展模块,可以灵活的选配IO点数量和类型。

5、数字量输入、数字量输出、模拟量输出,1路RS485及CAN接口是电源隔离的,可为系统安全运行提供更多保障。

6、RTC实时时钟功能,及功能强大的日期时间段功能块,可灵活设定任意多个时间驱动事件,在灯光控制、节能等有着广泛的应用。

7、基于中型PLC应用设计的系统变量空间,用户可以使用的位变量有10000多个,字变量空间10000多个(部分可掉电保持),可以满足大型程序的应用需求。

8、100M以太网接口,可以很方便的将设备集成到现有的以太网络中,和计算机连接网络方法一致,配合路由器配置,还可将设备的网络扩展到internet网络。如果路由器 有固定的外网IP,则可以在internet网络上对PLC网络进行编程、监控。

9、通过连接GPRS DTU,用户可以远程维护PLC,可以减少人工维护成本。

10、设备有24V直流供电和220V交流供电两种类型供用户选择,交流型还提供1路24V(1A)直流电源,可供外部设备使用。

3.5固态继电器性能参数

性能参数

 

控制方式

电阻型调压

负载电流

10A,20A,25A,40A,60A,80A

负载电压

0~220V/AC 0~380V/AC

控制电压

外接470~560kΩ/2W电位器

控制电流

 /

通态压降

≤1.5V/AC

断态漏电流

≤12mA

断态时间

 /

介质耐压

2500V/AC

绝缘电阻

1000MΩ/500V/DC

环境温度

-30℃~+75℃

冷却条件

负载电流10~25A;须安装散热器,40A以上加风扇强冷或水冷

安装方式

螺栓固定

工作指示

LED

重量

90g(10A、15A)

135g(40以上)

4          系统软件部分

网络可通过PC节点所连接的便携式电脑进行设定和调整。我们可以备份系统的设置。在对系统进行调整后,它可以很容易回到先前的状态。

4.1系统登录

图4-1系统登录界面

如图4所示为智能照明系统的登陆窗口,需要输入注册的操作工号和对应的密码就可以进入系统,在进入系统前,管理软件需要查找在线设备。

4.2系统主界面

图4-2系统主界面

在系统的主界面上可以通过平面图直观地了解智能照明设备运行的状态。可直观看到的状态有:电灯的开关、照度的大小等信息。并可以通过鼠标操作来对智能照明回路进行控制。

4.3系统工作模式查看与设置

图4-3系统工作模式图

系统工作模式分为:手动模式和自动模式。

手动控制模式:由用户根据需要手动控制各个控制点的开与关。

自动模式:根据预先设定的开关灯时间,自动控制各个控制点的开与关。

4.4系统定时时间查看与设置

图4-4系统定时图

系统定时时间设置:系统可以设置几个时间段分别控制各个回路。用户可以预先设定几套工作模式,由系统根据需要自动调取工作模式。

5          系统特点

目前,设计师在设计照明系统时一般仍然沿用传统的方法设计,即在某些照明回路中串联由楼宇自控(BA)系统控制的触点,通过控制这些触点可以实现诸如区域控制、定时开关、中央监控等功能,但是这种控制方法具有一定的局限性:

1)     考虑造价因素,这些回路的数量一般很少,一般只有大面积区域控制,若将回路划分的较细则造价昂贵。

2)     现场通常不设置开关,所有照明回路通过BA中控制室控制,现场无法根据实际情况干预照明状态,使用不便。

3)     控制功能简单,只能实现定时、开关的功能,若要实现场景预设、亮度调节,软启动软关断等复杂的功能技术难度较大。

4)     由于照明系统并不是一个独立的系统,所以,在BA系统出现故障时,照明系统同样受到影响。

智能照明系统则是一个专门针对照明需要而开发的一个智能化系统,可以独立运行。它有一套独立的控制协议,相对BA系统来说比较简单,完全满足对照明控制的需求,而且造价相对BA控制便宜。采用专业的照明控制系统,既可以降低造价又可以实现更加完美的智能照明控制,同时还可以保护灯具,节约能源,降低运行费用。

控制回路与负责回路分离,输入输出单元仅用一根五类线作为总线相连,并且在网络中可以随时随地添加新的控制单元,控制面板的工作电压为安全电压DC24伏,确保人身安全。

该系统具有分布式智能控制特点和开发性,可以和其它建筑管理系统(BMS)、楼宇自控系统(BA)、安保及消防系统结合起来,提高物业管理智能化水平,符合现代生活的发展趋势。其特点:

5.1分布式控制

真正的分布式控制系统。网络上的所有设备都是智能化的,并以“点到点”方式进行通信。即使存在网络线缆故障,断点两边的设备将以两个独立网络的形式继续工作。

5.2网络监控功能

系统可以通过网络监控所有控制点的状态指示,故障报警,数据保存,数据报表功能。

5.3场景控制

每一场景控制键可控制多达240个回路,这样就保证了在内只需一个控制面板就可控制数十种灯光场景。

5.4远程控制

远程控制组件可以通过TCP/IP连到照明控制网络。仅需简单相连,并连接到网络内,就可以进行远程控制,故障分析,系统设置。也可以通过TCP/IP将多个区域连成一个网络,实现远程同步控制。

5.5时钟控制

大多数的节能厂商都采用独立的实时时钟控制器,这造成了成本的上升和可靠性的下降。

N80控制器内带实时时钟,包括年、月、日、时、分、秒、周,用户可以很方便的利用实时时钟开发出各种不同的策略。

5.6系列化产品

照明控制器有8,16,24个回路系列,每个回路的负载由2A到20A。大多数控制器内有子回路保护功能。这将降低整体的安装费用:

1)      模块化、分布式的安装结构大大减少了布线费用;

2)      大功率回路保证每个回路上可安装更多的照明负载;

3)      丰富的系列化产品可以使设计者进行造价最低化的系统设计;

自带回路保护空开功能减少了同类功能器件的投入。

5.7泛的控制能力

系统可以对大多数类型的光源进行调光或开关控制,这使得产品对各类灯具具备完善的控制能力。

5.8可靠性高,抗干扰能力强

整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余,另外N80全系列产品都通过了CE认证,也为用户产品的出口打下了良好的基础

5.9掉电保护(电路发生故障时的照明方式选择)

系统具有可靠的掉电保护功能,能够保证运行时的数据不丢失。可以把时间设定参数写入FLASH掉电保持寄存器中,电路正常时,控制器将根据最后一次修改参数自动运行。

5.10支持双通信口,支持各种标准的通讯协议

目前的节能控制对于通信和监控的要求越来越高,大多数的路灯节能要求可以在远方进行控制和调整控制参数,同时相当多的用户还需要能在现场接屏进行监控,因为各家RTU与屏的通信协议不同,造成节能厂商的开发难度大大增加。

  N80-M44MAD带有RS232和RS485两个通信口,两个口都支持MODBUS从协议,RS485更是支持MODBUS主协议和FREE协议,用户可以很方便的利用这两个通信口与各种不同通信装置进行通信,比方说GSM、GPRS DTU、MODEM,另外还可以与各种显示屏、监控软件、组态软件进行通信。最后这两个通信口还能对各种第三方的表计或者变频器进行监控,从而达到整合的目的。

5.11支持多机联网

照明节能控制器因为单控制器的控制量有限,需要多台控制器联网进行监控。

多台N80-M44MAD可通过RJ45联网,交换数据,还可以通过RS485与外接设备通讯,采集数据。并可共用同一台GPRS与远端服务器通讯。

5.12 BA集成和开放协议

产品与一般的BAS如Johnson,Honeywell和Satchwell等相兼容。照明控制系统以最简单RJ45通讯口接入BAS或通过菊花链式连接将网络通过RS232或485通讯口接入BAS。这就使得照明控制系统和BA系统可以实现无缝连接。

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