EIB总线概述.doc

总线概述基本介绍EIB（European Installation Bus），是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准。现已成为国际标准ISO/IEC 14543-3，并于2007年正式成为中国国标GB/Z 20965-2007。EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能，既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，也可根据要求进行不同的组合。与传统安装方式比较，EIB不增加元件数量而实现了功能倍增，从而具有了高度的灵活性。它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容，并为后续公司进入EIB市场提供可能。EIB系统既是一个面向使用者、体现个性的系统又是一个面向管理者的系统，使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能，达到自己所需要的效果，并可通过操作探测器（如按钮开关等）来控制系统的动作；另一方面， EIB系统还提供基于Windows的软件平台，管理者（如小区物业中心、大楼管理中心、车库管理处等）将安装此套软件的计算机连接至EIB系统即可对EIB系统进行控制并进行管理，从而达到集中管理的功能。发展历史1990年5月8日，以ABB、SIEMENS、MERTEN、GIRA、JUNG等共七家欧洲著名的电气产品制造商为核心组成联盟，制订了欧洲安装总线规范（European Installation Bus），成立了中立的非商业性组织EIBA（European Installation Bus Association，欧洲安装总线协会），EIBA会员占据了欧洲楼宇、家庭自动化设备销售额的80%。自EIB于1992年第一次出现在德国汉诺威交易会以来，一场翻天覆地的电气安装革命已经悄悄地开始了。据统计，在德国的商业功能建筑和大型超市中，大约30%的楼宇都不同程度地安装了EIB系统，而在计划建造的楼宇中，这一比例则达到了60%。EIB系统在欧洲被称为European Installation Bus，即欧洲安装总线。在亚洲则是指Electrical Installation Bus，即电气安装总线。迄今为止，已有一百多家制造厂上成为了EIBA的会员，按照开放的EIB标准生产能够相互兼容和交互操作的各种元器件，各类产品品种多达4000多种，几乎覆盖了建筑中各个行业和各种用途的需要。经过十多年的发展，EIB不仅成为事实上的欧洲标准，也被成功地引入世界各地，2000年时在IEC国际现场总线标准大会上被作为提名国际标准之一。1999年，EIB技术开始被引入中国，在短短的三年多时间内，以其优越的性能和质量获得了很大的成功，2001年3月，为配合EIB技术的推广，在同济大学建立了亚洲规模最大的EIB认证技术培训中心。2001年，EIBA协会吸收了其他两家欧洲智能电气安装协会，在欧洲统一了智能电气安装技术标准，也诞生了全新的标准-Konnex，建成KNX。西门子为KNX协会的发起人，同时担任KNX协会主席。KNX标准以EIB标准为基础，针对智能家居和网络控制制定了同EIB完全兼容的标准。2003年欧盟以法律形式通过KNX/EIB标准,KNX/EIB标准为欧洲唯一法定标准。2结构特点总线结构EIB是一种标准的总线控制系统，控制方式为对等控制方式，不同于传统的主从控制方式，总线采用四芯屏蔽双绞线，其中两芯为总线使用，另外两芯备用。所有元件均采用24VDC工作电源，24VDC供电与电信号复用总线。2EIB的元器件均为模块化元件，主要分为驱动器和探测器两类，驱动器为标准模数化的元件，采用标准DIN导轨的安装方式，探测器采用标准86盒齐平安装方式。驱动器和探测器可分散安装在建筑物的不同区域，然后使用总线将所有的元件连接起来。每个元件内均有内置的微处理器与存储器，故这些元器件可分别独立工作，任何一个元件的损坏都不会影响系统其他部分的独立工作，因此具有高度的安全性。EIB通讯协议遵循OSI（开放式系统互联参考模型）模型，提供了OSI模型所定义的全部七层服务。由于开关信号的随机性，EIB采用了CSMA/CD（具有冲突检测的载波监听多路访问），通过这种总线访问技术，使得在多个总线元件同时发送信号时不会发生信号丢失并且EIB有自己的优先权定义以保证信号按照一定的次序传送。EIB系统的基本结构是支线（Line），一条支线可以接64个元件，通过线路耦合器（Line Coupler）最多可以15条支线连接为一个区域（Area），而通过干线耦合器（Backbone Line Coupler）可以将15个区域连接成一个最大的系统。因此EIB系统最大可以容纳高达14400的元件，而可控制的用电设备点数更是惊人。3事实上，如果某一条线路需要连接更多的元件的话，还可以通过连接线路中继器（Line Repeater）的方式再多连接192个总线元件。根据EIB标准，一条总线的最大长度为1000米。EIB协议引入了两种类型的地址：物理地址和组地址。在EIB系统中对于每一个总线元件都分配了唯一的物理地址。它包括了域，线和元件三部分。在三个部分之间用一个点来分开：例如：0.3.53 或者15.15.62。组地址通过电信号用于多个接受元件之间的通信，这些接受元件构成了一个组。组地址是一个用功能连接的地址，并且不同的级用一个斜线分隔开来。在ETS 1（EIB工具软件）中，它一般分成了两级，主群组和子群组。在ETS 2中，组地址可以分成两级或者三级，主群组，中间组和子群组，例如：14/6/206。最大的组地址为15/2047或者15/7/255。为了更加清楚的描述一个系统，组地址通常分成三级。这种地址结构使得区别不同的结构区域，比如大楼的不同部分，不同楼层，区别不同的功能区域，比如中央控制，照明，窗帘，供暖，监控或者特殊功能等等变得可能。主地址0是系统保留的。产品特点1.线路简单，安装方便，易于维护，节省大截面线材消耗量，降低建筑开发商的投资成本和维修管理费用，缩短安装工期，提高投资回报率。2.运用先进的微电子技术，不但可实现单点、双点、多点、区域、群组控制、场景设置、定时开关、亮度手自动调节、红外线探测、集中监控、遥控等多种控制任务，并且可以优化能源的利用，节约能源，降低运行费用。3.能满足多种用户对不同环境功能的要求。电气安装总线是开放式，大跨度框架结构，允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。4.满足建筑经济型运行要求。自动化提供了实现节能运行与管理的必要条件，同时尚可大量减少管理与维护人员，降低管理费用，提高劳动效率，并提高管理水平。5.保证建筑安全可靠。现代化建筑有多种报警措施及安全服务，各系统间互相结合，并以计算机网络的形式实现，在各种紧急突发事件中，能作出迅速果断的处理，为建筑的安全提供了可靠的保障。通过弱电控制强电，人体接触的控制设备均为24V安全电压。6.系统具有开放性。可以和其他物业管理系统（BMS），楼宇自控系统（BA），保安及消防系统结合起来，符合智能大厦的发展趋势。3应用功能EIB系统可以实现的功能如下：场景控制场景控制Scene control：依个人偏好可设定不同的灯光模式，之后便可按照设定的灯光场景进行切换。从提供小孩看电视所需要的明亮区域，到成人饭后品尝咖啡所需的柔和角落，只要轻触按钮或遥控器即可达成。日光控制日光控制Daylight control：许多办公大楼即使在天气晴朗的日子，仍然把电灯全部打开。而EIB依照所接收到阳光的多寡而调整办公室内的电灯亮度高低。当室外很亮时，这个灯光控制系统就会将是室内的灯转暗；而最靠近窗户的灯光将会是最微弱的，以便整个房间的亮度都一致。定时开关定时开关Timed switching：商业大楼的楼梯间和公共走道的电灯，通常在非上班时间仍然是开着的，这种不必要的能源浪费是可以避免的。电灯可以在预先设定的时间（段），譬如在下班时间，自动变暗或关闭。移动探测移动探测器Motion detector：当访客搭电梯到达时，电灯才会被启动；并且在没有任何动静时，灯光会自动转暗。这个探测器也可针对可疑行动或非法之侵入行为产生警戒措施方案。当探测到有物体移动时，它会发出警报，并且显示入侵者的位置。并可通报安全部门，或传送警告信息到屋主的移动电话。感烟探测感烟探测器Smoke detector：当火灾一发生时，感烟探测器立刻启动火警警报器并通知安全部门，且屋主也可以由行动电话接到通知。除此之外，系统也可以关闭瓦斯炉，以防止可能的爆炸；并且打开必要的警示，以对应快速疏散的需要。水位探测水位探测器Water sensor：你可以一回到家，浴缸内就已有热水等着你，只要经由移动电话送出指令，就可打开水龙头开始放热水；当水位上升到探测器的位置，水龙头就会关掉紧急按钮紧急按钮Panic button：对于病人、老人和残障者，只要将任一按钮设定为紧急按钮，这样，当需要协助，就能即时得到协助。集中监控集中监控Central monitoring：从一个地方即可控制与监视所有在家里或办公室的电器设备。你可以设定室外的电灯，在日落时打开，日出时关闭；或是让花园的喷灌设备每隔一天洒水一小时。为了能完全掌控，你可以在卧室、客厅或靠近前门的地方放置一个迷你的液晶显示板（LCD），让你一眼就可以知道高达14项关于你的公寓状况的报告。4行业应用目前国内EIB的应用范围很广，在博物馆、大楼外景照明、酒店大堂、客控，地铁，机场等等地方都有成功的案例。譬如酒店客控，有ABB i-bus与国内EIB厂家 tantron合作的超五星酒店-京基100瑞吉酒店；西门子在世博园的项目洲际酒店，机场有北京T3航站楼、上海虹桥机场，体育馆有北京鸟巢，别墅等就不计其数。这些场合，由于EIB系统的开放性和稳定性，集成了消防、背景音乐等等系统，已经充分显示了EIB的生命力在中国市场上，西门子公司推出了Instabus EIB楼宇智能控制系统，ABB公司推出了ABB i-bus EIB，在欧洲还有Gira的HomeServer，Merten公司的EIBeasy等系统,MDT公司还推出产品3年质保的承诺。由于EIB系统的开放性特点，国内厂家也在探询将互联网通讯技术和信息处理技术对EIB进行扩展，以实现互联网远程监控，短信和电话监控等功能。在信息家电时代，EIB系统更可实现家用电器与电气设备的整合，具有广阔的空间和发展潜力。Instabus EIB欧洲安装总线系统灯光控制功能及其应用展望 摘要：本文介绍了instabus EIB欧洲安装总线系统的基本技术背景，该系统灯光控制的基本功能和特色功能，同时介绍该系统在国内的应用和今后市场发展展望。关键词：EIB 欧洲安装总线 调光 DALI 节能1 Instabus EIB欧洲安装总线系统介绍1990年，由SIEMENS、ABB等六家德国电气产品制造商组成联盟，制定了EIB技术标准并成立了中立的非商业性组织EIBA（EIB Associate，欧洲安装总线协会）。EIBA协会的成立极大地推动了EIB标准的发展，迄今为止，已有一百多家制造厂商成为了EIBA的会员，按照开放的EIB标准生产恩能够给相互兼容和交互操作的各种元器件，各类产品品种达6000多种，几乎覆盖了建筑中各个行业和各种用途的需要。EIB系统是一个二线制的总线型式的智能控制系统，主要用于对照明系统/遮阳系统/末端空调系统的控制，也可用于消防/保安等系统中的联动控制。系统的所有单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，有一对信号线（双绞线）连接成网络。每个单元均设置唯一的物理地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为EIB总线信号在EIB系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。EIB系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。EIB通过系统编程时控制开关与输出回路建立逻辑对应关系，因此在设计时更加简单、灵活。2 Instabus EIB欧洲安装总线系统基本灯光控制功能Instabus EIB具备以下基本灯光控制功能：灯光开关控制，普通灯光控制，日光灯调光控制，灯光场景控制，本地遥控控制，灯光亮度和恒照度控制，红外线移动感应灯光控制，灯光定时控制，应急灯光控制，灯光中央监控。2.1 灯光开关控制功能通过Instabus EIB的开关模块对灯光进行开关控制，其开关控制方式是事件型的，即每一路的开关能受到多个条件的控制，如：受到房间灯光单独控制条件控制，房间灯光总开总关控制条件控制；楼层灯光总开总关功能；大楼灯光总开总关功能。每一路的开关能通过编程软件设置多种参数来实现复杂功能：灯光延时开关参数；楼道控制功能参数；逻辑控制参数。Instabus EIB系统常用开关模块有：8路每路16A开关控制模块；4路每路16A开关控制模块；4/8路每路开关控制模块。特别的是，4路/8路开关控制模块内置场景功能，可无需借助其他设备实现场景功能。使用起来十分方便、灵活。2.2 普通灯光调光通过Instabus EIB的调光模块能对多种光源进行调光控制：例如白炽灯调光，220V卤素灯调光，12V低压卤素灯调光。调光的功率范围每路可从250W到8kW。每一路调光能通过编程软件设置多种参数来实现复杂功能：如调光范围，调光时间等等。Instabus EIB系统的常用普通灯光调光模块有：500W通用调光器；250W通用调光器；AQ1.3 1300W通用调光器。2.3 日光灯调光Instabus EIB系统能提供多种日光灯调光控制器，日光灯调光控制器控制开关和调节1-10V调光信号给日光灯电子调光镇流器。该类设备同样可以设置各种复杂的控制参数。常用的日光灯调光设备有1路1-10V调光控制器，3路1-10V调光控制器，8路1-10V调光控制器。OSRAM能提供全系列的1-10V调光设备。有控制荧光灯调光的1-10V设备，控制紧凑型银光灯调光的1-10V设备，控制白炽灯或链接电子式变压器低压卤素灯调光的1-10V设备。控制LED调光的1-10VLED调光器。2.4 灯光场景控制Instabus EIB系统能提供强大的场景功能，场景中可控制灯光调光/开关，也可把窗帘升降/温度控制组合在场景中，用户可以自己定义场景（记忆功能），场景变换可通过版面任意控制，灯光场景也可通过定时控制。常用场景控制设备有单房间场景控制器和多房间大场景控制器。Instabus EIB系统的场景功能主要通过场景模块来实现，该方式比其他EIB厂商通过带场景功能的面板来实现具有更多的优点：1个场景模块可以给多个房间使用，如每个房间有4场景，每场景控制5个通道，则1个场景模块可实现10个房间场景功能。同使用带场景功能的面板来实现同等功能相比，场景模块可明显降低设备成本。 无需特别计算场景数量的每场景控制路数，避免在一些大会议室应用昌经面板功能捉襟见肘的情况，此功能可大大方便系统前期设计和后期功能要求的变化。 场景中可控制房间空调的模式和温度。 可设置场景中动作时间的次序，该功能可实现很多人性化的功能和效果。 房间的状态可通过文字或数字的形式反馈给中央控制软件或液晶显示控制面板，各区域的场景情况一目了然。 场景可被多个面板/遥控器/中央控制软件来调用。 可实现场景记忆功能，而一些所谓的场景面板无法在同一个面板同时实现多个场景和场景记忆功能，因为没有多余的通讯通道来实现设备状态的任意改变。 一个或多个场景功能可以被中央软件或其他面板打开或关闭，避免重要场合被现场人员误改变的情况。图1 Instabus EIB系统框图2.5 本地遥控控制Instabus EIB系统能提供红外线或射频遥控方式，有多种带红外线接收面板可供用户选择。特别的是，带红外线接收面板具有独立红外遥控通道，可设置为同面板通道不相同，如一个四联带红外接收面板和手持红外遥控器最多可实现开关24路灯或调光控制12路调光的功能。对应一些大空间或有墙壁阻隔的情况，Instabus EIB可提供高性价比的射频接收面板UP140，可通过手持射频遥控器来实现无阻隔的遥控。射频编码/学习/接收采用特殊方式，绝无串扰的可能性。射频遥控方式具有很多优点：如在办公室应用中多个房间公用一个射频接收面板，在家具中无需要在很多房间设置红外线接收面板，在记者会议室内或宾馆大堂避免人挡住红外线接收面板而无法遥控的情况。2.6 光感控制Instabus EIB系统能提供强大的光感控制功能，系统可根据室外光线强度对室内的灯光做出自动调节，如自动关闭靠窗的灯光或调光靠窗的灯光来达到节能和舒适的效果。Instabus EIB系统可提供室外光线/温度传感控制器，该控制器能控制多个通道，可实现复杂的光线控制功能。2.7 灯光恒照度控制Instabus EIB系统能提供强大的灯光恒照度控制功能，已达到舒适的效果。系统可根据室外光线强度对室内的灯光最初自动调节，如调暗办公室靠窗的灯光到30%，调暗中间的灯光到60%，达到节能和舒适的效果。Instabus EIB系统能提供灯光恒照度控制器，改控制器能实现灯光恒照度控制功能。2.8 红外线移动感应灯光控制Instabus EIB系统能提供强大的光感功能，红外线移动感应器感应人的移动和探测环境光线亮度值，当环境光线亮度值低于设定值并有人移动时打开灯光，当人在室内活动时，灯光持续打开，人离去后自动关闭，可以实现节能的效果。常用红外线移动感应灯光控制设备有：红外移动感应+4联开关组合面板；墙装红外移动感应面板；吸顶红外移动感应器。2.9 灯光定时控制Instabus EIB系统能提供强大的定时控制功能，在公共建筑中，可通过定时器定时开关灯光和变换场景；可实现复杂的定时开关功能，即按周、年、节假日编排；夏令时自动调整。有多重可供选择：双路定时器、四路定时器、十六路定时器。更独有80路网络化定时器，可通过网络远程设置定时。2.10 应急灯光控制Instabus EIB可通过多种方式实现应急灯光的控制。如果可以设置开关设置在总线断电时触点打到闭合状态来实现应急照明的自动启动，也可以通过开关量输入可连接消防信号，在收到消防报警信号时可自动关闭普通照明，自动打开应急照明。可实现EIB设备通过输入模块同安防系统的开关输出模块联动，在晚间提供摄像机足够的照度。同样有多种开关量输入设备可供选择：2路开关量输入设备，4路开关量输入设备。2.11 灯光中央集中控制和远程控制该功能为通过RS232串口连接中央监控软件监控整个大楼的灯光。该方式由于RS232串口只能连接EIB双绞线，通讯速度慢，已经被网络接口网络化监控方式取代。3 Instabus EIB欧洲安装总线系统特色灯光控制功能Instabus EIB具备以下特色灯光控制功能：DALI全新的照明控制标准和EIB/DALI网关功能介绍；LED调光和便光控制；网络化系统主干和网络化可是软件。3.1 DALI全新的照明控制标准和EIB/DALI网关功能介绍DALI：Digital Addressable Lighting Interface中文简称为数字编址灯光控制界面，它是全新的照明控制标准。它是全球主要照明厂商发起的协会和数字照明控制的国际标准，它是统一的通讯标准，DALI将逐步取代1-10V控制设备。DALI是一个数据传输的协议，它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式，设计应用DALI的面板是为了优化一个智能型灯光控制系统，制定一个系统结构简单；安装方便操作容易，功能优良的灯光控制系统，可用于一个房间内的灯光控制，还可以与灯光控制系统接口。DALI系统与EIB总线系统不同，不是将它扩展成具有各种复杂控制功能的系统，而仅仅是作为一个灯光控制子系统，通过网关（gateway）接口集成于EIB系统中，可接受EIB控制命令，或回收DALI系统的运行状态参数。图2 Instabus EIB与DALI系统关系图将组合开关与调光控制于一体的DALI镇流器，通过DALI接口连接到2芯控制线上，通过EIB/DALI网关（作为Master）可对么个镇流器（作为Stave）分别寻址，这意味调光控制器可对连在同一条控制线上的每个荧光灯的亮度分别进行调光，一个单端DALI数据控制线上可对64个镇流器分别编址，每个镇流器内可设置16灯光场景，同一个镇流器还可以编在一组或在多个组，最大编组数位16。DALI设备主要有：控制荧光灯调光的DALI设备，控制紧凑型荧光灯调光的DALI设备，控制白炽灯或连接电子式变压器低压卤素灯调光的DALI设备，控制RGB三基色的LED调光的DALI调光器。DALI设备的连接方式不同于已有的1-10V方式，由于DALI设备自带开关单元，220V的电源并联在DALI设备上，DALI总线也通过并联方式连接。Instabus EIB可提供两种EIB/DALI网关，第一种EIB/DALI网关可以控制一条DALI线路，单独控制64个DALI器件（单独地址），可任意控制16个分组和场景，同时，每个DALI调光设备或光源的故障信号可以反馈给EIB系统。该网关设备自身提供DALI总线电源。第二种我国可以控制8条DALI线路，每线路可以连接8个DALI调光设备，但每个DALI设备不编址，这些设备一起开关和调光。即一条DALI线路为一个组。该网关的方式用于一个组连接多个DALI设备的应用场合和1-10V系统平滑升级为DALI系统的应用场合。该设备自身提供8路DALI总线电源。DALI的特点和优点：标准化；现场安装方便/大大节省安装电缆；可控制到单个器件和组，可方便设置组（无需改变布线）；设备自身存储控制参数（地址、场景等）；可进行设备故障诊断（故障信号自动反馈）；自带场景控制功能；能自动识别不同设备；应用在大中型系统中的高性价比。图3 Instabus EIB与DALI应用示意图3.2 LED调光和变光控制近几年LED光源在建筑物中得到越来越广泛的应用，不少建筑的泛光照明和高档部位都采用LED光源点缀建筑的外形和内部气氛。Instabus EIB系统不仅可通过其调光控制模块实现LED调光功能，更可以使用时序和RGB排列模块控制1-10VLED调光器或DALI LED调光器的控制动作来实现LED的变光控制。变光控制的次序的时间间隔可以任意设定，可以通过中央控制中心或现场智能面板来启动或停止LED变光动作，也可以选择当前所需要的颜色。3.3 网络化系统主干和网络化可视软件随着大系统的应用越来越多，一个大项目的监控点数会多大几千个，如何实现线路和线路之间或区域与区域之间的快速通讯，如何实现中央监控中心同现场的设备快速通讯，以往的9600bps EIB双绞线主干通讯速度不能满足要求。2004年推出基于10M以太网的EIB主干线标准和相应设备专为解决此类问题研制的，该标准为EIBnet.IP标准，它具备适合分布式控制的特殊网络协议，跨线路或区域的路由信号通过UDP IP广播方式实现，设备监控维护的通讯信号通IP隧道的方式来实现，改标准为EIBA协会认定的统一标准。EIBnet.IP标准通过EIB IP路由器来实现，该设备的面世完全解