c-bus智能照明设计.doc

吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第1章c-bus系统简介C-Bus系统是一个二线制的管理系统。所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出元件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为C-Bus信号在C-Bus系统总线上广播，所有的输出单元接收控制信号并作出判断，控制相应回路输出。C-Bus系统是由计算机设定的，一旦系统设置完成后电脑即可移走。所有的系统参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电也不会丢失。一旦电脑接入C-Bus系统中，则可实现时监控，定时控制等功能。1.1基本原理C-Bus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的控制。也可用于消防等系统中的联动控制；除此之外还可以与其他如空调、消防、保安等系统联动。系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（双绞线）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群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C-Bus信号在C-Bus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。C-Bus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36伏直流电源，还加载了控制信号。-Bus通过系统编程使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。1-1 c-bus原件关系图1.2通讯协议与系统组成1通讯协议C-Bus系统遵从国际通讯协议标准，IEEEStandard802.3CSMA/CDCSMA/CD即为：CarrierSense-MultipleAccess-CollisionDetectionCarrierSense载波监听，判断网络上是否有其他的主机正在传送信号。MultipleAccess-多个主机连接在同一条电缆上。CollisionDetection-防止两个或两个以上的主机同时向总线上发送信息。2系统组成一个C-Bus系统是由系统单元、输出单元、输入单元三部分组成。有关各部分单元的介绍详见单元功能介绍。C-Bus系统由输入单元、输出单元、系统单元三部分组成:输入单元：将外界的信号转变为C-Bus系统信号在系统总线上传播输出单元：收到相关的命令，并按照命令对灯光做出相应的输出动作系统单元：为系统提供弱电电源和控制信号载波，维持系统正常工作3系统单元（1）系统电源5500PS：为系统总线提供电源，每个电源模块最多支持18个单元供电，电源输出为：36VDC、350mA（2）PC接口5500PC：提供PC和C-Bus网络的接口、提供第三方软件监控C-Bus网络的标准的RS232接口集中控制接口，系统调试用接口（3）网络桥5500NB：当遇到3种情况需要添加网络桥，一，网络内超过100个单元。二，控制地址数超过255个。三，网络内传输距离超过1000米4输入单元（1）两键、四键、八键智能面板E5052NL、E5054NL、E5058N：带红外接收，背景灯，双色指示灯转换、自学习功能、场景功能等，更薄更轻，功能更强；可以同时实现普通按键开关和场景控制器的功能；（2）五场景面板035NIR：提供系统时钟，预设五种不同的灯光场景组合，带一个总关开关和红外线接收器，配遥控器。每一个场景按键可控制9路光源调光或开关，最多控制区域达33路。（3）单色有线触摸屏ST5000C：开关与调光、时间设定、用户预设、系统自诊断工具、多功能图形界面及控制页面设置、-Bus网络信息、红外遥控、场景与定时程序调用、背景灯光控制调整、时钟与日期显示、密码保护（4）室内型红外线感应器E5751L：用于探测人体移动时发出的红外线，去感知周围环境是否有人在活动，从而实现“人来灯亮，人走灯灭”的功能。也可以通过探测到人的活动根据要求控制其他负载（如空调，风扇，电动门窗，报警器等）的开关。最大感测角90度，水平感测距离为6米。（5）室外型红外线感应器E5750WPL：既可以感知人的活动状况，也可以探测汽车的运动状态。可以达到IP66的防护等级。最大感测角110度，水平感测半径18米。（6）室内型红外线感应器5753L：用于探测人体移动时发出的红外线，去感知周围环境是否有人在活动，从而实现“人来灯亮，人走灯灭”的功能。感测角360度，感测距离为6米。（7）亮度传感器E5031PE：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。（8）辅助输入单元5104BCL：接收外界无源接点信号，来控制照明或其它负载。通过辅助输入单元，-Bus系统可以方便地与其它系统（如消防，保安监控，楼宇自控等系统）相连。通过5104BLC可扩充-Bus系统本身所不能达到的各种功能。5输出单元（1）单路、两路继电器5101R、5102RVF：可以承受10A电流的开关和010V的直流电输出。模块安装在配电箱内。连接电源、强制开关和LED指示器。（2）四路10A继电器、四路20A继电器L5504RVF、L5504RVF20P：能够在继电器上手动控制每一回路；能够通过软件设定它的网络终端功能；通过软件能设定继电器的互琐功能；断电后能设定来电时的继电器状态；2个RJ45头能够与-Bus网络连接；带有电磁式继电器触点（3）十二路10A继电器L5512RVF：能够在继电器上手动控制每一回路；能够通过软件设定它的网络终端功能；通过软件能设定继电器的互琐功能；断电后能设定来电时的继电器状态；2个RJ45头能够与-Bus网络连接；带有电磁式继电器触点（4）四路2A调光器、八路1A调光器L5504D2A、L5508D1A：在12位的导轨式安装上提供四路、八路前沿触发的调光功能；确保无闪烁调光，每路都具有过载和过流保护；调光亮度的改变是线性的，确保在调节范围内亮度的改变是完全一致；具有手动开关按钮。（5）专业级单路20A、两路10A、四路5A大功率调光器5101D20、5102D10、5104D5：有4路5A，2路10A，1路20A几种负载控制范围；能够调节阻性负载，电感式与电子式的负载调节都是用它的前沿触发调光技术当监测到供电主电压改变后，通过调节输出负载的电压来补偿主电压的改变。（6）专业级大功率调光硅箱L5112D12/L5112D16：专业级大功率调光硅箱，单项220V供电，具有自学习功能，12路输出，每路最小负载输出分别为12A、16A，有过流、过温、过载及短路保护功能。1.3总线的技术特点现场总线C-Bus的特点1、国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；2、传输距离远（最远10Km），传输速率快（最高1Mbps）；3、单条总线最多可接110个节点，并可方便的扩充节点数；4、总线上各节点的地位平等，不分主从，突发数据可实时传输；5、非破坏总线仲裁技术，可多节点同时向总线发数据，总线利用率高；6、出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯；7、报文为短帧结构并有硬件CRC校验，受干扰概率小，数据出错率极低；8、对未成功发送的报文，硬件有自动发功能，传输可靠性很高；9、具有硬件地址滤波功能，可简化软件的协议编制；10、通讯介质可用普通的双绞线、同轴电缆或光纤等；11、CAN-bus总线系统结构简单，性价比极高。 第2章 设计要求2.1 系统硬件1 C-Bus系统由输入单元、输出单元、系统单元三部分组成。 2 输入单元将外界的信号转变为C-Bus系统信号在系统总线上传播。3 输出单元收到相关的命令，并按照命令对灯光做出相应的输出动作。4 系统单元为系统提供弱电电源和控制信号载波，维持系统正常工作。2.2 系统控制方案整个酒店的C-Bus智能照明系统分为二个网络。网络一：大厅（包括A型套房和K型套房）。走廊等公共区域照明；网络二：卧室内照明（包括A型套房和K型套房）。本系统主要采用了十二路继电5512RVF（导轨式安装）和四路调光器L5504D2A控制客房公共走道及一些重要的大面积场所的照明，实现开关和调光控制。采用了C-Bus智能型红外线室内外传感器，自动感应，控制照明，减少开关数量及人手的控制。2.3 C-Bus系统元件设计1照明划分为合适的回路（详见照明平面图），每个回路强电线路接入相应配电间内的照明配电箱内。2为每个回路配置一个小型断路器（E4CB110DE）进行过流、短路保护。断路器与输出继电器一起安装在照明配电箱内。3 十二路继电器及调光器本身带有系统电源和同步信号发生器，可以自成系统。其上还设有旁路按钮，即使系统总线出故障，也可通过按旁路按钮来控制各个回路。4 采用C-Bus系统的五场景控制器、四场景开关和四键开关作为现场控制的面板开关。5大厅内控制区域较大，照明回路分散，采用四键开关，多点控制。6 A型套房和K型套房卧室的照明，引入灯光场景照明概念，调节不同照明回路的灯光照明强度来组合一个区域的灯光照明效果，营造出各种不同的灯光照明氛围，采用C-Bus五场景控制器和四场景开关，只需要按一个按键就可以完成各个灯光场景的实现与转换，如：全开场景、全关场景等，除了手动按键外，还可使用红外遥控器进行控制。并且灯光场景的设置可以随用户的需要随时修改和贮存。7 客房公共区域照明分为二个部分进行控制电梯出口：走道部分提供了必要的照明外，电梯出口应有一二路灯光提供照明，为了实现“人来灯亮、人走灯灭”的效果，有效节约电能，减少不必要的浪费，出口处采用红外线传感器，自动感应人体的活动，启闭灯光，自动延时关灯的时间可通过软件随意设定。走道照明：分为二个回路a和b，采用继电器输出，由定时器控制。在监控室安装二路七天定时器和四键开关，对a和b回路自动定时控制：这种模式，使回路a和b 交替亮灯，客流高峰时，双回路同时点亮，保证一定的照明强度。特殊场合，需要紧急亮灯或灯光回路检修时，可使用监控室的手动按键开关分层开启或关闭，待系统进入下一个计时周期时，自动恢复为自动控制状态，勿需人手复位。8 本酒店共有二道消防人行楼梯，楼梯内一般都不提供人行走，故采用红外线传感器，自动感应人体活动，“人来开灯，人走关灯”，每一出口红外线传感器自动开启向上、向下照明，延时20S自动关闭。每道楼梯划分为2个强电回路，二道楼梯C-Bus系统自成一个网络，由监控室统一监控。 9 C-Bus开关、红外线传感器及输出继电器、调光器等元器件用五类线连接在一起，连成网络，接入C-Bus总线，可根据需要灵活调整各个按键所控制的回路而不用调整线路。第3章 C-Bus智能照明控制系统在智能楼宇中的应用 目前，随着信息产业的高速发展，智能系统这个名词已逐渐被人们所认识，在北京、上海、广州、深圳等地也不断地涌现出了一大批智能楼宇大厦。所谓的智能楼宇，就是一种基于计算机控制平台，对空调、变配电、安防、通讯、广播、照明、门禁、会议等各项子系统的监测与建筑物有机的结合，最大限度的满足使用者舒适性、方便性的要求，以达到节能、高效管理、快速的信息化服务等目的。照明在楼宇内的用电量占有很大的比例，智能楼宇的最大特点之一便是节能，而自从照明质量和水平成为衡量楼宇智能化程度的重要标志“绿色照明工程”的计划制定并实施后，智能照明系统愈来愈成为智能楼宇中可持续发展的一项重要内容，它的控制水平的高低也直接反映出楼宇的智能化水平。 奇胜公司的C-Bus智能照明控制系统便是基于总线式结构，分散布置，能将大楼内所有照明回路及电动设备集中控制、管理及监控的一套智能系统。它可以独立运行，有一套独立的控制协议，相对BA系统来说比较简单，完全能满足对照明控制的要求。C-Bus系统由输入单元、输出单元、系统单元三部分组成:输入单元：将外界的信号转变为C-Bus系统信号在系统总线上传播输出单元：收到相关的命令，并按照命令对灯光做出相应的输出动作系统单元：为系统提供弱电电源和控制信号载波， 3-1 C-Bus智能照明控制系统在智能楼宇中的应用3.1 C-Bus在智能楼宇中的主要应用：1室内：室内办公区域、公共活动场所及会议室：如办公室、大厅、停车场、会议室等。控制功能如下：灯光场景控制动静探测器自动控制现场开关及调光控制电动设备(屏幕、窗帘等)联动控制会议系统控制无线触摸屏图形控制消防、安防联动控制计算机集中监控2户外：户外装饰及泛光照明：如霓虹灯、泛光灯等。控制功能如下：灯光场景自动控制灯光定时控制，分时、分期、分日、分季自动控制根据外界光亮度自动控制计算机集中监控回路状态监测灯具寿命计算3.2C-Bus系统在智能楼宇中的解决方案3.2.1办公区照明1职员办公区由于员工办公区域面积大，可以将整个员工办公区分成若干个独立的照明区域，采用场景控制开关，根据需要开启相应区域的照明。由于出入口多，故实现办公区内多点控制，方便使用人员操作。在每个出入口都可以开启和关闭整个办公区的所有的灯，这样可根据需要，方便就近控制。同时可以根据时间进行控制，比如：平时在晚上6点自动关灯，如有人加班，可切换为手动模式。2.经理办公室经理办公室是总经理办公与会客的主要区域，功能的多样性必然需要多样性的灯光来配合。因此经理办公室可采用多种可调光源，根据实际使用需要，通过系统预设照明回路的不同明暗搭配，产生各种灯光视觉效果，使经理办公室始终保持最符合使用需求的灯光环境（如办公、会客、休闲等多种灯光场景），操作时只需按动某一个场景按键即可调用所需的灯光场景。例如：经理上班时，只需按一下门口的控制面板上的“办公”按键，房间内的吊灯、装饰画前的射灯、办公桌上方的嵌入式日光灯以及位于柱边、墙边的定向射灯能分别自动达到80%、50%、70%、以及20%的照度，营造一种安静、明快，同时又不乏庄严的效果；经理入座后，如有客人来访，经理只需拿起手边的遥控器按一下“会客”按键，吊灯自动达到40%，射灯、正前方的冷光源日光灯、柱边、墙边的定向射灯以及位于房间中央的低压射灯、灯槽内的洗墙灯都分别达到60%、80%、50%、50%以及30%，衬托出房间的气派和明亮，代表了友好和欢迎；午休时，只需按一下“休闲”场景按键，房间内的主照明全部变暗，灯槽内的槽灯调到合适的亮度，达到休息的目的。经理离开时，按一下“OFF”按键，房间内的灯光能延时数秒钟或数分钟（根据预设值）后缓慢熄灭。3.2.2会议室及多功能厅多功能厅主席台灯光以筒灯和投光灯为主；听众席照明以吊顶灯槽、筒灯和立柱壁灯为主。其中主席台可增加舞台灯光以满足演出的需求，其控制由舞台灯光、音响专业设备控制。多功能厅可根据其使用功能不同设立多种模式，如：报告模式：应以突出发言人的形象为主，主席台筒灯亮度在70%-100%之间，透光灯适当开启，以不影响发言人感觉为原则；听众席以筒灯（亮度80%）为主，方便与会人员记录，同时壁灯全部开启。投影模式：主席台只留讲解人所在位置，筒灯亮度在50%；听众席以筒灯由前排至后排逐渐增亮，壁灯全部开启。投影模式时可增加对投影仪的红外控制。研讨模式：所有灯光全部开启，亮度90%-100%。入场模式：听众席灯槽、筒灯和立柱壁灯全部开启，亮度100%，主席台筒灯亮度50%。退场模式：听众席灯槽、筒灯和立柱壁灯全部开启，亮度100%。备场模式：主席台筒灯与听众席筒灯亮度均在70%。以上所有模式场景变换，均设置淡入淡出时间1-100秒可调，保持场景切换不影响会议进程和视觉效果。为方便工作人员平时进出该场所，在多功能厅外设置两键开关，当需要进入时只需点击进入开关，室内自动打开部分灯光，满足可视效果；当清场结束，关门后，只需点击清场开关，即可关闭所有灯具及电动设备。同时，在投影模式时可增加对投影仪的红外控制。3-2投影仪的工作原理3.2.3辅助区照明1大厅人员进出较多的时段（如上下班时段），打开大厅全部回路的灯光，方便人员进出，人员进出较少时段，打开部分回路的灯光，此区域照明控制集中在相关的管理室，由工作人员根据具体情况控制相应的照明。操作既可由现场就地控制，也可由中央监控计算机控制，还可设置时间控制。2走廊、楼梯间及洗手间采用自动照明控制，正常工作时间全开，非工作时间改为减光照明，节假日无人时可以只亮少量灯。各出入口处有手动控制开关，可根据需要手动控制就地灯具的开关。可采用红外移动控制方式，人来开灯，人离开后延时关闭，以节约能源。3.2.4户外照明1停车场及停车场入口照明在车库入口管理处内安装C-Bus开关，用于车库灯光照明的手动控制。平时在系统中央控制主机的作用下，车库照明处于自动控制状态。车库照明根据使用情况分为几个状态：车辆进出繁忙时，车库照明处于全开状态。白天，由于有日光，可适当降低照度，节省能耗。平时只开车道灯，如需观察车辆，可就地开启局部照明，经延时后关闭。LOADINGDOCK区域采用智能移动探测传感器，当有人或车移动时开启相应的局部照明，方便保安和管理人员的管理。据实际照明及车辆的使用情况，可将一天的照明分成几个时段，比如上午、中午、下午、晚上、深夜五个时段，通过软件的设置，在这些时段内，自动控制灯具开闭的数量，以达到控制区域不同的照度的方式以供照明，这样使灯光的照明得到了有效的利用，又大大地减少了电能的浪费，保护了灯具，延长了灯具的使用寿命。如有特殊需要，可在管理室用按键开关手动开启或关闭照明。当符合了自动控制的要求时，系统会自动恢复到自动运行的状态，无需手动复位。2建筑物户外景观照明景观照明即指建筑物的夜景照明，就是利用各种光源和灯具所产生的不同效果，结合建筑物特点及周围环境。创造出建筑物在夜间同白天一样的动人效果。传统的景观照明控制使用室外的强电配电箱，安装普通定时器的方式来实现灯具开启和关闭的效果，这对控制的准确性，操作的方便性，以及更改的灵活性来考虑，这已经远远不能适应目前智能化建筑的标准和要求。而C-Bus系统在控制上可以完全满足上述各项要求。建筑物面积较大时，室外景观照明分散，为了节省大量的强电电缆，以就近设置为原则，结合强电配电箱，用C-Bus继电器单元进行控制，所有就近区域的C-Bus元器件用一根UTP5线进行连接，并入就近的C-Bus网络，通过光纤宽带信息传输，在中央监控计算机上建立图形化监控界面，可手动控制现场每条照明回路的开启和关闭，通过软件方式编写整个景观照明的定时程序，分为平时照明场景、节假日照明场景、重大活动照明场景，每天照明场景自动开启时，分别划分出18：00、20：00、22：00、00：00、07：00五个时段的照明控制效果，全部过程由计算机自动控制，省去大量的人手操作，增加了控制的准确性，并且有良好的图形监控界面，临时开启时，只需要在计算机界面上操作就行了。在C-Bus配电箱内的输出元器件上，可进行现场的手动开关控制，即使总线故障，也不至影响景观照明的正常运行。通过这种控制方式，有效的减少了电能的浪费，降低了运行成本第4章 C-Bus实际操作及优点与传统方式相比，C-BUS总线的应用避免了复杂的施工安装和走线。根据需求和外界环境的变化，仅需修改软件设置或少量改造线路，就可以调整照明布局和扩充功能，适合不同的使用需求，大大降低了系统建设费用和建设周期。由于控制回路与负载分离，系统具有较高的安全性。采用C-BUS总线实习实现了智能建筑灯光照明系统的智能建筑。在分析C-BUS总线的原理与网络组成，通信协议的基础上，提出并设计了典型的C-BUS控制系统结构。4.1 C-Bus的软件的绘图4-1智能照明原理图4-2 c-bus编程简图4.2C-Bus的优点智能照明作为智能建筑智能系统的一部分，从各个方面无一不体现了“绿色照明工程”所要求的节能、高效、安全和舒适。1.安装便捷，节省线缆C-Bus系统是一种二线制的照明控制系统，以一对UTP五类线作为控制总线，将系统中的各个输入、输出和系统支持单元连接起来，大截面的负载线缆从输出单元的输出端直接接到照明灯具或其它用电负载上，而无须经过开关。安装时不必考虑任何控制关系，在整个系统安装完毕后再通过C-Bus软件设置各个单元的地址编码，从而建立对应的控制关系。由于C-Bus系统仅在输出单元和负载之间使用负载线缆连接，与传统控制方法相比节省了大量原本要接到开关的线缆，也缩短了安装施工的时间，节省人工费用。2.编程性C-Bus系统可以通过电脑，用C-Bus控制软件对整个照明系统进行远程控制和中央监控，并可以随时方便地根据用户需求修改控制关系。C-Bus系统提供的可编程性对今后可能发生的变动有很强的适应性，当某种原因需要变更照明控制关系时，只需在软件中进行修改，而无须重新敷设线缆。3改善工作环境，提高工作效率在大楼办公室，配以可调光电子镇流器的日光灯在C-Bus智能照明控制系统控制下与传统的日光灯照明系统相比具有显著的优点。因为配有传统镇流器的日光灯以100Hz的频率闪动（电网频率的2倍），这种频闪使工作人员头脑发胀，眼睛疲劳，降低了工作效率。而可调光电子镇流器则工作在很高的频率（40KHz70KHz）下,不仅克服了闪频，而且消除了由于使用START而造成起辉时的亮度不稳定，健康、舒适的环境，同时也提高了工作效率，而这一点却给业主带来预想不到的巨大经济回报。4节约能源，降低运行维护费用由于C-Bus系统中采用了红外线传感器、亮度传感器、定时开关以及可调光技术，智能化的运行模式，使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方