毕业设计论文基于DDC的智能照明系统设计

2012届毕业设计题 目 基于DDC的智能照明系统设计 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 建筑电气与智能化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2012年5月25日 浙 江 科 技 学 院 本 科 毕 业 设 计 (2012届)题 目 基于DDC的智能照明系统设计 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 建筑电气与智能化 班 级 081 学 号 108035020 学生姓名 指导教师 完成日期 2012年5月25日 浙江科技学院毕业设计、学位论文版权使用授权书本人 朱晔超 学号 108035020声明所呈交的毕业设计、学位论文 基于DDC的智能照明系统设计 ，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本毕业设计、学位论文作者愿意遵守浙江科技学院 关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计、学位论文被查阅。本人授权 浙江科技学院 可以将毕业设计、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计、学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名： 导师签名：签字日期：2012年 5月25 日 签字日期：2012年 5月25 日浙江科技学院本科毕业设计 摘要随着网络技术及通信技术的发展，智能建筑正在快速地发展，智能照明作为智能建筑的重要组成部分而被各个智能化厂家所重视起来，随着一大批跨国企业的加入，进一步加速了行业的发展及渠道的形成。本设计主要是对智能照明系统进行设计研究，使用DDC控制器对各种照明器件进行控制，控制方式有硬件控制和软件控制。首先本设计完成照明设备的安装、连接、硬件直接控制。然后进行DDC智能照明系统的设计，并与传统硬件控制进行比较。本设计将基于DDC的智能照明系统设计分为Lonmaker软件设计和组态王软件的编程和开发。最后将硬件设计和两种软件设计结合以后就能运用到实际的工程中，对于大型建筑的智能照明系统的控制和监控非常方便。因此该控制系统不仅可满足便捷控制、灯光效果等要求，而且具有可观的节能效果。基于DDC的智能照明控制系统已成为应用于不同场所的照明控制常用选择，假如未来能生产出功能更全面的DDC应用模块，那DDC在智能照明领域中的优势会更加明显，市场前景更明朗。关键词： DDC；智能照明；Lonmaker；软件控制ABSTRACTWith the development of network technology and communication technology, the intelligent building is developing rapidly. Intelligent lighting which is an important part of the intelligent building has been paid in various attentions by intelligent manufacturers. After many other multinational companies join in, it accelerates the development of the industry and channel formation.The design is mainly designed of the intelligent lighting system using DDC controller to control a variety of lighting devices. The control mode is composed of hardware control and software control. First, I complete the installation of lighting equipment, connections and control hardware directly. Then I design DDC intelligent lighting system, and compare it with the direct hardware control. The intelligent lighting system design will be based on the DDC which is divided into lonmaker software design and kingview programming and development. Finally, the combination of hardware design and two software design will be able to use in actual project. It is very convenient to control and monitor intelligent lighting system in large buildings.So the control system can not only meet the requirements of the convenient controlling and lighting effects, but also has a considerable energy saving effect. The control system has become a popular choice for controlling lighting .It can be used in different places. If the future can produce more comprehensive DDC application modules .Then DDCs advantages will be more obvious in the field of smart lighting. Then the market prospects are more obvious.Keywords: DDC; Intelligent lighting; Lonmaker; Software control目录摘要IABSTRACTII目录III1 绪论11.1 智能照明的国内外发展现状11.1.1 国外智能照明的现状11.1.2 国内智能照明的现状21.2 智能照明控制系统的特点21.2.1 智能照明控制系统的综合优势21.2.2 智能照明控制系统的可靠性31.3 基于DDC的智能照明42 智能照明方案设计62.1 系统总体结构62.2 常用灯具的认知与应用72.2.1 光源性能72.2.2 光源的选择72.2.3 灯具的选择和分类82.3 被动红外探测器92.4 光照度传感器92.5 电磁继电器102.6 DDC-BA5201的认识与应用112.6.1 DDC-BA5201参数和特点122.6.2 DDC-BA5201的控制形式132.7 LON总线的优势143 DDC平台搭建163.1 实现的功能163.2 硬件接线图164 Lonmaker软件设计184.1 LonWorks概述184.2 Lonmaker的使用184.2.1 Lonmaker的参数184.2.2 Lonmaker开发194.3 小结245 组态王软件设计255.1 组态王的简介255.2 组态王编程步骤265.3 组态软件的测试285.4 小结296 结论30致谢32参考文献33III浙江科技学院本科毕业设计 1 绪论1.1 智能照明的国内外发展现状1.1.1 国外智能照明的现状照明行业是80年代首先由美国兴起并得以迅速发展。90年代后期，由于现代计算机技术、自动控制技术、现代通信技术、现代信息处理技术在世界范围内的广泛应用，进入了信息时代并对各行各业都带来了巨大的影响，照明行业也随之发生了巨大的革新，提出了照明智能化的要求7。进入21世纪后，大量的新产品、新设备、新技术的出现，使智能照明技术向着系统一体化集成的方向发展。例如:各种智能化断路器将微电子技术、传感技术、控制技术、电力电子技术等新技术结合起来，实现了功能多样化、结构模块化，使断路器从基本保护功能发展到智能化的保护功能，工作更可靠，性能更安全1。在微电子技术飞速发展的带动下，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，促进了电子镇流器的各类产品向高性能高可靠性方向发展。另一方面，网络技术的渗透使不同控制方式的系统之间相互结合，实现了资源共享、远程监视、设定、控制及对系统异常信息进行一体化管理。控制技术的发展使许多控制功能从由较高层的控制室移至现场的低层设备，使信号的采集和处理更加快捷便利，而且工程技术人员还开发了一些控制管理软件，用户只要通过界面上各个控制键，就可以实现对各种照明设备的监视和控制，操作更加简单、直观。各类智能照明产品的生产和技术实现也随着行业标准及规范的制定和逐步的完善进入成熟、实用、可靠阶段的照明工程学报1。继美国、德国、英国、日本、新加坡之后，其他各国的智能照明产业也陆续开始发展，并且不断趋于成熟。先后涌现出许多国际知名企业：国际知名的半导体制造商法国PERFECT公司开发出灯光控制专用的、结合无线射频功能的芯片。PHILIPS，OSRAM，GE公司推出了双端球形HED是目前世界上最先进的大功率LED灯，奇胜公司的C-BUS系统、ABB公司的i-BUS系统以及邦奇公司的Dynalite.LUTRON公司的GRAFIK系列智能照明控制系统均己广泛应用到照明控制系统中。此外路创、WIELAND、美国的奥莱斯、英国索思、德国欧斯朗、NATIONAL，BPI等企业都创建了诸多知名品牌，推动了智能照明行业的普及和发展。1.1.2 国内智能照明的现状随着网络技术及通信技术的发展，数字化家居概念的提出及发展，智能照明作为数字化家居的重要组成部分而被各个智能化厂家所重视起来，随着IBM、Microsoft、Haier、Samsung、Panasonic、Siemens等一大批跨国企业的加入，进一步加速了行业的发展及渠道的形成。近年来，在上海、北京等地开始出现了专业的数字化家居集成商，同时大型的家居数字化体验馆也开始出现，如上海市电信大楼的家居体验馆、上海永乐数字生活体验馆、青岛海尔数字生活体验馆等。数字化家居作为人类通信、网络、建材、安防、家居等行业发展的集大成，受到社会极大的关注。国外的相关产品是把智能照明作为其智能产品的一部分来运作，定位高端，造成曲高和寡的局面。如同上世纪八九十年代的家电市场。但是随着国内经济的高速发展、技术的日趋成熟，以及部分国际品牌如Dynalite、路创、WIELAND、e-bfb等进军中国市场，迅速推动了这个行业的发展。进入21世纪，国内智能照明厂家和商家如雨后春笋般迅速发展，涌现出如瑞朗、百分百照明、清华同方、索博、海尔等大小几十家企业，智能照明进入一个崭新的发展阶段2。1.2 智能照明控制系统的特点1.2.1 智能照明控制系统的综合优势1.良好的节能效果当前我国的宏观经济建设中，节电节能的任务越来越紧迫。智能照明控制系统借助各种不同的智能设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然阳光，只有当必需时才把灯具开到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。此外，智能照明控制系统中对荧光灯等也可以进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗，同样实现节电目的。2.延长灯具寿命延长灯具寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯具的维修工作量，降低了照明系统的故障率和运行费用，管理维护也变得轻松多了。无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，智能照明控制系统可以有效地抑制电网电压的波动，通过系统对电压的限定和轭流滤波等功能，有效避免了过电压和欠电压对灯具的损害。另外，智能照明控制系统同时还具备了软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害。通过上述方法，灯具的寿命通常可延长24倍。3.改善照明质量良好的照明质量是提高工作和学习效率的一个必要条件。智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉4。4.实现多种照明效果现代建筑，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物的照明艺术性更强，让人们欣赏到美仑美奂的视觉效果。如果在建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等以及外部的轮廓配备智能照明控制系统，按不同时间、不同用途、不同的效果而采用相应的预设置场景进行控制，就可以达到丰富的艺术效果。5.管理维护方便智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在EPROM中，这些信息的设置和更换十分方便，加上灯具寿命的大大提高，使照明管理和设备维护变得更加简单。6.较高的经济回报据专家测算，仅从节电和节省灯具这两项：用三至五年的时间，业主就可基本收回智能照明控制系统所增加的全部费用。而智能照明控制系统可改善照明环境，提高员工工作效率以及减少维修和管理费用等，也为业主节省下一笔可观的费用7。1.2.2 智能照明控制系统的可靠性系统的可靠性涉及到系统结构、控制器和系统的容错措施等方面的内容11。1.控制系统结构随着计算机通信技术的发展在不断提高，已从第四代的集散控制方式发展到如今的第五代的分布式控制方式。分布式控制的特点是控制器构造上高度模块化，布局上可以高度分散，控制器性能上高度自治化、智能化，并具有自我诊断和容错功能，信息通过一条简单的总线按标准协议进行高速传输，因此分布式系统结构十分可靠简单，设计、安装、运行、维护、也十分方便。2.照明控制器的可靠性作为控制系统的一个重要部分，控制器的关键器件、电路设计和保护措施的可靠与否，会直接影响照明灯具运行的安全和稳定。3.除了系统结构、控制器的可靠性外，保持控制系统能够可靠稳定运行必须采取一些预防性措施来进一步提高系统的安全可靠性。如在网络上设置WatchDog监测软件，检查网上每个控制器的网上通信是否正常，一旦发现某个控制器通信有异常时系统会自动处置。1.3 基于DDC的智能照明智能照明控制系统具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。这些设置也称为场景，可由调光器系统、DDC控制器、现场总线控制或中央建筑控制系统自动调用。智能照明控制系统分为独立式、特定于房间式或大型的联网系统7。在联网系统中，调光设备安装在电气柜中，由传感器和控制面板组成的外部设备网络来操作。联网系统的优势是可以从许多点来控制不同的房间或区域。采用全数字、模块化、分布式的系统结构的智能照明，能够依据每个特定的区域不同需求进行照明控制，既能满足工作人员照明的日常需求，又能节省能源，同时还可以提供使用者视觉舒适度的环境。因此智能照明控制系统越来越广泛的应用到酒店、宾馆、广场、银行等场所。基于DDC的智能照明系统设计广泛应用于日常生活中，因为DDC的控制方式有经济、实用、功能强大等特点，因此DDC在大型建筑智能照明控制的应用上更占一定的优势。该设计对于照明的要求已经不再满足于简单的开关控制，而是希望使照明系统工作在自动状态，且工作状态能按预先设定的时间进行自动切换。利用DDC照明控制，能够实现分区域分种类的照明控制、开启及关闭时间的实时修改等操作，使得管理智能化、操作简单化，节省了电能和人力6。而且基于DDC的智能照明系统具有如此多的优点,且智能建筑的照明元件数量多，使用简单控制会造成很大的工作量并且不及时关闭就会造成能源浪费，大型建筑中需要使用智能照明的技术，但由于现行的各种智能照明控制中，DDC智能照明控制确实有很大的优势，能够实现分区域分种类的照明控制、开启及关闭时间的实时修改等操作，使得管理智能化、操作简单化，节省了电能和人力，并且社会对于这方面的研究比较少，综合各种，选择了DDC智能照明控制进行研究，此设计就是基于DDC-BA5201的智能照明系统设计。2 智能照明方案设计2.1 系统总体结构图2-1 系统总体结构图图2-1为DDC智能照明控制系统的总体结构。它可分为三个部分，第一部分为硬件设计，包括电路的设计与实际试验台的线路连接。第二部分为DDC软件的设计，主要是Lonmaker程序的设计，使计算机与DDC的联接，完成设计并下载程序到DDC中。第三部分为组态王软件编程，绘制终端控制界面，通过DDE先实现DDC与组态之间的联系，然后连接成功后通过这个界面实现远程控制灯光和监控灯光的状态，并实现智能楼宇灯光开关控制、定时控制、实现情景模式控制、实现可调光控制。因此，通过硬件、Lonmaker软件、DDE软件、现场组态软件的结合，技术人员无需再用手按按钮来控制照明器件的亮暗，可以直接打开主控计算机，下载好程序，即可由计算机发送点亮灯泡的命令，此命令通过LON总线发送到DDC模块，使DDC模块动作，灯泡就可以被控制点亮，对应的现场组态软件还可以监控电路中的电流、电压，并把数据返回到计算机，技术员可以以此判断正常与否。软硬件结合的结构图如图2-2所示：图2-2 软硬件结合的结构图技术员得到数据后，还可以通过计算机强大的数据处理能力来管理每次读的线路中的电流、电压的数据，进行分析，研究，从而真正实现了智能照明控制。2.2 常用灯具的认知与应用基于该设计的实际灯光要求，选用卤光灯、日光灯、日光管和LED，其中LED灯可以通过模拟量控制亮度，当光照度传感器的输入信号是10V时则LED显示亮度为0%，当光照度传感器的输入信号是0V时则LED显示亮度为100%。2.2.1 光源性能电光源按发光原理分为热辐射光源与气体放电光源。目前，用于智能建筑照明的光源主要是热辐射类的卤光灯，气体放电类的荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯与高压钠灯。白炽灯和荧光灯主要用于建筑物内部照明，高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯和卤钨灯则用于广场道路、建筑物立面、体育馆等地的照明。电光源的主要特性指标有功率、色温（K）、显色性（平均显色指数Ra）、光效(lm/W)、启动特性和功率因数等。2.2.2 光源的选择光源的选择应考虑选择的基本原则和具体应用场合。选择的基本原则包括：(1)满足照明质量的要求，如光通量、色温、显色性等。(2)适应视觉条件和环境条件，如视觉紧张程度、防火要求或防尘要求等。(3)考虑使用方式和外界影响，如开关频繁程度、电压波动等。(4)注意经济合理性，如发光效率、电能消耗等。不同场合下光源的选择依据包括：(1)在照明开关频繁、要求无频闪效应、防电磁干拢、光效要求高的场所，宜选白炽灯和卤钨灯。卤钨灯较白炽灯有明显的优点，被广泛用于大面积照明和定向照明，特别是强光照明、电视电影摄像照明、舞台照明等。(2)在视觉工作精细、工作时间长的场所，常用荧光灯或卤钨灯。荧光灯的品种多，显色性和色温可根据环境不同具体选择，被广泛应用于高层建筑中。日光灯光源接近自然光，有明亮感，使人精力集中，适用于办公室、会议室、教室、设计室、阅览室和展览橱窗等场所。暖白色较其它红光成分多，给人以温暖、健康感，适用于家庭、宿舍、医院、宾馆客房等场所。(3)在有光色要求的高大场所（如体育馆），宜用混合照明，如白炽灯与高压汞灯、高压钠灯与金属卤化灯、高压汞灯与高压钠灯等混合。(4)对于特别场所就加强某项指标，例如需要正确辨色或需要用着色来提高物体与背景颜色对比的场所，宜用显色性高的三基荧光灯。(5)光源的选择要与环境装饰相协调，应与建筑融为一体。2.2.3 灯具的选择和分类灯具是光源、灯罩（控制器）和附件的总称。它的功能是将光源所发出来的光通量进行再分配，并具有装饰和美化环境的作用。因此，灯具有功能性和装饰性双重作用，只是对于不同的灯具侧重不同。功能灯具以提高光效、降低眩光影响，保护光源不受损失为目的。装饰灯具则以美化环境、烘托气氛为主要目的，故将造型和色泽放在首位，适当兼顾效率和限制眩光等要求。选择灯具时，应综合考虑以下几点：（1）灯具的光学特性（灯具效率、配光、利用系数、表面亮度、眩光等）；（2）经济性（价格光通比、电消耗、维护费用等）；（3）灯具使用的环境条件（是否要防水、防潮、防尘等）；（4）灯具的外形与建筑物或室内装修是否协调等。灯具的分类如下：根据安装方式，灯具大致可分为吸顶灯、壁灯、嵌入式灯、半嵌入式灯和吊灯等。壁灯主要用于局部照明、装饰照明或不适合在顶棚安装或没有顶棚的场所；吸顶灯主要用于没有吊顶的房间内；嵌入式和半嵌入式灯具主要用于有吊顶的房间内，其中嵌入式灯具的限制眩光作用比半嵌入式要好；吊灯是应用最广泛的一种，它主要是利用吊链、吊管、吊线来吊装灯具，以达到不同的效果。从应用环境来分，灯具又可分为民用建筑灯具、工业建筑灯具、专用灯具（如水下照明灯、艺术欣赏灯、舞厅舞台灯等），还可分为防潮型、防水防尘型、防爆安全型、隔爆型和防腐蚀型等。2.3 被动红外探测器被动红外探测器：采用被动红外方式，已达到安保报警功能的探测器。被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。本设计的输入口UI3就是由被动红外探测器提供信号，其中信号来之对人体的红外感应，当探测到信号后对应的日光灯就会被点亮，当信号不能持续时，日光灯经过一个5秒钟的延时便熄灭，这样的控制模式经常被利用在楼梯和过道中，即体现了智能照明的智能控制，方便行人也节省电能，所以该设计的这一部分对智能照明的一部分功能得到了很好的表现。2.4 光照度传感器光照度传感器是采用具有较高灵敏度的感光探测器（照度传感器），配合高精度线性放大电路，经过严密检测、生产的具有多种光照测量范围和信号输出类型的实用型产品。变送器外壳采用壁挂安装设计，结构精致、外型美观，是一款应用范围广泛、性价比极高的光照度测量产品，该设计选用市场上评价较好迪辉科技出品的DZD-T4光照度传感器，通过光照度传感器可以探知某个区域的灯光亮度，探测到的亮度与设定的亮度对比，若亮度过大就控制LED的输出，使亮度调小，若亮度过小就控制LED的输出，使亮度调大，最终使LED的灯光亮度达到使人舒适的程度。光照度传感器的详细介绍如下：一、光照度传感器、照度变送器概述： 光照度传感器、照度变送器是采用具有较高灵敏度的感光探测器，配合高精度线性放大电路，经过严密检测、生产的具有多种光照测量范围和信号输出类型的实用型产品。变送器外壳采用壁挂安装设计，结构精致、外型美观，是一款应用范围广泛、性价比极高的光照度测量产品。二、照度传感器、照度变送器技术参数：1、供电：+24VDC（832VDC） 2、测量范围：02000Lux 020万Lux 或根据客户量程 推荐：室内02000Lux 室外或温室大棚：020万Lux3、测量精度：5 %FS 4、测量分辨率：1Lux 或100lux5、产品外形：1209550mm 6、安装：壁挂式 7、输出：420mA 010mA 05V 010VDC RS485（Modus协议) 波特率1200 2400 4800 9600 可设，地址可设0-99由于在后续的软件编写中需要设置一些关于光照度传感器的参数，所以了解以上显示DZD-T4光照度传感器的技术参数很重要，搭建DDC控制平台时就需要给光照度传感器提供24VDC的电源，在软件设备配置中就要对应设置它输出的电压为010VDC，并最终根据信号输入到HW-BA5201中，控制LED的亮暗。2.5 电磁继电器该设计中需要用到四个电磁继电器，电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流控制较大电流，较低的电压去控制较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。由于HW-BA5201设备运行需要一个安全的环境，所以通过输出口UO1-UO4的输出电压分别控制四个电磁继电器，用小电压来控制卤光灯、日光灯、日光管1、日光管2的亮暗，由于被控灯都需要220V的电压，所以这样对HW-BA5201起到很好的保护作用。而且该设计用继电器的通断控制把信号输入到UI8-UI11，使卤光灯、日光灯、日光管1、日光管2的通断能分别显示在组态软件中，使通过组态软件能实时监控现场灯光的亮暗或是否出现状况。2.6 DDC-BA5201的认识与应用DDC(Direct Digital Controller)中文意思是直接数字控制器。近几年来，它代替了传统控制组件，如温度开关、接收控制器或其它电子机械组件等，成为各种建筑环境控制的通用模式。DDC系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能，它主要采用电子驱动，但也可用传感器连接气动机构，所有的控制逻辑均由微信号处理器，并以各控制器为基础完成，这些控制器接收传感器，常用触点或其它仪器传送来的输入信号，并根据软件程序处理这些信号，再输出信号到外部设备，这些信号可用于启动或关闭机器，打开或关闭阀门或风门，或按程序执行复杂的动作。通常的DDC控制器都有其特定应用场合，实现某种专用的控制功能，当然也存在着大量的通用DDC控制器，它们根据其内部的功能模块能够满足多种应用场合的需要，本系统采用的是海湾公司的HW-BA5201系列楼控模块，它具有IO点数灵活、点类型丰富、通用性强的特点。基于DDC的智能照明系统设计采用海湾HW-BA5201作为现场控制器，HW-BA5201采用LonWorks现场总线技术与外界进行通讯，具有网络布线简单、易于维护等特点。它可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集，并且对各种开关量设备进行控制，由于HW-BA5202只能对数字量进行控制，而该设计需要对模拟量进行控制，所以便选用HW-BA5201作为现场控制器。DDC-BA5201的主机面板如图2-3：图2-3 DDC-BA5201的主机面板对照外围设备和DDC面板上的跳线设置方法将DDC主机输入和输出信号属性进行修改。输入如是0-10K电阻信号则对照“NTC10K”进行跳线，开关信号则对照“干触点”进行跳线， 0-20mA电流信号则对照“0-20mA” 进行跳线，0-10V电流信号则对照“0-10V”进行跳线。输出为数字信号时按照“DO”跳线，模拟量信号时按照“AO”进行跳线。跳线方法为直接用主机自带的短路块连接对应的上下两根插针（如：UI1是数字信号输入时则短接UI1输入跳线的第2对插针）。2.6.1 DDC-BA5201参数和特点DDC-BA5201的一些特点和参数介绍如下：1.概 述HW-BA5201 DDC控制模块是智能楼宇控制系统的一部分，它采用LONWORKS现场总线技术与外界进行通讯，具有网络布线简单、易于维护等特点。它可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集，并且对各种模拟量以及开关量设备进行控制。2.特 点具有11路通用输入端口，可采集多种类型的模拟量信号与不同电平的开关量信号，并对其进行不同方式的处理：对于模拟量信号输入，可对其进行滤波以及非线性矫正；对于开关量信号输入，可通过软件将其配置成直接输入、延时 输入、触发输入、计时、计数、测频率等模式。具有4路开关量输出端口，通过插针跳线和软件配置，可将各通道配置成直接输出、延时输出、脉冲输出、单稳输出、触发输出、脉宽调制输出等多种形式的开关量控制信号。具有手动强制输出按钮及输出指示。具有两路模拟量输出端口，可对各种模拟量控制设备进行控制。具有手自动切换及手动调节输出功能。具有两路通用输出端口，可输出模拟量或开关量控制信号。具有手自动切换及手动调节输出功能。 控制器内部可集成多种软件功能模块，如空调控制功能模块、事件日程功能模块、有限状态机功能模块、机组运行时间累计模块等，并提供基于PlugIn技术的标准配置程序，可对其方便地进行配置。通过配置，可使控制器内部各软件功能模块任意组合，相互作用，从而实现各种逻辑运算与算术运算功能。3.技术指标 工作电压：DC24（110%）V 或AC17V，允许范围：AC14.45V18.7V 工作电流：500mA 网络协议：LONTALK；通讯介质：双绞线（推荐使用：Keystone LonWorks 16AWG（1.3mm） Cable）I/O 数量：11个UI，4个DO，2个UO，2个AO4.使用环境温度：-1055相对湿度：10%95%，不结露5.外形尺寸234mm104 mm27 mm6.输入信号类型AI 05VDC，010VDC，024VDC，420mADC模拟量信号，12位A/D DI DC5V，DC12V，DC24V有源开关量信号，无源开关量信号输入保护：信号输入口具有防反接与过压保护功能7.输出信号类型DO 250VAC/5A，具手/自动转换开关，可选常开或常闭AO 010VDC，具手/自动输出转换开关，10位D/AUO 可作DO/AO输出用，具手/自动输出转换开关2.6.2 DDC-BA5201的控制形式1.时间控制通过时钟管理器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。2.照明亮度自动调节控制通过每个调光模块和照度动态检测器等电气元件，实现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，始终维持在照度预设值左右。3.场景控制通过每个调光模块和控制面板等电气元件，对各区域内正常工作状态的照明区域的场景切换控制。4.自动开关控制 通过每个调光模块和动静探测器等电气元件，实现对各区域内正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。5.应急照明的控制指智能照明控制系统对特殊区域内的应急照明所执行的控制，通过控制每个应急照明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区域内的照明灯具放弃调光等控制，使处于事故状态的应急照明达到100%。2.7 LON总线的优势新型的控制网络技术，为集散式监控系统提供了很强的实现手段。在其支持下，诞生了新一代的智能化低成本的现场测控产品。为支持LON总线，Echelon公司于l993年开发了LonWorks技术，为LON总线设计、成品化提供了一套完整的开发平台。目前采用LonWorks技术的产品广泛地应用在工业、楼宇、家庭、能源等自动化领域，LON总线也成为当前最为流行的现场总线之一。LonWorks使用的开放式通信协议LonTalk，为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准。在LonTalk协议的协调下，以往那些孤立的系统和产品融为一体，形成一个网络控制系统。LonTalk协议最大的特点是对OSI七层协议的支持，直接面向对象的网络协议，这是以往的现场总线所不支持的。具体实现是采用网络变量这一形式，网络变量使节点之间的数据传递通过各个网络变量的互相连接便可完成。神经元芯片(neuronchip)是LonWorks的核心，它不仅是LON总线的通信处理器，同时也可作为采集和控制的通用处理器，LonWorks中所有关于网络的操作，实际上都是通过它来完成的。按照LonWorks标准网络变量来定义数据结构，也可以解决与不同厂家产品的互操作性问题。LonMark是与Echelon公司无关的LonWorks用户标准化组织，按照LonMark规范设计的LonWorks产品均可非常容易地集成在一起，用户不必为日后的维护和扩展费用担心。LonWorks与传统控制总线相比，如RS485总线，有本质的区别和明显的优势：(1)LonWorks具有很强的可扩展性，可随时更改网上的设备配置，增加或减少网段。这是传统的控制总线无法相比的。(2)LonWorks能提供TCPIP连接，可实现与因特网的无缝相连，扩大网络规模，进行信息交换。(3)LonWorks用一个网络平台实现智能建筑中的整个控制网，保证了各子系统之间的互连互动，相对于传统的控制网分成彼此独立的子网来说，既减少了工作量，又便于系统的管理。(4)传统的控制网络一般不提供系统维护和诊断软件，而LonWorks除提供LNS操作系统外，还提供网络维护、诊断软件LonMaker for Windows，方便系统的维护。(5)传统的控制总线通信速度较低，处理信息量少，而LonWorks的可达125Mbs，是传统总线的l00倍。由于DDC照明系统控制系统中，传感器的种类复杂，信号采集点分散，管理难度大，所以系统的控制网络采用了LonWorks总线。3 DDC平台搭建3.1 实现的功能由于基于DDC的智能照明系统设计是需要实现一定的功能，包括普通开关控制、情景控制、调光控制，所以DDC硬件平台的搭建需要依据真值表（如图4-1所示），其中“1”表示的是开关闭合或高电平的信号，“0”表示开关断开或低电平的信号，而图中显示的就是本次设计中要完成的一些照明控制的最终效果。表3-1 设计真值表光照度开光关照度传感器被动红外上班午休下班紧急开关日光灯状态卤光灯状态日光管1状态日光管2状态101000110011001001101010001000000011111000003.2 硬件接线图要实现3-1中提到的功能就需要的在DDC控制模块的输入口接入的硬件设备是：UI1接照度开关、UI2接光照度传感器、UI3接被动红外、UI4接上班开光、UI5接午休开关、UI6接下班开关、UI7接紧急开关、UI8接来自继电器的卤光灯状态信号、UI9接来自继电器的日光灯状态信号、UI10接来自继电器的日光管1状态信号、UI11接来自继电器的日光管2状态信号。要在DDC控制模块的输出口接入的硬件设备是：UO1接继电器再连到卤光灯、UO2接继电器再连到日光灯、UO3接继电器再连到日光管1灯、UO4接继电器再连到日光管2灯、UO7接LED。NETA和NETB需要通过LON总线连接到电脑上的lon网络接口卡，实现DDC与电脑之间的通信。基于DDC的智能照明系统设计的硬件接线图如图3-1所示：图3-1 硬件接线图此处特别强调，因为UI8-UI11是状态显示的入口，所以本次设计中通过继电器来实现这个功能，当输出处卤光灯、日光灯、日光管1、日光管2闭合点亮后，继电器随即动作，然后对应的灯光状态处就有信号输入，然后通过电脑上的软件设置就可以对实际的灯光的开关进行实时的监控。待硬件连接完毕并确认不出现任何问题后，便可以进行上位机中Lonmaker和组态王软件的设计。4 Lonmaker软件设计4.1 LonWorks概述当今世界上使用最广泛的控制网络协议是LonWorks控制网络协议，自从80年代后期，美国埃施朗(Echelon)公司开发出这一平台技术以来，到目前为止，已有约4千万的设备安装在世界各地。这些产品广泛地应用在智能楼宇、工业控制、家庭智能化和交通等领域。LonWorks技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案：网络的大小可以是两个到32385个设备，并且可以适用于任何场合，从超市到加油站，从飞机到铁路客车，从熔解激光到自动贩卖机，从单个家庭到一栋摩天大楼。今天，在几乎每种工业应用中，有一种趋势就是远离专用控制方案和集中系统。制造商正在使用基于开放技术的产品，如现成的芯片、操作系统和功能模块产品。这些特性可以改进可靠性、提高灵活性、降低系统成本、改善系统性能。LonWorks技术通过所提供的互操作性、先进的技术架构、快速地产品开发和可估算的成本节约，加速了这个趋势的发展。LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonWorks技术的核心是LonTalk协议，LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。该协议现在已成为很多组织的标准。4.2 Lonmaker的使用4.2.1 Lonmaker的参数硬件电路设计好以后，硬件与计算机的连接是通过LON总线实现的，因此需要先安装网卡驱动，才能使硬件与软件连接上。在安装了网卡能使硬件和软件联系上后，系统软件采用的是LonWorks专用的开发设计软件LonMaker集成工具3.1。它是一个软件包，包含三个文件夹：Lonmaker for windows 3.1，LNS sp8补丁及lonmaker sp2补丁。它可用来设计、安装、操作和维护多厂商的、开放的、可互操作的LonWorks网络。技术参数1、工作电源：三相四线AC380V10% 50Hz2、工作环境：环境温度范围为-10+40 相对湿度85%（25） 海拔4000m 3、整机容量：5.0kVA4、外形尺寸：20186301773mm35、安全保护：具有漏电保护系统特点1、照明系统可实现实时调度运行；2、配备照明演示柜，增强现场观感；3、采用DDC采集控制模块实现对各类数据的采集与控制；4、采用先进LonWorks总线通信协议组网；5、配备上位机监控系统，可实时可监控照明系统，控制照明线路训装置的设备采用模块式，方便用户了解现场设备。4.2.2 Lonmaker开发（1）在Lonmaker软件安装完成后双击桌面上的软件。（2）在打开该软件后新建一个名为zyc的新文件。 （3）在新打开的文件中从左边工具栏中，鼠标按住device拖到空白处，输入名称后就成功新建了一个device，这个模块的功能是把DDC与软件联系在一起，并把软件中实时变化的数据上传到DDC的存储单元中。成功连接后的device是绿色的，而未连接成功的是显示白色，连接成功后的device如图4-1所示：图4-1 Device成功连接后（4）接下来需要绘制一些功能模块，并根据自己的需求设置参数，其中设置的参数出现一点问题都会影响某一块功能的实现，每次都需要把Functional Block （如图4-2所示）拖到空白处，并注意排版。图4-2 Functional Block参数的设置至关重要，因此每次都要进行configure这一步骤进行配置，如图4-3所示：图4-3 Configure配置图（5）其中在进行State Machine的configure配置的过程中需要根据图4-1的真值表进行设置，如图4-4和图4-5所示。图4-4 State Machine配置1图4-5 State Machine配置2 其中State Machine配置2中需要设置十一个Task List，设置的依据就是图4-1中的真值表，注意在Task List6中的Delay中设置延时时间为5秒。（6）在配置调光模块的时候也要特别注意一些事项，配置analog function很重要的两个模块如图4-6和图4-7所示。图4-6 Analog Function Block配置图4-7 Analog Function Outputs配置（7）用Lonmaker软件编好程序，就可以控制DDC模块了，最终设计的DDC的控制模块如图4-8所示。图4-8 Lonmaker软件开发后的图（8）完成DDC软件编写好后保存就可以打开DDE中的是否有相应的模块出现，因为DDE是Lonmaker与组态软件之间联系的桥梁，查看的DDE如图4-9所示。图4-9 DDE中的设备4.3 小结在DDC软件的开发过程中，曾遇到过很多问题，最大的问题就是对此软件的入门学习，但是一旦学会了，就很容易上手，软件开发就会事半功倍了。完成上面开发以后，可用此软件开发了的环境控制DDC，即发送信号给DDC来控制实验柜中照明元件的亮暗，也可以使此软件与组态连接，用组态来控制实验柜中照明元件的亮暗。在开发后，研究发现虽然计算机将程序下载到DDC模块中时需要好几分钟的时间，但是下载完成并连接上以后，在计算机中将DDC5201模块的数字信号置1后，实验柜中相应的灯泡立即亮起，它的响应时间在一秒以内。因此，它在大型建筑中的优势可想而知。5 组态王软件设计5.1 组态王的简介组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： 图形界面的设计 、构造数据库、建立动画连接 、运行和调试。使用组态王软件开发具有以下几个特点: (1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。 (2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。 在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面: (1)图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。 (2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。 (3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。5.2 组态王编程步骤（1）首先需要对组态王中数据词典中添加需要的模块，并进行重命名和设备名设置，设备名设置如图5-1所示。图5-1 组态王设备名设置（2）设备名需要从DDE中获取，以卤光灯为例，现在DDE中复制卤光灯的STATE，复制后的状态是：=LNSDde|zyc.Subsystem 1.LMNV!Device 1.卤光灯状态.nvo_UI.state ，当需要填写图5-1中设备名的时候需要把复制的内容删掉一些改成：Device 1.卤光灯状态.nvo_UI.state，其它的一些设备也需进行重复的过程。图5-2 卤光灯复制状态图（3）在组态王的软件中新建一个系统（4）在新建的系统中找到工具箱中的常用模块，添加三个按钮开关、四个灯泡(如图5-3)、一