【摘 要】LED光源具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長及可控制性高等優(yōu)點，隨著現(xiàn)代亮化系統(tǒng)的進步，傳統(tǒng)光源正在逐漸被LED光源所取代。而隨著工藝技術的進步，LED控制系統(tǒng)的復雜程度也越來越高。在整個LED照明控制系統(tǒng)中，中繼器是其核心，其設計不僅對LED系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)具有重要意義，同時對照明效果的正確實施也起到關鍵作用。本文對LED中繼器的設計方案進行了討論。

【關鍵詞】LED系統(tǒng)；中繼控制

1.LED智能調(diào)光控制系統(tǒng)的總體設計依據(jù)功能劃分為四個部分

第一個部分為調(diào)光控制應用系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安裝在PC主機上，可選擇通過互聯(lián)網(wǎng)或者手機網(wǎng)絡與中繼器通信。通過此軟件集中遠程控制LED燈具。

第二個部分為中繼控制臺，該系統(tǒng)沒有界面，通過以太網(wǎng)或無線方式實現(xiàn)與外界通信。一個中繼控制臺控制多臺LED電控器，通過串口RS485與電控器連接進行通信，實現(xiàn)控制LED燈的可調(diào)光功能。中繼控制臺自己本身要集成輸入設備，如按鈕、開關或旋鈕之類的，目的為了在調(diào)試時沒有上層通信的情況下實現(xiàn)本地調(diào)光。

第三個部分為LED電源控制器，該控制器為受控端，前兩部分為控制端，該控制器已具備調(diào)光、光衰檢測、電流檢測、電壓檢測等功能，能接收上位機的命令判定自身是否需要調(diào)整光亮度、或者進行電流電壓檢測。

第四部分為軟件的設計：調(diào)光控制應用軟件控制多個中繼控制臺，中繼控制臺下控制一組可有多達400個LED電源控制器，調(diào)光應用軟件應該具備的基本功能有以下幾點：初始化；九級調(diào)光；燈具檢測；光模式；故障警報；調(diào)光記錄/操作記錄查看；故障記錄查看；燈具位置變更；應急狀態(tài)設置。

2.詳細設計

通信模式切換：本系統(tǒng)中，中繼器最是中轉(zhuǎn)站，因此，每個功能基本都圍繞中繼器來說明。首先需要初始化：中繼控制臺沒有人機界面，初始化的過程就是給中繼控制和設備輸入IP地址和給出設備號，設備號為電源控制器的設備ID號，為4個字節(jié)，每個中繼控制臺根據(jù)設備號范圍，逐個將設備號同時詢問本組400個LED電控器，符合的電控器將應答，則中繼控制臺記錄電控器設備號。通過以上方式，每個控制臺都可得到自己本組的所有電控器的設備號，數(shù)據(jù)記錄在本地，并將數(shù)據(jù)上傳到上層應用軟件。應用軟件列出指定中繼控制臺所管轄組的LED電控器設備號的列表，并能夠打印出來，供工作人員跟蹤電控器所處位置，并為其編上邏輯地址，然后手動錄入到系統(tǒng)，邏輯地址設備號對應信息數(shù)據(jù)仍存儲在中繼控制臺上。

調(diào)光軟件界面應顯示可九級調(diào)光功能，具體由操作員通過應用軟件向中繼控制臺發(fā)送調(diào)光級別命令，中繼控制臺接收到命令后，統(tǒng)一向下屬幾百個LED電源控制器發(fā)送調(diào)光命令，每個中繼控制臺下的LED燈為一組，每組的亮度級別相同。每個中繼控制臺都有一個IP地址，中繼控制臺與PC主機組成局域網(wǎng)，每個調(diào)光命令都向指定的中級控制臺發(fā)出。燈具檢測功能，指遠程通過應用軟件選擇所有或任意一個中繼控制臺下的任意一盞LED燈檢測，可檢測電流是否正常、電壓是否正常、光衰是否正常、九級調(diào)光是否正常，檢測到燈具故障時可報警。能夠設定定期巡檢的時間間隔，定期對每個燈具巡檢，檢測到燈具故障時可報警。調(diào)光模式有定時調(diào)光和即時調(diào)光兩種，即時調(diào)光指的是上面的九級調(diào)光，由操作員選擇對某組（中級控制臺）LED燈調(diào)光或者具體某個的LED燈調(diào)光。定時調(diào)光，指按照設定好的時間段對應的亮度級別進行調(diào)光。把一天分為若干個時間段（具體分多少段，何時到何時為一個短，最好可以讓用戶自定義），然后為每個時間段設置一個亮度級別，并將這個設置存儲到中級控制臺上，中繼控制臺判斷調(diào)光模式如果為定時調(diào)光，則使用此設置進行調(diào)光，由此中繼控制臺上必須有計時器，硬件上，中繼控制臺就需要有電子。中繼器故障：調(diào)光控制應用系統(tǒng)軟件要隨時向每個中繼器聯(lián)系，如果有一個中繼器在3分鐘之內(nèi)沒有響應，而其他中繼器有響應，則認為該中繼器故障。如果調(diào)光控制軟件無法與任何一個中繼器聯(lián)系，而通過無線網(wǎng)絡能夠與中繼器通信，則判定該段線路發(fā)生故障，系統(tǒng)故障報警。一種是LED燈無響應故障（此故障可能是線路問題，也可能是電控器問題），故障是由中繼器和各個電控器間不斷詢問應答時發(fā)現(xiàn)的故障，當詢問到某個電控器無響應時，則連續(xù)四次詢問，如果連續(xù)無響應則記錄，并詢問其他電控器，如果其他電控器有應答時，判定LED燈無響應故障。調(diào)光記錄/操作記錄查看：調(diào)光記錄是存儲在中繼器上的，查看時要從中繼器調(diào)。此記錄包括調(diào)光模式的改變操作、手動調(diào)光的操作、定時調(diào)光、燈具檢測/巡檢的操作。即中繼器記錄了何時將調(diào)光模式從何種模式更改為何種模式；何時調(diào)整了哪盞燈的光亮度從幾級到幾級；何時對哪盞燈具做何種檢測，檢測結(jié)果如何。故障記錄查看：前面故障報警功能中已說明此類信息是記錄在中繼控制臺上的，用戶需要時，從中繼控制臺中調(diào)出故障信息供查看。此信息記錄的是何時哪臺電源燈具設備出了何種故障

燈具位置變更：一般情況下，是不會輕易移動燈具位置的，所以燈具位置變更指的不是燈具移動了位置，而是指更換了燈具，需要將更換燈具的位置即邏輯地址寫入新的電控器里。中繼器也同時將該邏輯地址對應的設備號更改為新的設備號。應急響應，當發(fā)生意外事件如火警、交通事故，總控制臺通過這個設置可以通過中繼向所有受控端發(fā)送應急響應信號，將亮度調(diào)至100%的最高亮度，直到中繼控制臺收到恢復信號，受控端重新受控。通信模式切換，即以上所說的有線通信和無線通信方案間的切換，系統(tǒng)中應提供通信方案間的靈活切換功能。調(diào)光控制應用軟件只是利用友好的人機交互界面通過網(wǎng)絡遠程控制中繼器來實現(xiàn)對LED燈的調(diào)控，事實上中繼控制臺才是真正控制LED電控器的控制端。中繼控制臺可能受各種干擾造成死機，而總控室距離實際事發(fā)地點可能相隔幾十公里甚至更遠，希望能夠由中繼控制臺系統(tǒng)自己判斷系統(tǒng)是否死機，一旦判斷出死機，則立即重啟。要求中繼從啟動到系統(tǒng)能夠運行的時間不能超過1分鐘，因為如果超過1分鐘可能被上層軟件判定為中繼器故障。以上很多地方都提到中繼器需要有的存儲功能，中繼器是主要信息的存儲區(qū)，中繼器需存儲本地控制下的電控器相關的所有信息。包括下屬電控器的設備號（物理地址）及對應的邏輯地址、對下屬電控器的操作信息，包括調(diào)光、檢測、故障信息、當前中繼器下屬電控器的亮度級別等。本地控制中繼器的本地控制應具有4種模式、9級調(diào)光。九級調(diào)光，是指中繼器處于就地控制模式時，按下調(diào)光的按鈕或旋鈕就可以控制整組電控器的亮度級別。四種模式指的是：

（1）遠程控制模式；（2）就地控制模式；（3）自演模式；（4）關閉模式。前面兩種模式從字面上就可以了解，遠程控制模式是指中繼器接受遠程控制室的控制。就地控制模式指的是僅接受本地控制，可以使用九級調(diào)光按鈕或旋鈕控制整組電控器的亮度級別。自演模式，指的是當中繼器選擇此模式時，向下屬所有電控器發(fā)送命令，使LED燈自動進行1到9級的亮度循環(huán)變換。關閉模式，指的是中繼器僅受遠程控制，第二種和第三種模式都不再起作用。這里要說明的一點是，第一種模式和第四種模式似乎很相像，其實區(qū)別在于，第一種模式僅表明接受遠程控制，也就是說，第一種模式的狀態(tài)下，中繼器既接受遠程控制信號，也接受本地控制信號。而第四種模式表明中繼器僅接受遠程控制信號。

3.前提和條件

斷電：中繼控制臺應有斷電存儲功能，斷電后，存儲在中繼控制臺上的信息必須保留，同時保留下位終端機在斷電前執(zhí)行的最后一次命令，以便重新通電后能將下位終端LED電源的狀態(tài)調(diào)整到斷電前的狀態(tài)。

應急響應：當接收到應急信號時，中繼進入應急狀態(tài)，不受遠程控制，統(tǒng)一將LED電源燈的亮度調(diào)整到最亮，不處理其（下轉(zhuǎn)第336頁）（上接第319頁）它任何命令，直到接收到恢復信號將中繼控制臺的狀態(tài)調(diào)整回常態(tài)。斷網(wǎng)：當中繼器超過10分鐘沒有接收到上層軟件發(fā)送的信息，則自動與上層軟件聯(lián)系，當超過4次無法聯(lián)系時，即假定傳輸故障，中繼器進入不受遠程控狀態(tài)，此時不再接受遠程控制命令，直到手動將中繼器調(diào)整回遠程控制狀態(tài)（這里需要考慮是否可以接受遠程信號恢復到正常狀態(tài)）。中繼器故障：調(diào)光控制應用系統(tǒng)軟件要定時向每個中繼器聯(lián)系，如果有一個中繼器在5次聯(lián)系之內(nèi)沒有響應，而其他中繼器有響應，則認為該中繼器故障。系統(tǒng)報故障警報。遠程連接線路故障：如果調(diào)光控制軟件無法與任何一個中繼器聯(lián)系，而通過無線網(wǎng)絡能夠與中繼器通信，則判定該段線路發(fā)生故障，系統(tǒng)故障報警。LED電源故障：中繼控制臺對下位機發(fā)送的命令4次不成功后，則判定為故障，系統(tǒng)故障報警。

4.接口

有線局域網(wǎng)通信：上位PC機命令通過TCP/IP中的協(xié)議進行網(wǎng)絡通信，中繼控制臺通過RJ45口接收網(wǎng)絡信號。無線手機網(wǎng)絡通信，上位PC機命令通過手機網(wǎng)絡與中繼器通信，中繼控制臺應具備信號接收模塊。RS485串口通信，中繼與下位電控器通過串口RS485通信，下帶多個節(jié)點。串口參數(shù)：9600，8個數(shù)據(jù)位，1個起始位，1個停止位，無校驗。 [科]