丁 敬 保

[萬可電子(天津)有限公司, 天津 301700]

0 引 言

現(xiàn)代的工廠車間為滿足光照強(qiáng)度的要求,普遍安裝大功率照明燈具。同時,為節(jié)能降耗,生產(chǎn)車間大多通過天窗來利用自然光,實(shí)行自然光照明與人工照明相結(jié)合的方式,因此僅依靠傳統(tǒng)的回路控制照明無法滿足高質(zhì)量照明以及節(jié)能環(huán)保的要求。

工廠不同區(qū)域?qū)φ彰鞑呗缘男枨蟛町愝^大,同時為了快速滿足市場多樣化的需求,車間的生產(chǎn)布局應(yīng)在特定時間進(jìn)行調(diào)整,這要求照明控制方案有較高的靈活性。車間面積一般較大,現(xiàn)場安裝的燈具較多,這對維護(hù)人員造成很大的壓力,也對照明控制方案提出更高的要求[1-2]。

本文結(jié)合某機(jī)械照明項(xiàng)目,介紹了基于WAGO照明管理方案設(shè)計(jì)的智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì),其無需編程,只需要根據(jù)客戶的控制策略要求對現(xiàn)場的傳感器以及燈具通過Web進(jìn)行簡單的配置,即可實(shí)現(xiàn)智能照明控制。

1 項(xiàng)目概況

某工廠新建機(jī)械車間的生產(chǎn)區(qū)域面積大約為60 000 m2,放置2 600余盞帶數(shù)字可尋址照明接口(Digital Addressable Lighting Interface,DALI)鎮(zhèn)流器的工礦燈。車間通過天窗引入自然光。業(yè)主希望通過安裝照度傳感器能夠?qū)υ撥囬g實(shí)現(xiàn)日光控制,即根據(jù)外部自然光的強(qiáng)度變化,自動調(diào)整車間內(nèi)燈光照度,在滿足生產(chǎn)需要的同時也可以節(jié)約能源。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的排班要求,特定的功能區(qū)須能根據(jù)時間表實(shí)現(xiàn)自動控制,同時為了現(xiàn)場控制的方便,現(xiàn)場也可以使用開關(guān)進(jìn)行手動控制。

該車間除生產(chǎn)區(qū)域外,還包括物流區(qū)域、辦公區(qū)域、會議室、過道及廁所等,也需要進(jìn)行智能照明控制。因此,智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用WAGO照明管理方案將智能控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信等技術(shù)應(yīng)用于照明的控制和管理中,既滿足業(yè)主對功能的要求,又可以實(shí)現(xiàn)控制靈活、節(jié)能降耗以及維護(hù)方便的目的。

2 WAGO照明管理方案

DALI作為標(biāo)準(zhǔn)的照明接口協(xié)議,已成為國際電子電工協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(IEC 62386),控制方式靈活,價格低,在照明控制領(lǐng)域備受青睞。

WAGO照明管理方案的控制對象包括DALI接口燈具和傳統(tǒng)回路控制燈具。以倉庫、生產(chǎn)車間和辦公樓的不同照明需求為基礎(chǔ)的WAGO照明管理方案基于預(yù)定義的硬件和預(yù)配置的軟件,可以實(shí)現(xiàn)開閉、調(diào)光、恒照度、集中控制和場景等多種智能控制方式。同時,該方案還具有開放的接口,數(shù)據(jù)可經(jīng)Modbus/TCP傳輸至樓宇控制系統(tǒng),便于組網(wǎng)控制,可大大簡化規(guī)劃、調(diào)試與運(yùn)營工作。

WAGO照明管理方案引入虛擬房間的概念,每個控制器最多可以配置60個虛擬房間。在虛擬房間內(nèi),可以根據(jù)需求自由地選擇輸入信號和輸出信號,并配置相應(yīng)的功能,如調(diào)光和恒照度等。例如,根據(jù)照明控制工藝需求,一個倉儲車間可以被劃分為多個虛擬房間,每個虛擬房間都可獨(dú)立配置照明工藝。當(dāng)車間改造或者照明工藝需求改變時,通過重新配置Web界面,即可實(shí)現(xiàn)靈活控制。

WAGO照明管理方案的硬件范圍定義模塊種類、數(shù)量,現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時可根據(jù)硬件范圍靈活選擇,其可連接的現(xiàn)場輸入信號包括DALI Multi-Mensors、DALI開關(guān)、Enocean開關(guān)、EIB開關(guān)、開關(guān)量輸入、外部房間輸入、Modbus開關(guān)、日歷表和時間表等,輸出信號包括DALI接口燈具以及普通的回路控制燈具。配置軟件頁面通過Web打開,界面簡潔友好,易于操作。軟件控制工藝包括開閉控制、調(diào)光控制、恒照度控制、日光控制、時間表控制以及主從控制等。

為了避免多重輸入信號之間的相互影響,WAGO照明管理方案定義4種不同的優(yōu)先級,當(dāng)高優(yōu)先級事件發(fā)生時,系統(tǒng)將自動忽略較低的優(yōu)先級事件。優(yōu)先級從高到低依次是主鍵控制、Modbus(GLT)優(yōu)先、本地時間表優(yōu)先、普通Modbus事件/普通時間表事件/普通開關(guān)。

3 智能照明系統(tǒng)的工程實(shí)施

3.1 控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用集散式控制方式,即根據(jù)現(xiàn)場的燈具布局和安裝要求,設(shè)計(jì)8個帶配電功能的照明控制柜,各個控制柜通過以太網(wǎng)與中控室Scada軟件通信。各控制柜控制的燈具既可以相互獨(dú)立、互不干擾,又可以通過主從通信的方式實(shí)現(xiàn)跨控制柜控制。如控制柜A連接的開關(guān),可以對控制柜B連接的燈具進(jìn)行控制。智能照明控制方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,在照明控制柜中CPU是整個系統(tǒng)的核心,現(xiàn)場的多種開關(guān)和燈具通過相應(yīng)的IO模塊與CPU通信。

圖1 智能照明控制方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2 控制策略實(shí)施

智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍包括生產(chǎn)區(qū)、物流區(qū)、辦公區(qū)、會議室、公共區(qū)(廁所、樓梯和過道等),控制策略如表1所示。

表1 控制策略

控制策略如下:

(1) 開關(guān)控制。通過手動開關(guān),如普通自復(fù)位開關(guān)、EnOcean無線開關(guān)等進(jìn)行手動開閉控制或者手動調(diào)光控制。

(2) 時間表控制。燈具可隨設(shè)定的時間表實(shí)現(xiàn)自動開閉,并支持關(guān)燈動作執(zhí)行之前進(jìn)行閃爍提醒。

(3) 日光控制。充分利用自然光,照度傳感器指向天窗,相應(yīng)區(qū)域燈具照度根據(jù)一個或多個傳感器值自動調(diào)節(jié)。

(4) 恒照度控制。充分利用自然光,照度傳感器正對工位,相應(yīng)區(qū)域燈具照度根據(jù)傳感器值自動調(diào)節(jié)。

(5) 場景控制。適用于會議室等場所,如在會議室中燈光可設(shè)置會議場景、演講場景、休息場景、投影場景等多種場景。

(6) 人體智能感應(yīng)控制。與傳統(tǒng)的“人來燈亮,人走燈滅”不同,該策略通過人體感應(yīng)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)“人來燈亮,人走燈分階段滅”。人體智能感應(yīng)模式軟件配置界面如圖2所示。

圖2 人體智能感應(yīng)模式軟件配置界面

如當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)區(qū),則該區(qū)域燈立即點(diǎn)亮至L1亮度(如100%);人離開后燈會保持原亮度T1時間(如5 min),然后亮度降低至L2(如50%);再過T2時間(如10 min),無人進(jìn)入,則燈關(guān)閉。L1、L2、T1、T2參數(shù)可以在Web界面進(jìn)行配置。

4 結(jié) 語

以WAGO照明管理方案為基礎(chǔ),介紹某機(jī)械生產(chǎn)車間的智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該照明系統(tǒng)的虛擬房間配置具有非常高的靈活性,通過智能調(diào)光和人體感應(yīng)控制來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,燈具狀態(tài)診斷功能可以降低運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度。同時,該系統(tǒng)支持Modbus/TCP標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)接口,可以與上位Scada軟件實(shí)現(xiàn)集中控制,簡化規(guī)劃、調(diào)試與運(yùn)營工作,為類似工廠的智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

收稿日期：2018-05-23