智能照明设计

1、吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计（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

2、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

3、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。图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，IEEEStandard 802.3 CSMA/CDCSMA/CD即为：Carrier Sense -Multiple Access - Collision DetectionCarrier Sense载波监听，判断网络上是否有其他的主机正在传送信号。Multiple

4、60;Access -多个主机连接在同一条电缆上。Collision Detection -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

5、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035N

6、IR：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

7、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

8、：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

9、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

10、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

11、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

12、 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 用四盏灯分别代表一间屋子里的四个不同区域，编程设计几个不同的场景并用黑白触摸屏来控制各个场景。假设这四盏灯分别代表客厅、卧室、厨房和卫生间的灯，场景一开启或关闭客厅和厨房的灯；场景二开启卧室的灯，并关闭客厅和厨房的灯，关闭卧室的灯时客厅和厨房的灯不再开启；场景三开启客厅的灯关闭卧室的灯，或关闭客厅的灯开启卧室的

13、灯；场景四，对客厅的灯进行调光，使其可以随意固定在某一亮度（0100之间的）。场景五开启或关闭所有的灯。卫生间的灯用红外移动传感器来控制，使其达到人来灯亮人走灯灭的效果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

14、键开关作为现场控制的面板开关。2.4 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 第3章 设计主要内容和过程 用四盏灯分别代表一间屋子里的四个不同区域，编程设计几个不同的场景并用黑白触摸屏来控

15、制各个场景。1.打开C-Bus Toolkit新建Project，连接Units，如图3-1所示，确定各接点连接无误，关闭该程序。 图3-1 C-bus Toolkit图2.打开PICED软件，按照程序进行编程，如图3-2所示。 图3-2 PICED控制面板场景一开启或关闭客厅和厨房的灯。在控制面板中新建控制按钮text1，双击打开如图3-3所示，在Key Function中选择On-Off开关键并与Scene1关联，确定保存，完成场景一的编程。 图3-3 C-bus参数设定场景二开启卧室的灯，并关闭客厅和厨房的灯，关闭卧室的灯时客厅和厨房的灯不再开启。 图3-4 C-bus设定Scene M

16、anager场景三开启客厅的灯关闭卧室的灯，或关闭客厅的灯开启卧室的灯。 图3-5 Lighit Group的设定场景四对客厅的灯进行调光，使其可以随意固定在某一亮度（0100之间的）。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

17、型的C-BUS控制系统结构。4.1 C-Bus的软件的绘图图4-1智能照明原理图图4-2 C-bus编程简图 4.2 C-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

18、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

19、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案来准确运作，不但大大降低运行管理费用，而且最大限度地节约能源，与传统的照明控制方式相比较，可以节约电能30%。我们在澳大利

20、亚的莱尔托大厦用电负载几乎相同的两个楼层作了一次对比测算，其中一个楼层安装了C-Bus智能化照明管理系统，另一层采用传统照明方式。结果显示安装了C-Bus系统的楼层每月（按28个工作日）节约电能2,310千瓦时,按照每千瓦时0.19澳元计算，每月可节约438.20澳元,由此两年半就可收回投资。5.长期的、可观的潜在收益C-Bus还采用软启动、软关断技术，可使每一负载回路在一定时间里缓慢启动、关断，或者间隔一小段时间（通常几十到几百毫秒）启动、关断，避免冲击电压对灯具的损害，成倍地延长了灯具的使用寿命。同时，C-Bus系统具有开放性，提供与BA系统（包括闭路监控、消防报警、安全防范系统）相连接的接口和软件协议，便于构成一个完整的楼宇自控系统。采用了BA系统的建筑物，如果也使用C-Bus智能化照明管理系统，带来高质量的照明环境，将会提高整个建筑物的智能化管理水平，增加该物业的亮点，为精品工程和标志性建筑赋予现代化、智能化和时代感，这些无疑都获得了许多潜在的收益。 总 结 与传统方式相比，C-bus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路线，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。用于控制回路与负载分离，具