CN101742782A

CN101742782A - 一种智能型厂房照明控制方法及系统

Info

Publication number: CN101742782A
Application number: CN201010030168A
Authority: CN
Inventors: 李振峰
Original assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Current assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明公开一种智能型厂房照明控制方法及系统，是采用若干个智能控制装置通过RS485总线与一个主机组成厂房照明智能控制网络；每个智能控制装置分别安装在各照明控制箱内，智能控制装置主要由中央控制器、灯具主回路和手持式遥控器组成，并且由手持式遥控器对多个智能控制装置，采用的中央控制器具有集成的RS-485通讯接口，通过RS485总线将厂房内各照明控制箱组成网络，再连接至厂房内部的以太网网络，并且通过厂房照明智能控制网络的通信程序，实现对灯具的远程控制和查询；本发明能够实现厂房照明的智能管理，减少能源浪费、减轻工人的劳动强度，为工厂照明实现自动控制。

Description

一种智能型厂房照明控制方法及系统

技术领域

本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种智能型厂房照明控制方法及系统。

背景技术

目前，铜、铝等有色金属加工厂的生产规模越来越大，需要的工艺设备越来越多，相应的其主厂房的占地面积越来越大，设计型式多为多跨联合厂房，厂房长度长、跨度大，厂房内面积动辄几万平方米，内部照明灯具的功率大、数量多，其控制方式均为分区域在照明控制箱上使用断路器直接控制。由于控制箱的数量多，且遍布于厂房各处，照明控制时，工作人员需找到控制箱，到控制箱跟前进行控制，操作与维护受安装位置及厂房内设备的影响(有些位置因有旋转设备而变得非常不安全)。使用断路器做控制元件，会影响断路器作为线路保护的功能，使用电系统内存在安全隐患。

近几年来，随着科技的不断进步与发展，智能控制元件的类型越来越多、成本越来越低，于是智能化的照明控制系统开始进入人们的视线。智能照明控制系统自从20世纪90年代进入中国市场以来，主要应用于智能化的家居照明控制，使用于高端的住宅里面。但由于受到当时市场的消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等方面的影响，一直没有太大的动作和起色。随着经济的进一步发展，生活水平的提高，通讯技术、网络技术、传媒业的飞速发展和高度结合，数字化家居得到进一步的快速提升，技术也进一步的成熟，各类通讯标准和市场也得到进一步的规范，智能照明控制系统开始慢慢的飞入寻常百姓家。

但是，智能化照明控制系统在工厂照明控制领域的应用还没有起步，还没有诞生一种真正可以应用于厂房照明控制系统中的智能化的厂房照明控制装置，所以智能化的厂房照明控制装置的设计显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述难题，本发明提供一种智能型厂房照明控制方法及系统，能够解决传统工厂照明控制方式不能实现智能管理带来的能源浪费和工人劳动强度的增加，为工厂照明实现自动控制。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能型厂房照明控制方法，其步骤如下：是中央控制器内集成

1、是采用若干个智能控制装置通过RS485总线与一个主机组成厂房照明智能控制网络；厂房智能照明控制网络的RS485主从通信协议的从机为每个智能控制装置的RS485通信接口；

2、将每个智能控制装置分别安装在各照明控制箱内，智能控制装置主要由中央控制器、灯具主回路和手持式遥控器组成，采用的遥控通讯为无线射频通讯，并且由手持式遥控器对多个智能控制装置，实现对厂房的各灯具遥控控制。

3、采用的中央控制器具有集成的RS-485通讯接口，通过RS485总线将厂房内各照明控制箱组成网络，再连接至厂房内部的以太网网络，并且通过厂房照明智能控制网络的通信程序，实现对灯具的远程控制和查询；

4、采用的中央控制器具有弱电控制回路与照明的灯具主回路用外部控制信号隔离模块进行隔离；所述控制执行元件可控硅元件和控制继电器组构成；

5、中央控制器具有两种工作方式：

a、遥控控制，是现场操作人员直接采用遥控器遥控控制，当现场人员进入遥控器与中央控制器的遥控距离范围内，遥控器与中央控制器自动配对，现场人员采用遥控器的按键控制该区域照明灯具的通断；

b、自动控制，是在中央控制器内设定该区域的亮度要求值，由现场测光元件测量该区域亮度的实际值，二者在中央控制器内进行比较，通过比较的结果来进行区域照明灯具的自动控制。

所述的一种智能型厂房照明控制方法，厂房照明智能控制网络的RS485主从通信协议：是除系统启动时，主机与从机的通信总是由主机发起；如果没有主机的请求，从机不会向总线发出数据，从机之间没有通信；主机上运行的后台控制程序，具有实现对灯具组的远程控制、查询灯具组的工作状态、控制装置故障报警与记录、灯具组故障报警与记录、灯具组运行时间记录。

所述的一种智能型厂房照明控制方法，所述主机采用工控机或PLC可编程控制器。

实施上述方法的一种智能型厂房照明控制系统，具有若干个智能控制装置通过RS485总线与一台工控机组成厂房照明智能控制网络；所述智能控制装置，包括：中央控制器、现场测光传感器、遥控器、控制隔离回路及照明的灯具主回路；所述中央控制器设置在照明控制箱内，中央控制器的主控器MCU具有接收遥控器发射的射频信号的接收器，接收器通过无线信号与手持式遥控器连接，实现厂房灯具的遥控控制；具有与RS-485网络实现通信的RS485通信模块，RS485通信模块通过RS-485网络与厂房照明智能控制网络；具有若干组由中央控制器的弱电控制主回路与照明的灯具主回路之间设置的外部控制信号隔离模块；具有连接现场测光传感器测量的该区域亮度的实际值与中央控制器内设定的亮度值进行比较，构成该区域照明灯具的自动控制；所述遥控器具有通过无线射频通讯对各中央控制器进行遥控控制；具有显示灯具的远程控制与状态查询的显示屏。

所述的智能型厂房照明控制装置，中央控制器的主控器MCU为ARM微处理器，其芯片为LPC2106；

所述的智能型厂房照明控制装置，所述接收器为无线射频通讯模块。

所述的智能型厂房照明控制装置，所述外部控制信号隔离模块为灯具控制主回路的控制执行元件，由控制继电器和可控硅元件构成，可控硅元件为双向可控硅。

所述的智能型厂房照明控制装置，厂房照明智能控制网络由中央控制器通过集成RS-485通讯接口，与厂房内挂在RS-485总线上的各照明控制箱组成，并连接至厂房内部的以太网网络，实现对灯具的远程控制和查询。

所述的智能型厂房照明控制装置，遥控器由无线射频通讯模块、遥控主控器MCU、电源模块显示屏和按键构成，具有与多台中央控制器进行控制的遥控主控器MCU，其芯片为LPC2106。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

一种智能型厂房照明的控制方法及系统，能显著改善现场操作人员的劳动强度与工作环境，通过后续软件功能的完善，实现工厂照明部分的灯具组管理。该智能控制装置能轻松安装在当前普遍使用的照明控制箱内，使现场人员采用遥控器的按键控制该区域照明灯具的通断。具有体积小，重量轻；其结构简单，制造成本低，本实用新特点如下：

1、主控器(Main Control Unit)采用目前国内正流行着ARM为内核的CPUARM应用热潮发展速度迅猛，本装置的微处理器选择LPC2106具有以下优点：

1)LPC2106具有128KB、60MHz零等待闪速程序存储器，以及64KB的SRAM，无需扩展存储器，使系统更为简单、可靠。

2)片内集成有实时钟、看门狗、PLL，PWM等众多外围部件，功能强大。

3)LPC2106是双UART，其中一个带有完全的调制解调器接口，可以完成同时对两个目标的实时通信。

4)LPC2106具有在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)的功能。

2、无线射频通讯模块，是根据工厂现场的实际状况，选用无线射频通讯作为本装置的通讯方式，选型中有以下几个方面的具体要求：

1)通讯方式的抗干扰能力要强，不能受到工厂现场电磁信号的干扰。

2)通讯方式不能受到工厂现场设备遮挡的影响。

3)通讯方式的功耗要低。

4)最大通讯距离不能低于20米。

3、RS485通信模块，RS-485串行接口总线标准作为一种多点、差分数据传输的电气规范现已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。具有允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信。RS-485因硬件设计简单、噪声抑制能力强、数据传输速率快、传输距离远及可靠性高等优点广泛应用于汽车电子、电信设备局域网、蜂窝基站、工业控制、仪器仪表等领域。本装置中采用RS-485串行接口标准作为该系统中有线通信的网络标准。

4、采用现场测光，在主控器内进行计算和比较，使装置具有自动控制。

5、采用外部控制信号隔离模块，在控制装置内集成双向可控硅元件，装置用低电压触发可控硅，利用可控硅元件来承载外部220V控制电源，驱动灯具主回路控制继电器，实现装置与外部的信号与电压隔离。

6、遥控器摒弃了传统的红外技术，转而采用无线射频通讯技术来实现信息的发送与接收。遥控器发射无线射频信号，不受墙壁阻隔，不受房间限制，任意方向控制，能实现对灯具的远距离开关。

7、本发明采用厂房智能照明控制网络，能够实现对灯具组的远程控制。远程查询灯具组的工作状态。并且具有控制装置故障报警与记录、灯具组故障报警与记录、灯具组运行时间记录。

附图说明

图1为智能型厂房照明控制网络框图；

图2为中央控制器系统框图；

图3为遥控器系统框图；

图中：1-无线射频通讯模块；2-RS485通信模块；3-显示屏；4-控制继电器；5-可控硅元件；6-灯具主回路；7-现场测光传感器；8-遥控器；

具体实施方式

如图1、2、3所示：

一种智能型厂房照明控制方法，其步骤如下：

2、将每个智能控制装置分别安装在各照明控制箱内，智能控制装置主要由中央控制器、灯具主回路6和手持式遥控器组成，采用的遥控通讯为无线射频通讯，并且由手持式遥控器对多个智能控制装置，实现对厂房的各灯具遥控控制。

4、采用的中央控制器具有弱电控制回路与照明的灯具主回路用外部控制信号隔离模块进行隔离；所述控制执行元件可控硅元件5和控制继电器4组构成；

5、中央控制器具有两种工作方式：

实施上述方法的一种智能型厂房照明控制系统，具有若干个智能控制装置通过RS485总线与一台工控机组成厂房照明智能控制网络；所述智能控制装置，包括：中央控制器、现场测光传感器7、遥控器、控制隔离回路及照明的灯具主回路；所述中央控制器设置在照明控制箱内，中央控制器的主控器MCU具有接收遥控器发射的射频信号的接收器，接收器通过无线信号与手持式遥控器连接，实现厂房灯具的遥控控制；具有与RS-485网络实现通信的RS485通信模块2，RS485通信模块通过RS-485网络与厂房照明智能控制网络；具有若干组由中央控制器的弱电控制主回路与照明的灯具主回路之间设置的外部控制信号隔离模块；具有连接现场测光传感器测量的该区域亮度的实际值与中央控制器内设定的亮度值进行比较，构成该区域照明灯具的自动控制；所述遥控器具有通过无线射频通讯对各中央控制器进行遥控控制；具有显示灯具的远程控制与状态查询的显示屏3。

2、该智能型厂房照明控制装置，中央控制器的主控器MCU为ARM微处理器，其芯片为LPC2106

3、该智能型厂房照明控制装置，所述接收器为无线射频通讯模块1。

4、该智能型厂房照明控制装置，所述外部控制信号隔离模块为灯具控制主回路的控制执行元件，由控制继电器4和可控硅元件5构成，可控硅元件为双向可控硅。

5、该智能型厂房照明控制装置，厂房照明智能控制网络由中央控制器通过集成RS-485通讯接口，与厂房内挂在RS-485总线上的各照明控制箱组成，并连接至厂房内部的以太网网络，实现对灯具的远程控制和查询。

6、该智能型厂房照明控制装置，遥控器8由无线射频通讯模块、遥控主控器MCU、电源模块显示屏和按键构成，具有与多台中央控制器进行控制的遥控主控器MCU，其芯片为LPC2106。

使用时，该中央控制器的电源模块主要是把AC220V电源通过变压、整流等方式转换为中央控制器需要的电源。该智能型厂房照明控制装置中的中央控制器既是接收遥控器发射的射频信号的接收器，又能在RS-485网络中实现通信。每单个装置中央控制器内集成RS485通信接口，用作RS485主从通信协议的从机，1台或多台从机与1台用作主机的工控机组成厂房智能照明控制网络。除了系统启动时，通信总是由主机发起；如果没有主机的请求，从机不会向总线发出数据；从机之间没有通信。

该智能型厂房照明控制装置的工作方式分为两种：

1、现场操作人员采用遥控器直接手动控制，现场人员进入遥控器与中央控制器的遥控距离范围内，通过遥控器8与中央控制器自动配对，该遥控器8由无线射频通讯模块、遥控主控器MCU、电源模块显示屏和按键构成，具有与多台中央控制器进行控制的遥控主控器MCU，其芯片为LPC2106。现场人员采用遥控器的按键，当中央控制器经接收器接收到有效的射频遥控信号时，通过中央控制器的主控器MCU，使控制继电器可控硅元件工作，控制该区域照明灯具的每一个灯具主回路6通断。

2、自动控制，在中央控制器内设定该区域的亮度要求值，由现场测光传感器测量该区域亮度的实际值，二者在中央控制器内进行比较，通过比较的结果来进行区域照明灯具的自动控制。所述现场测光是选用可靠的测光传感器把现场的光通量转换为电信号，通过信号处理回路转换为主控器MCU的输入，在主控器MCU内进行计算和比较，作为智能型厂房照明控制装置进行自动控制的依据。

通过运行在工控机上的程序，能够实现灯具的远程控制与状态查询，报告有故障的灯具回路，提示工作人员进行检修与更换，记录各组灯具的运行时间，提示工作人员即将到灯具寿命时间的灯具个数，便于工作人员提前进行备品备件准备。

Claims

1.一种智能型厂房照明控制方法，其特征在于：其步骤如下：

1)、是采用若干个智能控制装置通过RS485总线与一个主机组成厂房照明智能控制网络；厂房智能照明控制网络的RS485主从通信协议的从机为每个智能控制装置的RS485通信接口；

2)、将每个智能控制装置分别安装在各照明控制箱内，智能控制装置主要由中央控制器、灯具主回路和手持式遥控器组成，采用的遥控通讯为无线射频通讯，并且由手持式遥控器对多个智能控制装置，实现对厂房的各灯具遥控控制。

3)、采用的中央控制器具有集成的RS-485通讯接口，通过RS485总线将厂房内各照明控制箱组成网络，再连接至厂房内部的以太网网络，并且通过厂房照明智能控制网络的通信程序，实现对灯具的远程控制和查询；

4)、采用的中央控制器具有弱电控制回路与照明的灯具主回路用外部控制信号隔离模块进行隔离；所述控制执行元件可控硅元件和控制继电器组构成；

5)、中央控制器具有两种工作方式：

2.根据权利要求1所述的一种智能型厂房照明控制方法，其特征在于：厂房照明智能控制网络的RS485主从通信协议：是除系统启动时，主机与从机的通信总是由主机发起；如果没有主机的请求，从机不会向总线发出数据，从机之间没有通信；主机上运行的后台控制程序，具有实现对灯具组的远程控制、查询灯具组的工作状态、控制装置故障报警与记录、灯具组故障报警与记录、灯具组运行时间记录。

3.根据权利要求1所述的一种智能型厂房照明控制方法，其特征在于：所述主机采用工控机或PLC可编程控制器。

4.实施上述方法的一种智能型厂房照明控制系统，其特征在于：具有若干个智能控制装置通过RS485总线与一台工控机组成厂房照明智能控制网络；所述智能控制装置，包括：中央控制器、现场测光传感器(7)、遥控器(8)、控制隔离回路及照明的灯具主回路(6)；所述中央控制器设置在照明控制箱内，中央控制器的主控器MCU具有接收遥控器发射的射频信号的接收器，接收器通过无线信号与手持式遥控器连接，实现厂房灯具的遥控控制；具有与RS-485网络实现通信的RS485通信模块(2)，RS485通信模块通过RS-485网络与厂房照明智能控制网络；具有若干组由中央控制器的弱电控制主回路与照明的灯具主回路之间设置的外部控制信号隔离模块；具有连接现场测光传感器测量的该区域亮度的实际值与中央控制器内设定的亮度值进行比较，构成该区域照明灯具的自动控制；所述遥控器具有通过无线射频通讯对各中央控制器进行遥控控制；具有显示灯具的远程控制与状态查询的显示屏(3)。

5.根据权利要求4所述的智能型厂房照明控制系统，其特征在于：中央控制器的主控器MCU为ARM微处理器，其芯片为LPC2106。

6.根据权利要求4所述的智能型厂房照明控制系统，其特征在于：所述接收器为无线射频通讯模块(1)。

7.根据权利要求4所述的智能型厂房照明控制系统，其特征在于：所述外部控制信号隔离模块为灯具控制主回路的控制执行元件，其特征在于：由控制继电器(4)和可控硅元件(5)构成，可控硅元件为双向可控硅。

8.根据权利要求4所述的智能型厂房照明控制系统，其特征在于：厂房照明智能控制网络由中央控制器通过集成RS-485通讯接口，与厂房内挂在RS-485总线上的各照明控制箱组成，并连接至厂房内部的以太网网络，实现对灯具的远程控制和查询。

9.根据权利要求4所述的智能型厂房照明控制系统，其特征在于：遥控器由无线射频通讯模块、遥控主控器MCU、电源模块显示屏和按键构成，具有与多台中央控制器进行控制的遥控主控器MCU，其芯片为LPC2106。