基于PLCBUS協(xié)議教室照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要: 介紹PLCBUS 電力線通訊協(xié)議，利用PLCBUS-9402393 模塊結(jié)合教室實(shí)際照明電路設(shè)計(jì)教室智能照明控制系統(tǒng)，給出了智能照明系統(tǒng)接收模塊電路、控制模塊電路、照度傳感器電路，進(jìn)行了系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)。此系統(tǒng)無(wú)論新教學(xué)樓還是投入使用的教學(xué)樓用戶都可以使用，具有很強(qiáng)的靈活性和穩(wěn)定性。

　　教室是學(xué)校照明用電的主要部分。教室燈光照度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為室內(nèi)平均照度300 lx，這樣高的照度要求，如果沒(méi)有合理控制方案，能源上將造成巨大的浪費(fèi)。因此將智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用于普通教室、階梯教室具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際意義。對(duì)于學(xué)校而言，使用調(diào)光控制方式顯然造價(jià)過(guò)高，難以接受，而且教學(xué)樓的燈具大多選擇了日光燈，調(diào)光控制需要專用的調(diào)光鎮(zhèn)流器，比較煩瑣。因此，開(kāi)關(guān)控制是學(xué)校教室照明主要的控制方式。

　　本文結(jié)合學(xué)校實(shí)際電路，利用電力線通訊，采用PLCBUS 協(xié)議，設(shè)計(jì)了教學(xué)樓內(nèi)各教室統(tǒng)一控制燈的低成本智能照明控制系統(tǒng)。

　　1 教室照明特點(diǎn)

　　高校教學(xué)樓為長(zhǎng)廊類設(shè)計(jì)，教室在長(zhǎng)廊一側(cè)或兩側(cè)，配電為照明與插座分別由不同空開(kāi)控制。同一側(cè)教室自然采光和燈光布局基本相同，一般每個(gè)教室采用兩個(gè)照明回路，分別給兩組燈光供電，每組燈由一個(gè)空開(kāi)控制，并在教室內(nèi)有墻壁開(kāi)關(guān)控制。

　　教室單獨(dú)還有一插座回路。如圖1 所示。

圖1 教室照明系統(tǒng)圖

　　2 基于電力線通訊PLCBUS 技術(shù)

　　PLCBUS 技術(shù)采用Pulse Position Modulation(PPM) 脈沖相位調(diào)制法。它是利用電力線的正弦波作為同步信號(hào)，在四個(gè)固定的時(shí)序中發(fā)送瞬間電脈沖來(lái)傳遞信號(hào)的。每半個(gè)50Hz 的正弦波周期可以傳遞一個(gè)PLCBUS 脈沖信號(hào)，PLCBUS 脈沖信號(hào)出現(xiàn)在半個(gè)正弦周期里的4 個(gè)固定位置中的一個(gè)位置。

　　每個(gè)位置可以搭載2bit 的信息， 在50Hz 的電力線上，1s 可以傳輸200bit 的數(shù)據(jù)。因?yàn)椴捎秒娒}沖通訊，PLCBUS 信號(hào)可以傳遞得很遠(yuǎn)。如圖2 所示。

圖2 PLCBUS 信號(hào)幀的載波位置示意圖

　　2. 1 PLCBUS 的通訊格式和數(shù)據(jù)傳遞方法

　　PLCBUS 信號(hào)的傳輸信息包基本結(jié)構(gòu)如圖3 所示。PLCBUS 信號(hào)總是有2 － 1 － 1 － 2 這樣的字節(jié)開(kāi)始作為START 信號(hào)為“起始字節(jié)”。起始字節(jié)之后的5 個(gè)字節(jié)稱為“Header”標(biāo)題字節(jié)。標(biāo)題字節(jié)里包含有許多基本信息，比如數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、接收地址信息、發(fā)射器的信息、是否需要反饋等等。在標(biāo)題字節(jié)后是PLCBUS 的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以包含0 ～ 18 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。用這些數(shù)據(jù)字節(jié)可以傳遞諸如燈光亮度、調(diào)光步長(zhǎng)、信號(hào)質(zhì)量等數(shù)據(jù)。最后一個(gè)字節(jié)是校驗(yàn)位，用于判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確。

　圖3 PLCBUS 傳輸信息包的基本結(jié)構(gòu)

　　在PLCBUS 協(xié)議中，地址是分成兩部分定義的。

　　NID ( Network ID) 在最終用戶那里稱為“用戶碼”，DID (Destination ID) 在用戶那里稱為“房間碼+ 單元碼”，NID 共有8bit，可以組成256 個(gè)不同的地址，DID 也是8bit， 也可以組成256 個(gè)不同的地址碼。NID ( Network ID ) 和DID ( DestinationID) 統(tǒng)稱為接收數(shù)據(jù)用的地址碼，但NID 有5 位地址碼另有他用， 所以PLCBUS 的基本地址碼就是250256 = 64000 個(gè)。

　　PLCBUS-9402393 控制芯片是采用PLCBUS 協(xié)議通訊進(jìn)行照明控制的專用芯片，采用此芯片可方便的組成實(shí)用智能照明系統(tǒng)。