LED中繼器總體設(shè)計(jì)

【摘 要】LED光源具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)及可控制性高等優(yōu)點(diǎn)，隨著現(xiàn)代亮化系統(tǒng)的進(jìn)步，傳統(tǒng)光源正在逐漸被LED光源所取代。而隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，LED控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度也越來(lái)越高。在整個(gè)LED照明控制系統(tǒng)中，中繼器是其核心，其設(shè)計(jì)不僅對(duì)LED系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義，同時(shí)對(duì)照明效果的正確實(shí)施也起到關(guān)鍵作用。本文對(duì)LED中繼器的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了討論。

【關(guān)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(shè)計(jì)依據(jù)功能劃分為四個(gè)部分

第一個(gè)部分為調(diào)光控制應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安裝在PC主機(jī)上，可選擇通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與中繼器通信。通過(guò)此軟件集中遠(yuǎn)程控制LED燈具。

第二個(gè)部分為中繼控制臺(tái)，該系統(tǒng)沒(méi)有界面，通過(guò)以太網(wǎng)或無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)與外界通信。一個(gè)中繼控制臺(tái)控制多臺(tái)LED電控器，通過(guò)串口RS485與電控器連接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)控制LED燈的可調(diào)光功能。中繼控制臺(tái)自己本身要集成輸入設(shè)備，如按鈕、開(kāi)關(guān)或旋鈕之類的，目的為了在調(diào)試時(shí)沒(méi)有上層通信的情況下實(shí)現(xiàn)本地調(diào)光。

第三個(gè)部分為L(zhǎng)ED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(cè)、電流檢測(cè)、電壓檢測(cè)等功能，能接收上位機(jī)的命令判定自身是否需要調(diào)整光亮度、或者進(jìn)行電流電壓檢測(cè)。

第四部分為軟件的設(shè)計(jì)：調(diào)光控制應(yīng)用軟件控制多個(gè)中繼控制臺(tái)，中繼控制臺(tái)下控制一組可有多達(dá)400個(gè)LED電源控制器，調(diào)光應(yīng)用軟件應(yīng)該具備的基本功能有以下幾點(diǎn)：初始化；九級(jí)調(diào)光；燈具檢測(cè)；光模式；故障警報(bào)；調(diào)光記錄/操作記錄查看；故障記錄查看；燈具位置變更；應(yīng)急狀態(tài)設(shè)置。

2.詳細(xì)設(shè)計(jì)

通信模式切換：本系統(tǒng)中，中繼器最是中轉(zhuǎn)站，因此，每個(gè)功能基本都圍繞中繼器來(lái)說(shuō)明。首先需要初始化：中繼控制臺(tái)沒(méi)有人機(jī)界面，初始化的過(guò)程就是給中繼控制和設(shè)備輸入IP地址和給出設(shè)備號(hào)，設(shè)備號(hào)為電源控制器的設(shè)備ID號(hào)，為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)中繼控制臺(tái)根據(jù)設(shè)備號(hào)范圍，逐個(gè)將設(shè)備號(hào)同時(shí)詢問(wèn)本組400個(gè)LED電控器，符合的電控器將應(yīng)答，則中繼控制臺(tái)記錄電控器設(shè)備號(hào)。通過(guò)以上方式，每個(gè)控制臺(tái)都可得到自己本組的所有電控器的設(shè)備號(hào)，數(shù)據(jù)記錄在本地，并將數(shù)據(jù)上傳到上層應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件列出指定中繼控制臺(tái)所管轄組的LED電控器設(shè)備號(hào)的列表，并能夠打印出來(lái)，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(dòng)錄入到系統(tǒng)，邏輯地址設(shè)備號(hào)對(duì)應(yīng)信息數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在中繼控制臺(tái)上。

調(diào)光軟件界面應(yīng)顯示可九級(jí)調(diào)光功能，具體由操作員通過(guò)應(yīng)用軟件向中繼控制臺(tái)發(fā)送調(diào)光級(jí)別命令，中繼控制臺(tái)接收到命令后，統(tǒng)一向下屬幾百個(gè)LED電源控制器發(fā)送調(diào)光命令，每個(gè)中繼控制臺(tái)下的LED燈為一組，每組的亮度級(jí)別相同。每個(gè)中繼控制臺(tái)都有一個(gè)IP地址，中繼控制臺(tái)與PC主機(jī)組成局域網(wǎng)，每個(gè)調(diào)光命令都向指定的中級(jí)控制臺(tái)發(fā)出。燈具檢測(cè)功能，指遠(yuǎn)程通過(guò)應(yīng)用軟件選擇所有或任意一個(gè)中繼控制臺(tái)下的任意一盞LED燈檢測(cè)，可檢測(cè)電流是否正常、電壓是否正常、光衰是否正常、九級(jí)調(diào)光是否正常，檢測(cè)到燈具故障時(shí)可報(bào)警。能夠設(shè)定定期巡檢的時(shí)間間隔，定期對(duì)每個(gè)燈具巡檢，檢測(cè)到燈具故障時(shí)可報(bào)警。調(diào)光模式有定時(shí)調(diào)光和即時(shí)調(diào)光兩種，即時(shí)調(diào)光指的是上面的九級(jí)調(diào)光，由操作員選擇對(duì)某組（中級(jí)控制臺(tái)）LED燈調(diào)光或者具體某個(gè)的LED燈調(diào)光。定時(shí)調(diào)光，指按照設(shè)定好的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的亮度級(jí)別進(jìn)行調(diào)光。把一天分為若干個(gè)時(shí)間段（具體分多少段，何時(shí)到何時(shí)為一個(gè)短，最好可以讓用戶自定義），然后為每個(gè)時(shí)間段設(shè)置一個(gè)亮度級(jí)別，并將這個(gè)設(shè)置存儲(chǔ)到中級(jí)控制臺(tái)上，中繼控制臺(tái)判斷調(diào)光模式如果為定時(shí)調(diào)光，則使用此設(shè)置進(jìn)行調(diào)光，由此中繼控制臺(tái)上必須有計(jì)時(shí)器，硬件上，中繼控制臺(tái)就需要有電子。中繼器故障：調(diào)光控制應(yīng)用系統(tǒng)軟件要隨時(shí)向每個(gè)中繼器聯(lián)系，如果有一個(gè)中繼器在3分鐘之內(nèi)沒(méi)有響應(yīng)，而其他中繼器有響應(yīng)，則認(rèn)為該中繼器故障。如果調(diào)光控制軟件無(wú)法與任何一個(gè)中繼器聯(lián)系，而通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(bào)警。一種是LED燈無(wú)響應(yīng)故障（此故障可能是線路問(wèn)題，也可能是電控器問(wèn)題），故障是由中繼器和各個(gè)電控器間不斷詢問(wèn)應(yīng)答時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障，當(dāng)詢問(wèn)到某個(gè)電控器無(wú)響應(yīng)時(shí)，則連續(xù)四次詢問(wèn)，如果連續(xù)無(wú)響應(yīng)則記錄，并詢問(wèn)其他電控器，如果其他電控器有應(yīng)答時(shí)，判定LED燈無(wú)響應(yīng)故障。調(diào)光記錄/操作記錄查看：調(diào)光記錄是存儲(chǔ)在中繼器上的，查看時(shí)要從中繼器調(diào)。此記錄包括調(diào)光模式的改變操作、手動(dòng)調(diào)光的操作、定時(shí)調(diào)光、燈具檢測(cè)/巡檢的操作。即中繼器記錄了何時(shí)將調(diào)光模式從何種模式更改為何種模式；何時(shí)調(diào)整了哪盞燈的光亮度從幾級(jí)到幾級(jí)；何時(shí)對(duì)哪盞燈具做何種檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如何。故障記錄查看：前面故障報(bào)警功能中已說(shuō)明此類信息是記錄在中繼控制臺(tái)上的，用戶需要時(shí)，從中繼控制臺(tái)中調(diào)出故障信息供查看。此信息記錄的是何時(shí)哪臺(tái)電源燈具設(shè)備出了何種故障

燈具位置變更：一般情況下，是不會(huì)輕易移動(dòng)燈具位置的，所以燈具位置變更指的不是燈具移動(dòng)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(xiě)入新的電控器里。中繼器也同時(shí)將該邏輯地址對(duì)應(yīng)的設(shè)備號(hào)更改為新的設(shè)備號(hào)。應(yīng)急響應(yīng)，當(dāng)發(fā)生意外事件如火警、交通事故，總控制臺(tái)通過(guò)這個(gè)設(shè)置可以通過(guò)中繼向所有受控端發(fā)送應(yīng)急響應(yīng)信號(hào)，將亮度調(diào)至100%的最高亮度，直到中繼控制臺(tái)收到恢復(fù)信號(hào)，受控端重新受控。通信模式切換，即以上所說(shuō)的有線通信和無(wú)線通信方案間的切換，系統(tǒng)中應(yīng)提供通信方案間的靈活切換功能。調(diào)光控制應(yīng)用軟件只是利用友好的人機(jī)交互界面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制中繼器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的調(diào)控，事實(shí)上中繼控制臺(tái)才是真正控制LED電控器的控制端。中繼控制臺(tái)可能受各種干擾造成死機(jī)，而總控室距離實(shí)際事發(fā)地點(diǎn)可能相隔幾十公里甚至更遠(yuǎn)，希望能夠由中繼控制臺(tái)系統(tǒng)自己判斷系統(tǒng)是否死機(jī)，一旦判斷出死機(jī)，則立即重啟。要求中繼從啟動(dòng)到系統(tǒng)能夠運(yùn)行的時(shí)間不能超過(guò)1分鐘，因?yàn)槿绻^(guò)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(chǔ)功能，中繼器是主要信息的存儲(chǔ)區(qū)，中繼器需存儲(chǔ)本地控制下的電控器相關(guān)的所有信息。包括下屬電控器的設(shè)備號(hào)（物理地址）及對(duì)應(yīng)的邏輯地址、對(duì)下屬電控器的操作信息，包括調(diào)光、檢測(cè)、故障信息、當(dāng)前中繼器下屬電控器的亮度級(jí)別等。本地控制中繼器的本地控制應(yīng)具有4種模式、9級(jí)調(diào)光。九級(jí)調(diào)光，是指中繼器處于就地控制模式時(shí)，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(jí)別。四種模式指的是：

（1）遠(yuǎn)程控制模式；（2）就地控制模式；（3）自演模式；（4）關(guān)閉模式。前面兩種模式從字面上就可以了解，遠(yuǎn)程控制模式是指中繼器接受遠(yuǎn)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(jí)調(diào)光按鈕或旋鈕控制整組電控器的亮度級(jí)別。自演模式，指的是當(dāng)中繼器選擇此模式時(shí)，向下屬所有電控器發(fā)送命令，使LED燈自動(dòng)進(jìn)行1到9級(jí)的亮度循環(huán)變換。關(guān)閉模式，指的是中繼器僅受遠(yuǎn)程控制，第二種和第三種模式都不再起作用。這里要說(shuō)明的一點(diǎn)是，第一種模式和第四種模式似乎很相像，其實(shí)區(qū)別在于，第一種模式僅表明接受遠(yuǎn)程控制，也就是說(shuō)，第一種模式的狀態(tài)下，中繼器既接受遠(yuǎn)程控制信號(hào)，也接受本地控制信號(hào)。而第四種模式表明中繼器僅接受遠(yuǎn)程控制信號(hào)。

3.前提和條件

斷電：中繼控制臺(tái)應(yīng)有斷電存儲(chǔ)功能，斷電后，存儲(chǔ)在中繼控制臺(tái)上的信息必須保留，同時(shí)保留下位終端機(jī)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(yīng)急響應(yīng)：當(dāng)接收到應(yīng)急信號(hào)時(shí)，中繼進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)，不受遠(yuǎn)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(yè)）（上接第319頁(yè)）它任何命令，直到接收到恢復(fù)信號(hào)將中繼控制臺(tái)的狀態(tài)調(diào)整回常態(tài)。斷網(wǎng)：當(dāng)中繼器超過(guò)10分鐘沒(méi)有接收到上層軟件發(fā)送的信息，則自動(dòng)與上層軟件聯(lián)系，當(dāng)超過(guò)4次無(wú)法聯(lián)系時(shí)，即假定傳輸故障，中繼器進(jìn)入不受遠(yuǎn)程控狀態(tài)，此時(shí)不再接受遠(yuǎn)程控制命令，直到手動(dòng)將中繼器調(diào)整回遠(yuǎn)程控制狀態(tài)（這里需要考慮是否可以接受遠(yuǎn)程信號(hào)恢復(fù)到正常狀態(tài)）。中繼器故障：調(diào)光控制應(yīng)用系統(tǒng)軟件要定時(shí)向每個(gè)中繼器聯(lián)系，如果有一個(gè)中繼器在5次聯(lián)系之內(nèi)沒(méi)有響應(yīng)，而其他中繼器有響應(yīng)，則認(rèn)為該中繼器故障。系統(tǒng)報(bào)故障警報(bào)。遠(yuǎn)程連接線路故障：如果調(diào)光控制軟件無(wú)法與任何一個(gè)中繼器聯(lián)系，而通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(bào)警。LED電源故障：中繼控制臺(tái)對(duì)下位機(jī)發(fā)送的命令4次不成功后，則判定為故障，系統(tǒng)故障報(bào)警。

4.接口

有線局域網(wǎng)通信：上位PC機(jī)命令通過(guò)TCP/IP中的協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，中繼控制臺(tái)通過(guò)RJ45口接收網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。無(wú)線手機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，上位PC機(jī)命令通過(guò)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與中繼器通信，中繼控制臺(tái)應(yīng)具備信號(hào)接收模塊。RS485串口通信，中繼與下位電控器通過(guò)串口RS485通信，下帶多個(gè)節(jié)點(diǎn)。串口參數(shù)：9600，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無(wú)校驗(yàn)。 [科]