基于WAGO照明管理方案的工廠(chǎng)智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁 敬 保

[萬(wàn)可電子(天津)有限公司, 天津 301700]

0 引 言

現(xiàn)代的工廠(chǎng)車(chē)間為滿(mǎn)足光照強(qiáng)度的要求,普遍安裝大功率照明燈具。同時(shí),為節(jié)能降耗,生產(chǎn)車(chē)間大多通過(guò)天窗來(lái)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(wú)法滿(mǎn)足高質(zhì)量照明以及節(jié)能環(huán)保的要求。

工廠(chǎng)不同區(qū)域?qū)φ彰鞑呗缘男枨蟛町愝^大,同時(shí)為了快速滿(mǎn)足市場(chǎng)多樣化的需求,車(chē)間的生產(chǎn)布局應(yīng)在特定時(shí)間進(jìn)行調(diào)整,這要求照明控制方案有較高的靈活性。車(chē)間面積一般較大,現(xiàn)場(chǎng)安裝的燈具較多,這對(duì)維護(hù)人員造成很大的壓力,也對(duì)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(wú)需編程,只需要根據(jù)客戶(hù)的控制策略要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器以及燈具通過(guò)Web進(jìn)行簡(jiǎn)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(chǎng)新建機(jī)械車(chē)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(chē)間通過(guò)天窗引入自然光。業(yè)主希望通過(guò)安裝照度傳感器能夠?qū)υ撥?chē)間實(shí)現(xiàn)日光控制,即根據(jù)外部自然光的強(qiáng)度變化,自動(dòng)調(diào)整車(chē)間內(nèi)燈光照度,在滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的同時(shí)也可以節(jié)約能源。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的排班要求,特定的功能區(qū)須能根據(jù)時(shí)間表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,同時(shí)為了現(xiàn)場(chǎng)控制的方便,現(xiàn)場(chǎng)也可以使用開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制。

該車(chē)間除生產(chǎn)區(qū)域外,還包括物流區(qū)域、辦公區(qū)域、會(huì)議室、過(guò)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(mǎn)足業(yè)主對(duì)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(guó)際電子電工協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(IEC 62386),控制方式靈活,價(jià)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(duì)象包括DALI接口燈具和傳統(tǒng)回路控制燈具。以倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)車(chē)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(kāi)閉、調(diào)光、恒照度、集中控制和場(chǎng)景等多種智能控制方式。同時(shí),該方案還具有開(kāi)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(jiǎn)化規(guī)劃、調(diào)試與運(yùn)營(yíng)工作。

WAGO照明管理方案引入虛擬房間的概念,每個(gè)控制器最多可以配置60個(gè)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(hào)和輸出信號(hào),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(gè)倉(cāng)儲(chǔ)車(chē)間可以被劃分為多個(gè)虛擬房間,每個(gè)虛擬房間都可獨(dú)立配置照明工藝。當(dāng)車(chē)間改造或者照明工藝需求改變時(shí),通過(guò)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(lèi)、數(shù)量,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)硬件范圍靈活選擇,其可連接的現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)包括DALI Multi-Mensors、DALI開(kāi)關(guān)、Enocean開(kāi)關(guān)、EIB開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)量輸入、外部房間輸入、Modbus開(kāi)關(guān)、日歷表和時(shí)間表等,輸出信號(hào)包括DALI接口燈具以及普通的回路控制燈具。配置軟件頁(yè)面通過(guò)Web打開(kāi),界面簡(jiǎn)潔友好,易于操作。軟件控制工藝包括開(kāi)閉控制、調(diào)光控制、恒照度控制、日光控制、時(shí)間表控制以及主從控制等。

為了避免多重輸入信號(hào)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(jí),當(dāng)高優(yōu)先級(jí)事件發(fā)生時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)忽略較低的優(yōu)先級(jí)事件。優(yōu)先級(jí)從高到低依次是主鍵控制、Modbus(GLT)優(yōu)先、本地時(shí)間表優(yōu)先、普通Modbus事件/普通時(shí)間表事件/普通開(kāi)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(chǎng)的燈具布局和安裝要求,設(shè)計(jì)8個(gè)帶配電功能的照明控制柜,各個(gè)控制柜通過(guò)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(guò)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(kāi)關(guān),可以對(duì)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(gè)系統(tǒng)的核心,現(xiàn)場(chǎng)的多種開(kāi)關(guān)和燈具通過(guò)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(huì)議室、公共區(qū)(廁所、樓梯和過(guò)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(kāi)關(guān)控制。通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān),如普通自復(fù)位開(kāi)關(guān)、EnOcean無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)等進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)閉控制或者手動(dòng)調(diào)光控制。

(2) 時(shí)間表控制。燈具可隨設(shè)定的時(shí)間表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)閉,并支持關(guān)燈動(dòng)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(gè)或多個(gè)傳感器值自動(dòng)調(diào)節(jié)。

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

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

(6) 人體智能感應(yīng)控制。與傳統(tǒng)的“人來(lái)燈亮,人走燈滅”不同,該策略通過(guò)人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)“人來(lái)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(kāi)后燈會(huì)保持原亮度T1時(shí)間(如5 min),然后亮度降低至L2(如50%);再過(guò)T2時(shí)間(如10 min),無(wú)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(yǔ)

以WAGO照明管理方案為基礎(chǔ),介紹某機(jī)械生產(chǎn)車(chē)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(guò)智能調(diào)光和人體感應(yīng)控制來(lái)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(shí),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(jiǎn)化規(guī)劃、調(diào)試與運(yùn)營(yíng)工作,為類(lèi)似工廠(chǎng)的智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

收稿日期：2018-05-23