Системы управления освещением
Назначение интегрированных систем управления освещением это, прежде всего увеличение энергоэффективности, повышение комфорта жилья, улучшение эксплуатационных характеристик производственных зданий. Исследования простых систем управления освещением на основе аналоговых датчиков показало, что подобные системы позволяют достаточно эффективно снизить потребление электроэнергии. Передовые технологии управления освещением дают ещё большую экономию, обладают дополнительными возможностями и имеют целый ряд преимуществ по сравнению с простыми методами управления.
На рынке систем управления освещением в основном присутствуют производители компонентов (устройств управления, переключателей, балластов) а не технических решений. Зачастую упомянутые компоненты не обеспечивают требуемой функциональности в составе систем. В первую очередь это касается управления яркостью осветительных приборов. Сюда же следует отнести и усложнение монтажа электропроводки, трудности установки оборудования для управления дневным освещением. Эти обстоятельства приводят к сбоям в работе осветительных систем, жалобам потребителей. Таковы в целом недостатки аналоговых систем управления освещением.
В последние лет 15 все системы управления освещением были аналоговыми. Устройство мало-мальски сложных систем отличалось друг от друга незначительно, и было построено по классической схеме автоматизации. Основой системы является, как правило, контроллер, к которому с одной стороны подключены различные датчики, а с другой исполнительные механизмы. Связь между датчиками и контроллером чаще всего аналоговая, такая же связь и между исполнительными устройствами и контроллером.
Основным назначением таких устройств является эффективное управление энергопотреблением. Введение в эксплуатацию и настройка таких систем достаточно сложна, и еще более сложна, если в систему входит несколько таких аналоговых контроллеров управления освещением.
Переход на цифровые системы
Для преодоления указанных недостатков и трудностей фирмы – производители осветительных систем начинают осваивать производство цифровых систем управления освещением. Основное преимущество цифровых систем по сравнению с аналоговыми это коммуникация, связь между отдельными устройствами, объединенными в систему.
В цифровых системах для связи не требуется отдельных проводов, подавляющее большинство цифровых устройств могут использовать для передачи информации силовые кабели. Одной из последних разработок в области управления светотехническими устройствами является DALI (Digitally Addressable Lighting Interface — цифровой адресуемый интерфейс освещения. Именно этот интерфейс позволяет путем интеграции микроконтроллеров в осветительные балласты сделать первый смелый шаг в цифровой мир.
Интеллектуальный интерфейс DALI
Интерфейс DALI был разработан в 1999 году. Он пришел на смену системе управления DSI (Digital Serial Interface). Поскольку DALI задумывался для управления освещением, в разработке системы приняли участие ведущие производители электронных балластов, прежде всего Osram, Philips, Tridonic, Trilux, Helvar.
Управление освещением можно рассматривать как своего рода искусство, которое может потребоваться при освещении театральной сцены, производственных помещений, улицы и, наконец, жилых помещений. В последнее время все более популярным и распространенным становится «умный дом». Поэтому система управления освещением является одной из его составных частей, и, обеспечивая комфортность жилья, занимает не последнее место. В качестве такой части практически идеально подходит система DALI.
Выбор параметров любой системы управления диктуется задачей, которую предстоит выполнить с ее помощью. Немаловажно, чтобы новая система могла достаточно просто интегрироваться в уже существующую, объединиться с ней, работать вместе, а не вместо нее. В плане интеграции в другие системы управления система DALI достаточно проста и экономична.
Система управления освещением на базе интерфейса DALI может быть легко интегрирована в различные системы автоматизации управления зданием, такие, как LON, BACNet, KNX/EIB. Для такого объединения многие фирмы выпускают шлюзы KNX-DALI и LON-DALI. Этот союз позволяет сократить сроки на монтаж системы, сделать ее в целом менее затратной, а также более гибкой в управлении.
Стандарт протокола и аппаратные средства DALI предназначены только для управления освещением, что говорит об узкой специализации данной системы. Поэтому в целом система получилась высокоэффективной и недорогой. Подключение устройств, работающих по протоколу DALI показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема системы DALI.
Передача данных и программирование системы
В настоящее время система DALI стандартизирована согласно стандарта IEC 60929. Как показано на рисунке 1 связь между контроллером DALI и отдельными устройствами осуществляется по двухпроводной линии. Линия DALI – интерфейса двунаправленная, что позволяет передавать информацию как от контроллера к периферийным устройствам, так и обратно.
Для передачи данных используется постоянное напряжение экстра - низкого значения 22,5В. При этом полярность подключения линии к различным устройствам значения не имеет, а сама линия имеет защиту от напряжения осветительной сети. Помехозащищенность линии такова, что она может располагаться в силовом кабеле и даже просто использовать свободные проводники этого кабеля.
Сеть на базе шины DALI не имеет центрального процессора, т.е. децентрализована. Такая организация позволяет подключать в эту сеть любые устройства, предназначенные для работы с шиной DALI. Такие устройства, как правило, имеют встроенную энергонезависимую память, что позволяет хранить различную информацию. В первую очередь это адрес устройства, информация об устройстве и состоянии подключенных к нему светильников, и целые наборы команд, именуемые также сценариями.
Программирование системы в целом достаточно просто. Каждое сообщение, которое получает устройство от контроллера DALI состоит из двух частей, - адреса и команды. В целом команда может выглядеть так: {Device_0022, 25%}. Это означает, что устройство с адресом 0022 должно включить освещение на 25% мощности.
Следует отметить, что диммирование (регулирование мощности) в системе DALI осуществимо лишь в случае применения ламп накаливания. Возможно также объединение устройств в группы, тогда команда может выглядеть примерно так: {Group_0210, Script_7}. Такая команда сообщает устройствам, входящим в группу Group_0210, что следует выполнить сценарий Script_7.
В сценарии содержится некоторая последовательность команд, например, OFF, 10%, 50%, 100%, 50%, 10%. Согласно этому набору команд требуется отключить указанную группу, а затем изменить мощность, согласно указанной в процентах. Команды, передаваемые по линии связи могут быть индивидуальными для каждого устройства, для группы устройств или для всех устройств сразу (широковещательные).
Протокол DALI построен таким образом, что позволяет адресовать непосредственно 64 устройства, подключенных к одной линии управления. Если возникает необходимость в большем количестве управляемых устройств, то используются DALI-роутеры (маршрутизаторы), которые позволяют увеличить емкость DALI-сети до 200 устройств. Если же и такого количества недостаточно, то для объединения DALI-роутеров применяются DALI-шлюзы. При этом количество адресов возрастает максимум до 12800.
Для проектирования DALI-сетей применяется специальное программное обеспечение. Если предполагается сеть, содержащая не более 200 адресов, что соответствует одноранговой сети в пределах одного DALI - роутера, то для этих целей вполне достаточно пакета программ Helvar Toolbox. Для создания более масштабных сетей с использованием DALI – шлюзов потребуется пакет Helvar Designer.
Действия, выполняемые системой DALI
Прежде всего это простое включение – выключение как отдельных светильников, так и целых групп. Кроме этого возможно диммирование ламп накаливания. При диммировании нескольких групп светильников предусмотрена их синхронизация.
Одно устройство управления DALI может воспроизводить до 16 световых сценариев и получать и хранить информацию о различных параметрах системы: исправность светильников, включен или выключен светильник, заданный уровень освещенности.
Электронные балласты DALI автоматически находят устройство управления, при этом внутри балластов хранятся различные установки. Прежде всего это адресация устройств, световые сценарии, распределение по группам, скорости диммирования, значения мощности аварийного освещения.
В составе системы DALI предусмотрено использование датчиков движения, присутствия и освещенности, что несколько расширяет функциональность устройства в целом. Благодаря этому возможно программирование световых сцен с учетом дневного освещения. Датчики движения программируются на время срабатывания до 30 минут.
Программирование и управление устройством достаточно просто и осуществляется кнопками с замыкающим контактом. Внешний вид пульта управления DALI контроллера показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Пульт управления DALI контроллера.
В случае отключения электроэнергии DALI контроллер запоминает текущее состояния, а при возобновлении энергоснабжения автоматически восстанавливает последнее рабочее состояние. Поэтому сбоя в работе системы не происходит.