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基于C-BUS的智能照明系统设计


智能照明系统
概述
办公环境不仅要有足够的工作照明, 更应营造一个舒适的视觉环 境,减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主 要因素之一,因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计,加 强照明控制设计,已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内 外有关资料介绍,办公照明用电量占整幢大楼能耗的约 1/3,办公照 明的设备费用(包括照明器件和配

布线工程费)约占电气工程费用的 10%以上,因此选择合理的照明方案,配置先进的控制系统,不仅能 大大简化穿管布线的工作量,而且能有效地节约能源,降低用户运行 费用,提高大楼管理水准,具有极大的经济意义和社会效益。在一些 欧美发达国家, 照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的 组成部分,而且应用范围越来越广。 智能照明控制系统的技术, 随着现代建筑技术的发展而不断更新 以适应各种建筑结构布局, 不同灯具的选配, 实现多样化的控制模式。 由于这是一个开放式的系统, 采用标准接口可以方便地与其它系统诸 如 BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能;同时利用系统配 备的监控软件,大楼管理工作人员借助“友好”的用户界面,能极其 方便地遥控、监控大楼所有控制设备的工作状态。

智能照明系统
长期以来智能照明在国内一直受到忽视,绝大多数建筑物仍然沿 用传统照明控制方式。部分智能区域照明和定时开关功能,很难实现 调光、 场景控制等负责多变的功能, 澳洲奇胜的 C-BUS 正是为了满 足这些更高的照明需求而开发出来的新一代智能照明控制系统。 就照 明管理系统而言,它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不 同应用场合做出相应的灯光处理, 而且还要考虑到管理智能化和操作 简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。 一个优秀 的智能照明系统可以提升照明环境的品质, 确保在建筑物里工作和生 活群体的舒适和健康。 C-BUS 智能照明系统是由澳大利亚电器行业的领导制造商―― 奇胜电器公司于 1994 年开发,其产品设计和制造工艺满足澳大利亚 和欧洲电气安全和电磁兼容性标准。 目前 C-BUS 智能照明系统已经 广泛应用在国内各个行业中,实践证明,C-BUS 系统功能先进,技 术可靠,备受用户青睐。 控制原理 C-BUS 系统是一个二线制的照明管理系统,所有 C-BUS 单元 由一对通讯信号线(UTP5)连接成网络,每个单元均设置唯一的单 元地址并用软件设置功能,通过输出单元控制各负责回路,输入地址 通过群组地址和输出单元建立对应联系。当有输入时,输入单元将其 转换成 C-BUS 信号在系统总线上广播, 所有的输出单元接收并作出 判断,控制相应输出回路。

C-BUS 系统的控制方式是由计算机设定的,一旦系统设置完成 后电脑即可撤除。C-Bus 系统的每个单元均内置微处理器,所有的 参数被分散存储在各个单元中,即使系统断电也不会丢失。

系统优点和特点
目前,设计师在设计照明系统时一般仍然沿用传统的方法设计, 比较先进的就是在某些照明回路中串联由楼宇自控(BA)系统控制 的触点,通过控制这些触点可以实现诸如区域控制、定时开关、中央 监控等功能,但是这种控制方法具有一定的局限性: 1) 考虑造价因素,这些回路的数量一般很少,一般只有大面积区

域控制,若将回路划分的较细则造价昂贵。 2) 现场通常不设置开关,所有照明回路通过 BA 中控制室控制,

现场无法根据实际情况干预照明状态,使用不便。 3) 控制功能简单,只能实现定时、开关的功能,若要实现场景预

设、亮度调节,软启动软关断等复杂的功能技术难度较大。 4) 由于照明系统并不是一个独立的系统,所以,在 BA 系统出现

故障时,照明系统同样受到影响。 C-BUS 系统则是一个专门针对照明需要而开发的一个智能化系 统,可以独立运行。它有一套独立的控制协议,相对 BA 系统来说比 较简单,完全满足对照明控制的需求,而且造价相对 BA 控制便宜。 采用专业的照明控制系统, 既可以降低造价又可以实现更加完美的智

能照明控制,同时还可以保护灯具,节约能源,降低运行费用。 控制回路与负责回路分离,输入输出单元仅用一根五类线作为总 线相连,并且在网络中可以随时随地添加新的控制单元,控制面板的 工作电压为安全电压 DC36 伏,确保人身安全。 该系统具有分布式智能控制特点和开发性,可以和其它建筑管理 系统(BMS) 、楼宇自控系统(BA) 、安保及消防系统结合起来,提 高物业管理智能化水平,符合现代生活的发展趋势。

设计分析
综合指挥办公大楼主要用作办公指挥,其内部具体用途到目前 为止仍未明确。基于业主提供的初步图纸,我司在设计是假定没曾有 两个办公大厅、一个会议室、18 个普通办公室以及 2 个领导办公室 作初步设计,有待各个房间用途确定以后再作详细设计。 功能列表如下: 区域 会议室 普通室 走廊 领导办 公室 办公大 多点控制、区域控制、按上下班时间自动控制 堂 控制要求 场景控制、遥控、调光 按上下班时间自动控制 红外线控制,有人时开灯,无人自动关灯 自动调光,保持恒定的照度、遥控、监控整个区域照 明状态

回路划分如下: 区域 灯具种类 吊灯 筒灯 会议室 日光灯槽 射灯 普通室 经理办公 台灯 室 筒灯 办公大堂 日光灯盘 1 4 调光 开关 自动开关 走廊 日光灯盘 6 (红外感 应) 根据上表统计出有:调光回路 10 个、开关回路 44 个。采用四路 调光器三个,四路继电器两个,两路继电器十八个,单路继电器 一个。 根据控制要求配置输入设备如下: 会议室入口处设置一个场景开关,设定四个场景:会议、演讲、 投影、全关。在进入会议室时可选择会议模式,在会议进行中, 可以通过场景开关方便转换场景。离开会议室时,只需要按全关 200 720 1 调光 60 日光灯盘 落地灯 1 1 2 1 开关 调光 开关 调光 480 300 360 100 回路数 2 1 控制方式 调光 调光 功率(w) 600 200

键即可熄灭所有的灯光。另外在室内设一四键带红外开关,便于 分开调节各路灯光,同时可以遥控。 经理办公室入口处设一带红外接收的四键开关, 办公桌正上 方设一个亮度传感器, 当亮度不够时可自动调节筒灯的亮度以保 持恒定的照度。 走廊设置一红外线传感器, 当有人进入时自动开灯, 人走后 自动延时 20 秒钟熄灭,以节省电能。 办公大堂四个角落分别设置一四键开关进行多点控制, 方便 使用。另设置一定时器,上班前自动开灯,午休时自动关闭部分 回路,下班后自动关灯。 普通办公室入口处设置一两键开进行多点控制,方便使用。 另每层楼设置一定时器, 上班前自动开灯, 午休时自动关闭部分 回路,下班后自动关灯。 e) 统计出材料清单如下: 序号 1 2 3 3 名称 四路调光器 四路继电器 单路继电器 两路继电器 型号 5104D750 5104R 5101R 5102R 数量 3 2 1 18

4 5 6 7 8 9 10

四场景开关 四键带遥控开关 四键开关 亮度传感器 红外线传感器 两路七天定时器 四键遥控器

E5034NS E5034NIR E5034N 5100PE E5751 E5031/2TC7 5034TX

2 3 4 1 1 2 2

输入与输出元件共 37 个,综合楼一共十四层, 共计输入输出元件 518 个,因此需要采用通过网络桥连接的小型网络。 f) 接口: PC 5100PC 十四个; 系统电源: 5100PS= (518+14) ÷17 取 整数为三十二个。 g) 系统网络结构图

系统网络结构图 整个大厦采用楼宇自控系统, 将照明作为一个子系统纳入其中统 一管理。不仅在现场可以控制各个区域的灯光,还可通过中央监控系 统对照明状况进行监控,既方便了物业管理又可节约能源。 在增加这些功能时,采用传统的设计方法很难实现。利用楼宇 自控系统实现时又具有一定的局限性。因此考虑使用奇胜公司的 C-Bus 智能化照明管理系统,在满足上述各种要求的同时简化了线 路,丰富了使用功能。还可大大降低今后的维护管理费用。

设计方案说明
设计方案中采用 C-Bus 系统输出元件控制各个回路,仅在各个主 要出口处设置了面板开关,通过软件编程控制该层所有的照明。系统 输出元件分散安装在办公大厅内,减少强电线缆的长度,方便维护。

各个区域的面板开关等布局确定后根据需要就近安装。若使用中布局 重新改变时,无须修改线路,只须重新编程。 整个大楼的办公区域照明由中央监控计算机自动控制,上班时间 自动亮灯,下班后自动关灯。当某些区域需要照明时,可以通过现场 的面板开关打开相应的回路(非专业的智能照明系统很难做到) 。在 靠近窗口的位置设置亮度传感器采集现场亮度,自动控制某些回路的 开关达到节能的目的。 会议室、多功能厅等重要的区域可通过 C-Bus 系统的场景控制功 能实现场景的自动转换,亮度的自动调节,提供高质量的灯光效果。 C-Bus 系统还可与会议系统结合,使灯光、音响、图像等全部集成在 一个会议系统内,方便使用。 C-Bus 系统有可扩展性,可以根据需要随时增加或减少元件的数 量。

系统元件介绍
1. 系统单元:

网络桥,系统电源,PC 接口,以太网接口 1)系统电源 型 号 5500PS AC 220-240V

输入交流电源

输出 C-Bus 电压 DC 15-36V 输出电流 350mA

AC 输出阻抗 工 作 温 度 接线端子 安装方式 外形尺寸 说明:

10kΩ 0-45℃ 2 个 RJ45 插槽 35mm 导轨 72×85×65mm(L×W×D)

(1)每一个电源可以给 17 个 C-Bus 单元器件提供电源。 (2) 每个网络必须有足够的电源,具体到一个网络需要多少个电源 可先按每个电源供 17 个元件提供电源外, 具体数量应使用 C-Bus Calculator 软件计算、校验。 (3) 具有低直流输出阻抗,高交流输出阻抗的特性和抗干扰、输出 限流、过流保护的功能。 2)网络桥 ) 型 号 5500NB DC 15-36V 20mA 0-45℃ 2 个 RJ45 插槽 35mm 导轨 72×85×65mm(L×W×D)

C-Bus 输入电压 电 流 消 耗 工 作 温 度 接线端子 安装方式 外形尺寸 说明:

(1)当 C-BUS 总线传输距离超过 1000M 时,必须使用网络桥。

(2)当控制回路数多于 255 个时,必须使用网络桥。 (3)当单个网络的元器件多于 255 个单元时,必须使用网络桥。 (4)根据具体工程元器件分布情况,也可使用网络桥。 (5)网络桥两边必须有足够的电源,网络桥只提供数据交换。 3)PC 接口 ) 型 号 5500PC DC 15-36V RS232(DB9 接头) 0-45℃ 32mA 2 个 RJ45 插槽 35mm 导轨 72×85×65mm(L×W×D)

C-Bus 输入电压 PC/PC 接口 工 作 温 度 电 流 消 耗 接线端子 安装方式 外形尺寸 说明:

(1) 提供一个 RS232 通讯接口, 让外界计算机及监控系统可以直接 对 C-Bus 系统进行软件编程和控制。 (2) 对系统提供一个系统时钟。 4)以太网接口 ) 型 号 5500CN

C-Bus 输入电压 DC 15-36V 电 流 消 耗 工 作 温 度 0mA 0-45℃

接线端子 安装方式 外形尺寸 说明:

3 个 RJ45 插槽 35mm 导轨 72×85×65mm(L×W×D)

(1) 提供以太网和 C-BUS 网络之间的接接口; (2) 通过 RJ45 接口对 C-BUS 内部网络及内部单元编程,实时监控 网络。 当 C-BUS 网络较大或为了提高监控时网络速度,采用以太网接口可 达到 10M 的传输速度。 5)红外线感应器(E5751L) 红外线感应器( 红外线感应器 ) 用于探测人体移动时发出的红外线,去感知周围环境是否有人在活 动,从而实现 “人来灯亮,人走灯灭”的功能。也可 以通过探测到人的活动根据要求控制其他负载(如空 调,风扇,电动门窗,报警器等)的开关。最大感测 角 90 度,水平感测距离为 6 米。 6)四路输出继电器 ) 型 号 5504RVFP DC 15-36V AC 220-240V <3W 10A 额定电流时

C-Bus 输入电压 电 压

功 率 损 耗 额定输出电流每路输出各为 电 气 试 验



阻 负



最少 60,000 次 最少 60,000 次 最少 60,000 次 最少 60,000 次 3.5kV 的电压等级下可以持续 1 分 钟不被击穿

白 炽 灯 负 载 荧 光 灯 负 载 电 感 负 载

电气绝缘等级

工 作 温 度 C-Bus 端接线端子线径 电源端接线端子线径 安装方式 说明: (1) 用于日光灯源的控制。

0-50℃ 两个 RJ45 插槽 0.2-1.5mm? 35mm 标准导轨

(2) 与模拟输出单元和可调光式电子镇流器配合,对日光灯源进行 调光。

L N 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B
负载

5504RVFP 端子接线图

7)专业级单路、两路、四路调光器 )专业级单路、两路、 产品型号: L5101D20, L5102D10, L5104D5

输出电流分别为: 1×20A、2×10A、4×5A 输入:220-240V AC 频率:50~60HZ 调光范围:2~98% 提供: 系统时钟,60mA 系统电源 自检测输出通道电流
过温和过电流保护

旁路远程开关控制功能 带一路报警信号开关通道输出 符合澳洲和欧洲安全及 EMC 标准 尺寸:240×202×75MM(L×W×D)

L N N

N

N

N

1

2

3

4 R1 R2

负载

5104D5 系列端子接线图


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