一種智能型廠房照明控制方法及系統的製作方法

2023-09-19 14:14:45 1

專利名稱：一種智能型廠房照明控制方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明技術領域，尤其涉及一種智能型廠房照明控制方法及系統。
背景技術：
目前，銅、鋁等有色金屬加工廠的生產規模越來越大，需要的工藝設備越來越多， 相應的其主廠房的佔地面積越來越大，設計型式多為多跨聯合廠房，廠房長度長、跨度大， 廠房內面積動輒幾萬平方米，內部照明燈具的功率大、數量多，其控制方式均為分區域在照 明控制箱上使用斷路器直接控制。由於控制箱的數量多，且遍布於廠房各處，照明控制時， 工作人員需找到控制箱，到控制箱跟前進行控制，操作與維護受安裝位置及廠房內設備的 影響(有些位置因有旋轉設備而變得非常不安全)。使用斷路器做控制元件，會影響斷路器 作為線路保護的功能，使用電系統內存在安全隱患。 近幾年來，隨著科技的不斷進步與發展，智能控制元件的類型越來越多、成本越來
越低，於是智能化的照明控制系統開始進入人們的視線。智能照明控制系統自從20世紀90
年代進入中國市場以來，主要應用於智能化的家居照明控制，使用於高端的住宅裡面。但由
於受到當時市場的消費意識、市場環境、產品價格、推廣力度等方面的影響，一直沒有太大
的動作和起色。隨著經濟的進一步發展，生活水平的提高，通訊技術、網絡技術、傳媒業的飛
速發展和高度結合，數位化家居得到進一步的快速提升，技術也進一步的成熟，各類通訊標
準和市場也得到進一步的規範，智能照明控制系統開始慢慢的飛入尋常百姓家。 但是，智能化照明控制系統在工廠照明控制領域的應用還沒有起步，還沒有誕生
一種真正可以應用於廠房照明控制系統中的智能化的廠房照明控制裝置，所以智能化的廠
房照明控制裝置的設計顯得尤為重要。

發明內容
為了解決上述難題，本發明提供一種智能型廠房照明控制方法及系統，能夠解決 傳統工廠照明控制方式不能實現智能管理帶來的能源浪費和工人勞動強度的增加，為工廠 照明實現自動控制。 為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案 —種智能型廠房照明控制方法，其步驟如下是中央控制器內集成 1、是採用若干個智能控制裝置通過RS485總線與一個主機組成廠房照明智能
控制網絡；廠房智能照明控制網絡的RS485主從通信協議的從機為每個智能控制裝置的
RS485通信接口 ； 2、將每個智能控制裝置分別安裝在各照明控制箱內，智能控制裝置主要由中央控 制器、燈具主迴路和手持式遙控器組成，採用的遙控通訊為無線射頻通訊，並且由手持式遙
控器對多個智能控制裝置，實現對廠房的各燈具遙控控制。 3 、採用的中央控制器具有集成的RS-485通訊接口 ，通過RS485總線將廠房內各照 明控制箱組成網絡，再連接至廠房內部的乙太網網絡，並且通過廠房照明智能控制網絡的通信程序，實現對燈具的遠程控制和查詢； 4、採用的中央控制器具有弱電控制迴路與照明的燈具主迴路用外部控制信號隔 離模塊進行隔離；所述控制執行元件可控矽元件和控制繼電器組構成；
5、中央控制器具有兩種工作方式 a、遙控控制，是現場操作人員直接採用遙控器遙控控制，當現場人員進入遙控器 與中央控制器的遙控距離範圍內，遙控器與中央控制器自動配對，現場人員採用遙控器的 按鍵控制該區域照明燈具的通斷； b、自動控制，是在中央控制器內設定該區域的亮度要求值，由現場測光元件測量 該區域亮度的實際值，二者在中央控制器內進行比較，通過比較的結果來進行區域照明燈 具的自動控制。 所述的一種智能型廠房照明控制方法，廠房照明智能控制網絡的RS485主從通信 協議是除系統啟動時，主機與從機的通信總是由主機發起；如果沒有主機的請求，從機不 會向總線發出數據，從機之間沒有通信；主機上運行的後臺控制程序，具有實現對燈具組的 遠程控制、查詢燈具組的工作狀態、控制裝置故障報警與記錄、燈具組故障報警與記錄、燈 具組運行時間記錄。 所述的一種智能型廠房照明控制方法，所述主機採用工控機或PLC可編程控制 器。 實施上述方法的一種智能型廠房照明控制系統，具有若干個智能控制裝置通過 RS485總線與一臺工控機組成廠房照明智能控制網絡；所述智能控制裝置，包括中央控制 器、現場測光傳感器、遙控器、控制隔離迴路及照明的燈具主迴路；所述中央控制器設置在 照明控制箱內，中央控制器的主控器MCU具有接收遙控器發射的射頻信號的接收器，接收 器通過無線信號與手持式遙控器連接，實現廠房燈具的遙控控制；具有與RS-485網絡實現 通信的RS485通信模塊，RS485通信模塊通過RS-485網絡與廠房照明智能控制網絡；具有 若干組由中央控制器的弱電控制主迴路與照明的燈具主迴路之間設置的外部控制信號隔 離模塊；具有連接現場測光傳感器測量的該區域亮度的實際值與中央控制器內設定的亮度 值進行比較，構成該區域照明燈具的自動控制；所述遙控器具有通過無線射頻通訊對各中 央控制器進行遙控控制；具有顯示燈具的遠程控制與狀態查詢的顯示屏。
所述的智能型廠房照明控制裝置，中央控制器的主控器MCU為ARM微處理器，其芯 片為LPC2106 ; 所述的智能型廠房照明控制裝置，所述接收器為無線射頻通訊模塊。 所述的智能型廠房照明控制裝置，所述外部控制信號隔離模塊為燈具控制主迴路
的控制執行元件，由控制繼電器和可控矽元件構成，可控矽元件為雙向可控矽。 所述的智能型廠房照明控制裝置，廠房照明智能控制網絡由中央控制器通過集成
RS-485通訊接口，與廠房內掛在RS-485總線上的各照明控制箱組成，並連接至廠房內部的
乙太網網絡，實現對燈具的遠程控制和查詢。 所述的智能型廠房照明控制裝置，遙控器由無線射頻通訊模塊、遙控主控器MCU、 電源模塊顯示屏和按鍵構成，具有與多臺中央控制器進行控制的遙控主控器MCU，其晶片為 LPC2106。 由於採用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性
—種智能型廠房照明的控制方法及系統，能顯著改善現場操作人員的勞動強度與
工作環境，通過後續軟體功能的完善，實現工廠照明部分的燈具組管理。該智能控制裝置能
輕鬆安裝在當前普遍使用的照明控制箱內，使現場人員採用遙控器的按鍵控制該區域照明
燈具的通斷。具有體積小，重量輕；其結構簡單，製造成本低，本實用新特點如下 1、主控器(Main Control Unit)採用目前國內正流行著ARM為內核的CPUARM應
用熱潮發展速度迅猛，本裝置的微處理器選擇LPC2106具有以下優點 1)LPC2106具有128KB、60MHz零等待閃速程序存儲器，以及64KB的SRAM，無需擴
展存儲器，使系統更為簡單、可靠。 2)片內集成有實時鐘、看門狗、PLL，P麗等眾多外圍部件，功能強大。 3)LPC2106是雙UART，其中一個帶有完全的數據機接口，可以完成同時對兩
個目標的實時通信。 4)LPC2106具有在系統編程(ISP)和在應用編程(IAP)的功能。 2、無線射頻通訊模塊，是根據工廠現場的實際狀況，選用無線射頻通訊作為本裝
置的通訊方式，選型中有以下幾個方面的具體要求 1)通訊方式的抗幹擾能力要強，不能受到工廠現場電磁信號的幹擾。 2)通訊方式不能受到工廠現場設備遮擋的影響。 3)通訊方式的功耗要低。 4)最大通訊距離不能低於20米。 3、 RS485通信模塊，RS-485串行接口總線標準作為一種多點、差分數據傳輸的電
氣規範現已成為業界應用最為廣泛的標準通信接口之一。具有允許在簡單的一對雙絞線上
進行多點、雙向通信。RS-485因硬體設計簡單、噪聲抑制能力強、數據傳輸速率快、傳輸距離
遠及可靠性高等優點廣泛應用於汽車電子、電信設備區域網、蜂窩基站、工業控制、儀器儀
表等領域。本裝置中採用RS-485串行接口標準作為該系統中有線通信的網絡標準。 4、採用現場測光，在主控器內進行計算和比較，使裝置具有自動控制。 5、採用外部控制信號隔離模塊，在控制裝置內集成雙向可控矽元件，裝置用低電
壓觸發可控矽，利用可控矽元件來承載外部220V控制電源，驅動燈具主迴路控制繼電器，
實現裝置與外部的信號與電壓隔離。 6、遙控器摒棄了傳統的紅外技術，轉而採用無線射頻通訊技術來實現信息的發送 與接收。遙控器發射無線射頻信號，不受牆壁阻隔，不受房間限制，任意方向控制，能實現對 燈具的遠距離開關。 7、本發明採用廠房智能照明控制網絡，能夠實現對燈具組的遠程控制。遠程查詢 燈具組的工作狀態。並且具有控制裝置故障報警與記錄、燈具組故障報警與記錄、燈具組運 行時間記錄。


圖1為智能型廠房照明控制網絡框圖；
圖2為中央控制器系統框圖；
圖3為遙控器系統框圖； 圖中1-無線射頻通訊模塊；2-RS485通信模塊；3-顯示屏；4-控制繼電器；5-可控矽元件；6-燈具主迴路；7-現場測光傳感器；8-遙控器；
具體實施例方式
如圖1、2、3所示 —種智能型廠房照明控制方法，其步驟如下 1、是採用若干個智能控制裝置通過RS485總線與一個主機組成廠房照明智能 控制網絡；廠房智能照明控制網絡的RS485主從通信協議的從機為每個智能控制裝置的 RS485通信接口 ； 2、將每個智能控制裝置分別安裝在各照明控制箱內，智能控制裝置主要由中央控 制器、燈具主迴路6和手持式遙控器組成，採用的遙控通訊為無線射頻通訊，並且由手持式 遙控器對多個智能控制裝置，實現對廠房的各燈具遙控控制。 3 、採用的中央控制器具有集成的RS-485通訊接口 ，通過RS485總線將廠房內各照 明控制箱組成網絡，再連接至廠房內部的乙太網網絡，並且通過廠房照明智能控制網絡的 通信程序，實現對燈具的遠程控制和查詢； 4、採用的中央控制器具有弱電控制迴路與照明的燈具主迴路用外部控制信號隔 離模塊進行隔離；所述控制執行元件可控矽元件5和控制繼電器4組構成；
5、中央控制器具有兩種工作方式 a、遙控控制，是現場操作人員直接採用遙控器遙控控制，當現場人員進入遙控器 與中央控制器的遙控距離範圍內，遙控器與中央控制器自動配對，現場人員採用遙控器的 按鍵控制該區域照明燈具的通斷； b、自動控制，是在中央控制器內設定該區域的亮度要求值，由現場測光元件測量 該區域亮度的實際值，二者在中央控制器內進行比較，通過比較的結果來進行區域照明燈 具的自動控制。 所述的一種智能型廠房照明控制方法，廠房照明智能控制網絡的RS485主從通信 協議是除系統啟動時，主機與從機的通信總是由主機發起；如果沒有主機的請求，從機不 會向總線發出數據，從機之間沒有通信；主機上運行的後臺控制程序，具有實現對燈具組的 遠程控制、查詢燈具組的工作狀態、控制裝置故障報警與記錄、燈具組故障報警與記錄、燈 具組運行時間記錄。 所述的一種智能型廠房照明控制方法，所述主機採用工控機或PLC可編程控制 器。 實施上述方法的一種智能型廠房照明控制系統，具有若干個智能控制裝置通過 RS485總線與一臺工控機組成廠房照明智能控制網絡；所述智能控制裝置，包括中央控制 器、現場測光傳感器7、遙控器、控制隔離迴路及照明的燈具主迴路；所述中央控制器設置 在照明控制箱內，中央控制器的主控器MCU具有接收遙控器發射的射頻信號的接收器，接 收器通過無線信號與手持式遙控器連接，實現廠房燈具的遙控控制；具有與RS-485網絡實 現通信的RS485通信模塊2， RS485通信模塊通過RS-485網絡與廠房照明智能控制網絡；具 有若干組由中央控制器的弱電控制主迴路與照明的燈具主迴路之間設置的外部控制信號 隔離模塊；具有連接現場測光傳感器測量的該區域亮度的實際值與中央控制器內設定的亮 度值進行比較，構成該區域照明燈具的自動控制；所述遙控器具有通過無線射頻通訊對各中央控制器進行遙控控制；具有顯示燈具的遠程控制與狀態查詢的顯示屏3。 2、該智能型廠房照明控制裝置，中央控制器的主控器MCU為ARM微處理器，其晶片
為LPC2106 3、該智能型廠房照明控制裝置，所述接收器為無線射頻通訊模塊1。 4、該智能型廠房照明控制裝置，所述外部控制信號隔離模塊為燈具控制主迴路的
控制執行元件，由控制繼電器4和可控矽元件5構成，可控矽元件為雙向可控矽。 5、該智能型廠房照明控制裝置，廠房照明智能控制網絡由中央控制器通過集成
RS-485通訊接口，與廠房內掛在RS-485總線上的各照明控制箱組成，並連接至廠房內部的
乙太網網絡，實現對燈具的遠程控制和查詢。 6、該智能型廠房照明控制裝置，遙控器8由無線射頻通訊模塊、遙控主控器MCU、 電源模塊顯示屏和按鍵構成，具有與多臺中央控制器進行控制的遙控主控器MCU，其晶片為 LPC2106。 使用時，該中央控制器的電源模塊主要是把AC220V電源通過變壓、整流等方式轉 換為中央控制器需要的電源。該智能型廠房照明控制裝置中的中央控制器既是接收遙控器 發射的射頻信號的接收器，又能在RS-485網絡中實現通信。每單個裝置中央控制器內集成 RS485通信接口，用作RS485主從通信協議的從機，1臺或多臺從機與1臺用作主機的工控 機組成廠房智能照明控制網絡。除了系統啟動時，通信總是由主機發起；如果沒有主機的請 求，從機不會向總線發出數據；從機之間沒有通信。
該智能型廠房照明控制裝置的工作方式分為兩種 1、現場操作人員採用遙控器直接手動控制，現場人員進入遙控器與中央控制器的 遙控距離範圍內，通過遙控器8與中央控制器自動配對，該遙控器8由無線射頻通訊模塊、 遙控主控器MCU、電源模塊顯示屏和按鍵構成，具有與多臺中央控制器進行控制的遙控主控 器MCU，其晶片為LPC2106。現場人員採用遙控器的按鍵，當中央控制器經接收器接收到有 效的射頻遙控信號時，通過中央控制器的主控器MCU，使控制繼電器可控矽元件工作，控制 該區域照明燈具的每一個燈具主迴路6通斷。 2、自動控制，在中央控制器內設定該區域的亮度要求值，由現場測光傳感器測量 該區域亮度的實際值，二者在中央控制器內進行比較，通過比較的結果來進行區域照明燈 具的自動控制。所述現場測光是選用可靠的測光傳感器把現場的光通量轉換為電信號，通 過信號處理迴路轉換為主控器MCU的輸入，在主控器MCU內進行計算和比較，作為智能型廠 房照明控制裝置進行自動控制的依據。 通過運行在工控機上的程序，能夠實現燈具的遠程控制與狀態查詢，報告有故障 的燈具迴路，提示工作人員進行檢修與更換，記錄各組燈具的運行時間，提示工作人員即將 到燈具壽命時間的燈具個數，便於工作人員提前進行備品備件準備。
權利要求
一種智能型廠房照明控制方法，其特徵在於其步驟如下1)、是採用若干個智能控制裝置通過RS485總線與一個主機組成廠房照明智能控制網絡；廠房智能照明控制網絡的RS485主從通信協議的從機為每個智能控制裝置的RS485通信接口；2)、將每個智能控制裝置分別安裝在各照明控制箱內，智能控制裝置主要由中央控制器、燈具主迴路和手持式遙控器組成，採用的遙控通訊為無線射頻通訊，並且由手持式遙控器對多個智能控制裝置，實現對廠房的各燈具遙控控制。3)、採用的中央控制器具有集成的RS-485通訊接口，通過RS485總線將廠房內各照明控制箱組成網絡，再連接至廠房內部的乙太網網絡，並且通過廠房照明智能控制網絡的通信程序，實現對燈具的遠程控制和查詢；4)、採用的中央控制器具有弱電控制迴路與照明的燈具主迴路用外部控制信號隔離模塊進行隔離；所述控制執行元件可控矽元件和控制繼電器組構成；5)、中央控制器具有兩種工作方式a、遙控控制，是現場操作人員直接採用遙控器遙控控制，當現場人員進入遙控器與中央控制器的遙控距離範圍內，遙控器與中央控制器自動配對，現場人員採用遙控器的按鍵控制該區域照明燈具的通斷；b、自動控制，是在中央控制器內設定該區域的亮度要求值，由現場測光元件測量該區域亮度的實際值，二者在中央控制器內進行比較，通過比較的結果來進行區域照明燈具的自動控制。
2. 根據權利要求1所述的一種智能型廠房照明控制方法，其特徵在於廠房照明智能 控制網絡的RS485主從通信協議是除系統啟動時，主機與從機的通信總是由主機發起；如 果沒有主機的請求，從機不會向總線發出數據，從機之間沒有通信；主機上運行的後臺控制 程序，具有實現對燈具組的遠程控制、查詢燈具組的工作狀態、控制裝置故障報警與記錄、 燈具組故障報警與記錄、燈具組運行時間記錄。
3. 根據權利要求1所述的一種智能型廠房照明控制方法，其特徵在於所述主機採用 工控機或PLC可編程控制器。
4. 實施上述方法的一種智能型廠房照明控制系統，其特徵在於具有若干個智能控制 裝置通過RS485總線與一臺工控機組成廠房照明智能控制網絡；所述智能控制裝置，包括 中央控制器、現場測光傳感器(7)、遙控器(8)、控制隔離迴路及照明的燈具主迴路(6);所 述中央控制器設置在照明控制箱內，中央控制器的主控器MCU具有接收遙控器發射的射頻 信號的接收器，接收器通過無線信號與手持式遙控器連接，實現廠房燈具的遙控控制；具有 與RS-485網絡實現通信的RS485通信模塊(2) ， RS485通信模塊通過RS-485網絡與廠房照 明智能控制網絡；具有若干組由中央控制器的弱電控制主迴路與照明的燈具主迴路之間設 置的外部控制信號隔離模塊；具有連接現場測光傳感器測量的該區域亮度的實際值與中央 控制器內設定的亮度值進行比較，構成該區域照明燈具的自動控制；所述遙控器具有通過 無線射頻通訊對各中央控制器進行遙控控制；具有顯示燈具的遠程控制與狀態查詢的顯示 屏(3)。
5. 根據權利要求4所述的智能型廠房照明控制系統，其特徵在於中央控制器的主控 器MCU為ARM微處理器，其晶片為LPC2106。
6. 根據權利要求4所述的智能型廠房照明控制系統，其特徵在於所述接收器為無線 射頻通訊模塊(1)。
7. 根據權利要求4所述的智能型廠房照明控制系統，其特徵在於所述外部控制信號 隔離模塊為燈具控制主迴路的控制執行元件，其特徵在於由控制繼電器(4)和可控矽元 件(5)構成，可控矽元件為雙向可控矽。
8. 根據權利要求4所述的智能型廠房照明控制系統，其特徵在於廠房照明智能控制網絡由中央控制器通過集成RS-485通訊接口，與廠房內掛在RS-485總線上的各照明控制 箱組成，並連接至廠房內部的乙太網網絡，實現對燈具的遠程控制和查詢。
9. 根據權利要求4所述的智能型廠房照明控制系統，其特徵在於遙控器由無線射頻 通訊模塊、遙控主控器MCU、電源模塊顯示屏和按鍵構成，具有與多臺中央控制器進行控制 的遙控主控器MCU，其晶片為LPC2106。
全文摘要
本發明公開一種智能型廠房照明控制方法及系統，是採用若干個智能控制裝置通過RS485總線與一個主機組成廠房照明智能控制網絡；每個智能控制裝置分別安裝在各照明控制箱內，智能控制裝置主要由中央控制器、燈具主迴路和手持式遙控器組成，並且由手持式遙控器對多個智能控制裝置，採用的中央控制器具有集成的RS-485通訊接口，通過RS485總線將廠房內各照明控制箱組成網絡，再連接至廠房內部的乙太網網絡，並且通過廠房照明智能控制網絡的通信程序，實現對燈具的遠程控制和查詢；本發明能夠實現廠房照明的智能管理，減少能源浪費、減輕工人的勞動強度，為工廠照明實現自動控制。
文檔編號H05B37/02GK101742782SQ201010030168
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月11日 優先權日2010年1月11日
發明者李振峰 申請人:中色科技股份有限公司