基于PLCBUS協(xié)議教室照明智能控制系統設計

摘要: 介紹PLCBUS 電力線(xiàn)通訊協(xié)議，利用PLCBUS-9402393 模塊結合教室實(shí)際照明電路設計教室智能照明控制系統，給出了智能照明系統接收模塊電路、控制模塊電路、照度傳感器電路，進(jìn)行了系統模擬實(shí)驗。此系統無(wú)論新教學(xué)樓還是投入使用的教學(xué)樓用戶(hù)都可以使用，具有很強的靈活性和穩定性。

　　教室是學(xué)校照明用電的主要部分。教室燈光照度設計標準為室內平均照度300 lx，這樣高的照度要求，如果沒(méi)有合理控制方案，能源上將造成巨大的浪費。因此將智能照明控制系統應用于普通教室、階梯教室具有相當的實(shí)際意義。對于學(xué)校而言，使用調光控制方式顯然造價(jià)過(guò)高，難以接受，而且教學(xué)樓的燈具大多選擇了日光燈，調光控制需要專(zhuān)用的調光鎮流器，比較煩瑣。因此，開(kāi)關(guān)控制是學(xué)校教室照明主要的控制方式。

　　本文結合學(xué)校實(shí)際電路，利用電力線(xiàn)通訊，采用PLCBUS 協(xié)議，設計了教學(xué)樓內各教室統一控制燈的低成本智能照明控制系統。

　　1 教室照明特點(diǎn)

　　高校教學(xué)樓為長(cháng)廊類(lèi)設計，教室在長(cháng)廊一側或兩側，配電為照明與插座分別由不同空開(kāi)控制。同一側教室自然采光和燈光布局基本相同，一般每個(gè)教室采用兩個(gè)照明回路，分別給兩組燈光供電，每組燈由一個(gè)空開(kāi)控制，并在教室內有墻壁開(kāi)關(guān)控制。

　　教室單獨還有一插座回路。如圖1 所示。

圖1 教室照明系統圖

　　2 基于電力線(xiàn)通訊PLCBUS 技術(shù)

　　PLCBUS 技術(shù)采用Pulse Position Modulation(PPM) 脈沖相位調制法。它是利用電力線(xiàn)的正弦波作為同步信號，在四個(gè)固定的時(shí)序中發(fā)送瞬間電脈沖來(lái)傳遞信號的。每半個(gè)50Hz 的正弦波周期可以傳遞一個(gè)PLCBUS 脈沖信號，PLCBUS 脈沖信號出現在半個(gè)正弦周期里的4 個(gè)固定位置中的一個(gè)位置。

　　每個(gè)位置可以搭載2bit 的信息， 在50Hz 的電力線(xiàn)上，1s 可以傳輸200bit 的數據。因為采用電脈沖通訊，PLCBUS 信號可以傳遞得很遠。如圖2 所示。

圖2 PLCBUS 信號幀的載波位置示意圖

　　2. 1 PLCBUS 的通訊格式和數據傳遞方法

　　PLCBUS 信號的傳輸信息包基本結構如圖3 所示。PLCBUS 信號總是有2 － 1 － 1 － 2 這樣的字節開(kāi)始作為START 信號為“起始字節”。起始字節之后的5 個(gè)字節稱(chēng)為“Header”標題字節。標題字節里包含有許多基本信息，比如數據的長(cháng)度、接收地址信息、發(fā)射器的信息、是否需要反饋等等。在標題字節后是PLCBUS 的數據字節，可以包含0 ～ 18 個(gè)數據字節。用這些數據字節可以傳遞諸如燈光亮度、調光步長(cháng)、信號質(zhì)量等數據。最后一個(gè)字節是校驗位，用于判斷接收到的數據是否正確。

　圖3 PLCBUS 傳輸信息包的基本結構

　　在PLCBUS 協(xié)議中，地址是分成兩部分定義的。

　　NID ( Network ID) 在最終用戶(hù)那里稱(chēng)為“用戶(hù)碼”，DID (Destination ID) 在用戶(hù)那里稱(chēng)為“房間碼+ 單元碼”，NID 共有8bit，可以組成256 個(gè)不同的地址，DID 也是8bit， 也可以組成256 個(gè)不同的地址碼。NID ( Network ID ) 和DID ( DestinationID) 統稱(chēng)為接收數據用的地址碼，但NID 有5 位地址碼另有他用， 所以PLCBUS 的基本地址碼就是250256 = 64000 個(gè)。

　　PLCBUS-9402393 控制芯片是采用PLCBUS 協(xié)議通訊進(jìn)行照明控制的專(zhuān)用芯片，采用此芯片可方便的組成實(shí)用智能照明系統。