灯光控制系统中常见的几种标准总线

2018-10-24 14:40:58 诺塔斯智能科技 48

在目前的智能照明系统中,各个厂家推出了很多基于RS485或其他总线介质的产品,每个厂家都有自己定义的协议,彼此互联互通通过一些模拟信号或一些接口产品来实现。而常见的标准化的照明系统总线有EIB,DALI,DMX512, Lonwork等。
KNX/EIB 是欧洲安装总线的简称,European Installation Bus 简写,在1999年KNX协会成立,负责整体的推广和认证等工作,EIB商标也同时归KNX协会所有。
DALI 是数字灯光接口的简称,Digital Lighting Interface 简写,由Philips发起,在镇流器厂商中支持最为广泛。
DMX512 是,Digital MultipleXed512的简写,由USITT(美国剧院技术协会)发展成为从控制台用标准数字接口来控制调光器的方式。
这3种常见的灯光控制总线,在应用场合有很大的区别,KNX在智能建筑、家居、商业照明等领域有很好的应用。而DALI 定位在智能照明系统的补充,在一些不太复杂的环境里,如果需要比较强的功能,就需要与别的系统连用。而DMX因为它设计的目的就是在舞台照明控制领域,舞台是它最强的应用场合,随着电脑灯、LED和探照灯在建筑照明的应用,DMX的建筑上应用也越来越多。在未来的应用中,3种总线协同工作的情况会越来越多。下面就3种总线的起源,优势等技术进行简单的介绍对比。
KNX/EIB是在原来EIB的基础上面采纳了Batibus和EHS有关通信介质的规定,形成的统一的欧洲标准;KNX协会拥有100多家会员,这些会员占据了欧洲楼宇、家庭自动化设备销售额的80%.基于其优秀表现,该协议已被美国消费电子制造商协会(CEMA)吸收作为家庭网络EIA-776标准,也写入中国国标-GB/Z 20965EIB; 现在EIB/KNX技术已经被批准为国际标准(ISO/IEC 14543-3)。KNX/EIB TP1是采用双线制,电源上载波9.6Kbps的控制信号,一条总线根据不同的驱动芯片可以带64个和128个设备,总线方式可以支持星形,手拉手,或者2种连接方式的混合,组网比较灵活方便,接线端子采用标准的红黑EIB端子,在不加中继器的情况下总线长度可以达到1000M,在加中继器后可以再延长1000M;系统设计容量为65536个设备。
KNX/EIB采用国际标准化组织(ISO)的开放系统互联(OSI),涵盖了全部七层模型;对于每个产品类型,KNX组织都需要对产品的协议栈(七层协议核心,内核与消息流)进行认证来确保各家产品的互联互通,为了保证通讯的顺利,EIB 对通讯的时序有着严格的要求,发送的设备需要对每个发送的Bit进行比较,如果有任何一个Bit不对,将会启动重发机制;并且在通讯的帧最后有一个校验字符,在校验字符不正确的情况下,设备会放弃接收到的命令帧,同时由于载波的特性,任何一个设备接收不正常,都能使发送方知道,从而启动重发机制。严格的总线机制,能保证总线工作的正常。设备的应用层也必须在KNX协会认可的实验室做测试,在硬件上面KNX规定必须通过严格的CE认证。所有的这些措施,目的都是只有一个,就是保证KNX/EIB产品的品质。
KNX/EIB使用统一的ETS软件来进行工程设计,参数配置,下载等工作,任何通过KNX协会认证的产品,都可以导入到ETS来进行设计。客户只要熟悉ETS软件,就可以对不同厂家的设备进行设计,这无疑大大节省了客户培训的时间。正是由于EIB的统一性和开放性,使得EIB拥有上百家的会员,他们在自己各自熟悉的领域开发,使得EIB的使用范畴已经远远超过了灯光,在暖通、遮阳、空调等等领域有着越来越大的份额。同时与楼宇自动化系统(BA,Building Automation)、OPC的联动变得异常的容易。EIB 总线介质不仅支持常见的TP1,也支持无线,电力载波,TCP/IP等;开放式的系统,严格的认证体系,能保证各个不同的厂家产品互联、互通和互换,保证用户的系统不会因为某个厂家的退出而无法维护和升级。所有的这些特性,使得EIB从最初的微弱的4家联盟,发展到今天拥有几百名会员,在家居和建筑自动化市场拥有最大的市场份额的一个标准。相信随着EIB在国内认识度的越来越高,市场份额也会越来越高,特别是经过了北京奥运会上的成功应用,国人对EIB的了解会更加的普及与深入。
DALI是EIEC929标准的一部分,最初问世于上世纪的90年代中期,商业化应用开始与1998年。在欧洲,DALI作为一个新的标准已经被镇流器厂商所接受,包括欧司朗,Philips、锐高等等。DALI在荧光灯整流器,高强度放电灯,白炽灯和高压卤素灯上面都可以实现。数字镇流器可以平稳的启动荧光灯,从而延长寿命,可以实现逐步调光并在调光范围内的任意点启动。它采用的是2线制,可以直接替代1~10V模拟调光的整流器,控制线可以延用1~10V的控制线。
DALI每条总线可以接64个设备,采用主从机的工作机制。数据包有19个位组成,通讯速率1200Bps;逻辑电平0的电压范围是-6.5~6.5V、逻辑‘1’的电压范围是9.5~22.5V,这种宽的电压范围使得DALI对线材的要求不高,DALI线不要求使用双绞线或专用电缆等专用的配线,在安装的使用已经存在的控制线也可以作为DALI线,确保最大的电压降不能超过2V,最长的距离是300M;综合这些因素,DALI从一开始设计的定位上就是定义在非常专业的照明控制系统,而且是EIB,Lonworks等大型系统的补充上,在EIB 等大型总线支持比薄弱的镇流器上面有自己独特的优势,而且可以比较有效的利用已经布好老的控制线,对于改造以往的模拟镇流器等是个很好的解决方案。目前EIB已经有了DALI的接口产品(Gateway),在通过这个接口网关后,DALI产品就可以顺利的融入到EIB得成熟的系统里。

DMX512是围绕工业标准EIA485(RS485)接口来设计的,目前比较常见的是1990版本。DMX512通讯方式是采用了异步通讯格式,波特率250Kbps每个字节11个位,8个数据位,1个起始位,2个停止位,有512个通道(512个调光点),一共513个字节一个帧。DMX512的数据帧没有校验,它是通过快速的数据刷新来保证数据的正确,每隔50个毫秒就可以刷新一次512通道的数据。快速的数据刷新的意义同时也在于数据快速变化传送到被控设备成为可能,这个在舞台表演领域是必须的。DMX512在电脑灯(moving head)、场灯、烟雾剂、火花机等等设备是一个标准的接口,控制设备一般是调光控制台,通过场景、效果灯方式来控制。由于波特率比较高,DMX512的线缆需要专门的双绞线来传输,距离也比较短,一般在100米左右就需要一个中继器来加强信号。目前有很多厂家推出了TCP/IP的IP-DMX512,USITT已经制定出了标准。通过网络DMX节点可以实现网络和传统DMX的双向转换。目前在DMX512(1990)中,通讯时单向的,即控制设备单向发送指令到被控设备,被控设备无法反馈自己的状态(电流、电压、温度等)到主控设备,同时它也是单主机,多从机的系统架构,这些特点决定了DMX512在大型智能灯光控制系统中只能是成熟的大型控制系统的补充。
在智能照明系统发展到今天,舞台因素已经逐步融入到整个建筑的智能控制系统中,如在外墙照明中已经有激光灯,电脑灯来衬托建筑,或者有简单的灯光表演;在室内,一些小型的酒吧、一些家庭的小型聚会舞台等等场所,这些场合是智能控制系统和舞台的交融点,通过智能照明系统可以启动,停止,切换不同的气氛,减少舞台控制人员的人力负担,节省成本,同时使得舞台设备这种专业性很强的控制设备能够很方便的用简单的按键,触摸屏等友善的人机终端来操控。KNX/EIB作为开放的系统,已经有厂家提供了对于的接口,广州泰创电子科技作为国内对DMX512、DALI、EIB等都几个总线都有丰富的经验和用户需求的反馈,会在合适的时机推出自己的DMX512产品。
综述
随着时代的发展,建筑变得越来越人性化和舒适化,同时随着人们对节能意识的增强,对节能方面的要求越来越高。空调暖通、安保、灯光、遮阳窗帘等系统正被有机统合起来,实现界面统一化、管理集中化、操作人性化、能源节省化等要求。KNX它真正并彻底地贯彻了“分散控制、集中管理”的控制思想,在国际和国内都得到越来越广泛的应用。更准确地说EIB技术有效地解决了集散控制系统的通讯难题,不会因为主机的故障使得系统瘫痪,大大提高了系统的可靠性。同时,也正是由于他的开放性,使得每个领域的厂家可以在他擅长的方面开发出用户需要的产品,在暖通空调,灯光、窗帘等等方面都能找到合适的产品来实现。EIB系统的开放性也解决了客户的售后方面的问题,不会因为任何厂家的失败而使产品无法维护,也大大减低了后续维护方面的费用。