基于DALI總線的智能燈光控制應用

DALI是一種專門用于燈光控制的通信數字可尋址接口總線協議，它定義了電子鎮流器與控制器之間的通信協議。在現代燈光控制中以其數字可尋址的優越性實現了主、控電路分離，即可在主供電回路改變時，控制回路不變，并可實現對某個或某組燈具進行單獨控制。DALI總線在數據傳輸的可靠性能上明顯優于現在常用的采用模擬信號傳輸的現場直接控制器。

文章主要討論DALI總線在大型高端場所燈光控制中應用。隨著社會發展和技術進步，在對建筑功能上的要求也越來越高，同時也為滿足這些要求提供了更多解決方案。

當前，作為建筑主要需求功能之一建筑燈光的智能化控制，已有長足的發展。針對燈光控制，國內外公司推出許多不同的協議，如樓宇智能化通用協議BACnet和LonWorks協議；也有專用于燈光控制的DALI和DMX協議。

由于國內的燈光照明很多都采用獨立的照明控制系統，故歐洲標準EIB（KNX）在國內應用最為廣泛，應用其他協議的相對較少，也有部分系統只由BA系統的DDC進行控制。

國內外許多公司在柔性燈光控制設計領域有著完整的系統設計，如邦奇公司DyNet控制系統；Leviton公司的Dimensions智能照明控制系統D3200、D4200、D8000型，是基于CAN總線的LCnet總線技術；銳高公司推出的luxCONTROL燈光控制系統；施耐德公司的C—Bus總線控制系統。每個公司都提供與所用總線協議相對應的照明及照明控制設備，方便用戶選擇。

本文主要采用DALI協議和KNX/EIB協議并通過TCP/IP協議擴展成一個工業以太網。

1、DALI總線協議簡介

DALI協議時是滿足智能化燈光控制需要的非專有標準協議，是一種定義了實現現代電子鎮流器與控制模塊之間進行數字化通信的接口標準。

基于DALI協議組建的系統具有分布式智能模塊，各個智能化DALI模塊都具有數字控制和數字通信能力，地址和燈光場景信息等都存儲于各個DALI模塊的存儲器內。DALI模塊通過DALI總線進行數字通信、傳遞指令和狀態信息，實現燈的開關、調光控制、系統的設置等功能。因此，DALI控制器位置改變時，燈具的主供電線路不需改變。

DALI協議是基于主從式控制模型建立起來的，控制人員通過主控制器操作整個系統。通過DALI接口連接到2芯控制線上，通過熒光燈調光控制器可以對每個鎮流器分別尋址，這就意味著調光控制器可對連接于同一條控制線上的每個熒光燈的亮度分別進行調光。

1.1 DALI協議基本參數（表1）

1.2 DALI系統典型接線

DALI協議定義了電子鎮流器與控制器之間的數字通信，在制定標準時，主要目標是建立一個結構定義清晰的簡單系統，而非適用于功能強大較為復雜的智能化建筑系統。

因此，DALI照明系統接口器件安裝簡單方便，每個DALI單元除了主電源線外，只需要2條控制線，對線路材料無特殊要求，安裝時，也無極性要求，只要求主電源線與控制線隔離，控制線無需屏蔽，圖1為DALI的典型接線圖。

1.3 DALI協議可實現的功能

（1）開關：可以通過接通或斷開系統中的單個鎮流器、鎮流器組或所有鎮流器；

（2）調光：可以安裝可調光的DALI電子鎮流器，從而按需求將燈的亮度從100%調到1%，實現調光控制；

（3）燈光場景控制：DALI協議也可以用于獲取電子鎮流器或燈的狀態。

1.4 DALI協議的缺點

（1）單網絡容量較小

由于DALI協議制定之初，旨在為簡單燈光控制系統提供一種簡單清晰的解決方案。

基于DALI所組建的系統單網絡最大節點僅64個，那就意味著，單網絡上最多可提供64個設備的接口。顯然，在僅利用DALI協議組建大型復雜的燈光控制系統是不合時宜的。

（2）初期投資大

DALI（Digital Addressable Lighting Interface）是數字式可尋址照明控制接口協議，在組建系統時必然要考慮設備之間通信的兼容性，這與模擬式現場直接控制器有截然不同的地方。

因此，在選擇設備中需要格外的注意，在構建系統中必須配備與DALI兼容的電子鎮流器、傳感器、控制模塊，或用專用通訊模塊銜接各組成模塊。因而導致構建DALI系統初期投資較大。

（3）調試繁瑣因為DALI系統內每一個單元都設有獨立的地址，所以燈光調試工作就較為繁瑣。

（4）信息傳輸速率低

2、基于DALI協議的燈光控制系統組建

基于DALI協議組建的大型復雜的燈光控制系統，將DALI協議推廣到實際可行的工程實踐中來，必然要克服DALI系統單網絡容量小，設備兼容性差的特點。然而這些問題，在當前的技術水平前，已得到了很好的解決。本文選用奧地利銳高公司和法國施耐德公司所生產的設備、組件構筑基于DALI協議的三級照明控制網絡系統。

2.1 利用KNX/EIB協議擴展

DALI系統由于DALI總線單網絡最大節點僅有64個，在復雜系統中需對其進行擴展，本文中采用KNX/EIB協議對DALI系統進行第一級擴展。

（1）KNX/EIB簡介

EIB（ElectricalInstallationBus，電氣設備安裝總線）/KNX（Konnex的縮寫）是具有開放性、互操作性和靈活性的現場總線標準。EIB協議基本參數如表2所示。

（2）DALI系統擴展

EIB系統的基本結構是支線結構，一條支線可以接64個元件，每15條支線利用線路耦合器可以連接成為一個區域，每15個區域利用總線耦合器可以連接成為一個大EIB系統。

通過KNX/DALI網關將DALI總線擴展連接為一整體，KNX/EIB網關作為DALI總線的主控制器。

再通過總線耦合器將EIB系統擴展成一個大的EIB系統，這樣就能初步滿足大型復雜燈光控制系統構建的需求。

為此，可選用施耐德公司生產的MTN680191型KNX/DALI網關、MTN680204型支線耦合器等一些列組件。同時施耐德公司也為DALI總線提供專用接口，如DCDALCI、DCDALCI2，可用于傳感器等設備與DALI總線建立通信。其基本結構如圖2所示。

2.2 利用TCP/IP協議組建以太網

通過利用EIB總線擴展后的DALI燈光控制系統，已基本滿足大型場所燈光控制的需求，而為了實現遠程控制，在此基礎上采用TCP/IP協議對系統進行進一步升級。

（1）TCP/IP協議簡介

1957年為了確保軍事領域的科技領先，美國政府組建了高級研究計劃局（ARPA），隸屬于美國國防部。1969年，ARPA建立了因特網的前身—阿帕網（ARPANET）。它包含一組計算機通信網絡標準協議，以及一組用來連接網絡和選擇網絡路由的協議，即傳輸控制協議/網絡協議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,TCP/IP）。與OSI協議7層結構模型不同，TCP/IP采用4層結構，如表3所示。

（2）基于TCP/IP協議擴展系統結構

為了便于實現燈光控制系統的遠程監控，本文中采用TCP/IP協議通過EIBnet/IP路由器擴展EIB系統組建以太網。如圖3所示。

通過該控制網絡，可以實現大型公共場所燈光控制。在應用本網絡制定控制方案時，要注意劃分控制優先級，根據需要由高到低一般劃分就地手動控制、遠程手動控制、自動控制等三級。是具體情況編制控制方案。

在通常情況下由EIB、DALI級實現現場自動控制；當遇到突發事件可進行手動控制，遠程手動控制執行時，自動控制關閉；就地手動控制執行，遠程手動控制及自動控制均關閉。整個控制系統，控制信息自上而下響應，反饋信息自下而上傳遞。

結 語

該控制系統同其他所有智能化控制系統一樣，都依托現有的設備及組件。在構建系統中設備、構建的選擇直接會影響到整個系統的結構組成。

本文所論述的系統是基于奧地利銳高公司及法國施耐德公司現有的設備、組件而構建的模型。然而，縱使現在的技術已能夠具備組建該系統的能力，但并不意味著該項技術已經成熟，它還存在很大的發展空間，隨著應用的深入，更多的問題也將凸顯。尤其在硬件組成上，需要進一步的發展，拿其中一點傳感器來說，現在已有很多組織機構在研發無線傳感器在DALI系統中的應用。