Система управления освещением DALI

Системы управления освещением

Назначение интегрированных систем управления освещением это, прежде всего увеличение энергоэффективности, повышение комфорта жилья, улучшение эксплуатационных характеристик производственных зданий. Исследования простых систем управления освещением на основе аналоговых датчиков показало, что подобные системы позволяют достаточно эффективно снизить потребление электроэнергии. Передовые технологии управления освещением дают ещё большую экономию, обладают дополнительными возможностями и имеют целый ряд преимуществ по сравнению с простыми методами управления.

На рынке систем управления освещением в основном присутствуют производители компонентов (устройств управления, переключателей, балластов) а не технических решений. Зачастую упомянутые компоненты не обеспечивают требуемой функциональности в составе систем. В первую очередь это касается управления яркостью осветительных приборов . Сюда же следует отнести и усложнение монтажа электропроводки, трудности установки оборудования для управления дневным освещением. Эти обстоятельства приводят к сбоям в работе осветительных систем, жалобам потребителей. Таковы в целом недостатки аналоговых систем управления освещением.

В последние лет 15 все системы управления освещением были аналоговыми . Устройство мало-мальски сложных систем отличалось друг от друга незначительно, и было построено по классической схеме автоматизации. Основой системы является, как правило, контроллер, к которому с одной стороны подключены различные датчики, а с другой исполнительные механизмы. Связь между датчиками и контроллером чаще всего аналоговая, такая же связь и между исполнительными устройствами и контроллером.

Основным назначением таких устройств является эффективное управление энергопотреблением. Введение в эксплуатацию и настройка таких систем достаточно сложна, и еще более сложна, если в систему входит несколько таких аналоговых контроллеров управления освещением.

Переход на цифровые системы

Для преодоления указанных недостатков и трудностей фирмы – производители осветительных систем начинают осваивать производство цифровых систем управления освещением . Основное преимущество цифровых систем по сравнению с аналоговыми это коммуникация, связь между отдельными устройствами, объединенными в систему.

В цифровых системах для связи не требуется отдельных проводов, подавляющее большинство цифровых устройств могут использовать для передачи информации силовые кабели. Одной из последних разработок в области управления светотехническими устройствами является DALI (Digitally Addressable Lighting Interface — цифровой адресуемый интерфейс освещения . Именно этот интерфейс позволяет путем интеграции микроконтроллеров в осветительные балласты сделать первый смелый шаг в цифровой мир.

Интеллектуальный интерфейс DALI

Интерфейс DALI был разработан в 1999 году. Он пришел на смену системе управления DSI (Digital Serial Interface). Поскольку DALI задумывался для управления освещением, в разработке системы приняли участие ведущие производители электронных балластов, прежде всего Osram, Philips, Tridonic, Trilux, Helvar.

Управление освещением можно рассматривать как своего рода искусство, которое может потребоваться при освещении театральной сцены, производственных помещений, улицы и, наконец, жилых помещений. В последнее время все более популярным и распространенным становится «умный дом». Поэтому система управления освещением является одной из его составных частей, и, обеспечивая комфортность жилья, занимает не последнее место. В качестве такой части практически идеально подходит система DALI.

Выбор параметров любой системы управления диктуется задачей, которую предстоит выполнить с ее помощью. Немаловажно, чтобы новая система могла достаточно просто интегрироваться в уже существующую, объединиться с ней, работать вместе, а не вместо нее. В плане интеграции в другие системы управления система DALI достаточно проста и экономична.

Система управления освещением на базе интерфейса DALI может быть легко интегрирована в различные системы автоматизации управления зданием, такие, как LON, BACNet, KNX/EIB. Для такого объединения многие фирмы выпускают шлюзы KNX-DALI и LON-DALI. Этот союз позволяет сократить сроки на монтаж системы, сделать ее в целом менее затратной, а также более гибкой в управлении.

Стандарт протокола и аппаратные средства DALI предназначены только для управления освещением, что говорит об узкой специализации данной системы. Поэтому в целом система получилась высокоэффективной и недорогой. Подключение устройств, работающих по протоколу DALI показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема системы DALI.

Передача данных и программирование системы

В настоящее время система DALI стандартизирована согласно стандарта IEC 60929. Как показано на рисунке 1 связь между контроллером DALI и отдельными устройствами осуществляется по двухпроводной линии. Линия DALI – интерфейса двунаправленная, что позволяет передавать информацию как от контроллера к периферийным устройствам, так и обратно.

Для передачи данных используется постоянное напряжение экстра — низкого значения 22,5В. При этом полярность подключения линии к различным устройствам значения не имеет, а сама линия имеет защиту от напряжения осветительной сети. Помехозащищенность линии такова, что она может располагаться в силовом кабеле и даже просто использовать свободные проводники этого кабеля.

Сеть на базе шины DALI не имеет центрального процессора, т.е. децентрализована. Такая организация позволяет подключать в эту сеть любые устройства, предназначенные для работы с шиной DALI. Такие устройства, как правило, имеют встроенную энергонезависимую память, что позволяет хранить различную информацию. В первую очередь это адрес устройства, информация об устройстве и состоянии подключенных к нему светильников, и целые наборы команд, именуемые также сценариями.

Программирование системы в целом достаточно просто. Каждое сообщение, которое получает устройство от контроллера DALI состоит из двух частей, — адреса и команды. В целом команда может выглядеть так: . Это означает, что устройство с адресом 0022 должно включить освещение на 25% мощности.

Следует отметить, что диммирование (регулирование мощности) в системе DALI осуществимо лишь в случае применения ламп накаливания. Возможно также объединение устройств в группы, тогда команда может выглядеть примерно так: . Такая команда сообщает устройствам, входящим в группу Group_0210, что следует выполнить сценарий Script_7.

В сценарии содержится некоторая последовательность команд, например, OFF, 10%, 50%, 100%, 50%, 10%. Согласно этому набору команд требуется отключить указанную группу, а затем изменить мощность, согласно указанной в процентах. Команды, передаваемые по линии связи могут быть индивидуальными для каждого устройства, для группы устройств или для всех устройств сразу (широковещательные).

Протокол DALI построен таким образом, что позволяет адресовать непосредственно 64 устройства, подключенных к одной линии управления. Если возникает необходимость в большем количестве управляемых устройств, то используются DALI-роутеры (маршрутизаторы), которые позволяют увеличить емкость DALI-сети до 200 устройств. Если же и такого количества недостаточно, то для объединения DALI-роутеров применяются DALI-шлюзы. При этом количество адресов возрастает максимум до 12800.

Для проектирования DALI-сетей применяется специальное программное обеспечение. Если предполагается сеть, содержащая не более 200 адресов, что соответствует одноранговой сети в пределах одного DALI — роутера, то для этих целей вполне достаточно пакета программ Helvar Toolbox. Для создания более масштабных сетей с использованием DALI – шлюзов потребуется пакет Helvar Designer.

Действия, выполняемые системой DALI

Прежде всего это простое включение – выключение как отдельных светильников, так и целых групп. Кроме этого возможно диммирование ламп накаливания. При диммировании нескольких групп светильников предусмотрена их синхронизация.

Одно устройство управления DALI может воспроизводить до 16 световых сценариев и получать и хранить информацию о различных параметрах системы: исправность светильников, включен или выключен светильник, заданный уровень освещенности.

Электронные балласты DALI автоматически находят устройство управления, при этом внутри балластов хранятся различные установки. Прежде всего это адресация устройств, световые сценарии, распределение по группам, скорости диммирования, значения мощности аварийного освещения.

В составе системы DALI предусмотрено использование датчиков движения, присутствия и освещенности, что несколько расширяет функциональность устройства в целом. Благодаря этому возможно программирование световых сцен с учетом дневного освещения. Датчики движения программируются на время срабатывания до 30 минут.

Программирование и управление устройством достаточно просто и осуществляется кнопками с замыкающим контактом. Внешний вид пульта управления DALI контроллера показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Пульт управления DALI контроллера.

В случае отключения электроэнергии DALI контроллер запоминает текущее состояния, а при возобновлении энергоснабжения автоматически восстанавливает последнее рабочее состояние. Поэтому сбоя в работе системы не происходит.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Управление светильниками по протоколу DALI с помощью Arduino

О протоколе DALI

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) – протокол, предназначенный для управления осветительными приборами. Протокол был разработан австрийской компанией Tridonic и основан на манчестерском кодировании: каждый бит данных кодируется перепадом от низкого сигнала к высокому или наоборот.

DALI сеть состоит из контроллера и подключенных к нему осветительных приборов. Передача данных идет на скорости 1200бит/с. Напряжение для логической единицы составляет 16±6,5В, а для логического нуля 0±4,5В. Шина DALI всегда находится под напряжением 16В, в противном случае все осветительные приборы, подключенные к шине, переходят в аварийный режим и включаются. Питание шины обеспечивает контроллер. К одной шине подключается до 64 светильников. Устройства можно объединять в 16 групп и задавать до 16 сцен освещения. Яркость каждого осветительного прибора регулируется от 0 до 254.

Сообщение от контроллера к осветительному прибору состоит из 16 бит и одного стартового бита. Сообщение может быть адресовано отдельному светильнику, группе светильников либо быть широковещательным. Некоторые команды должны передаваться дважды с интервалом не более 100мс. На определенные команды, например запрос текущей яркости или запрос типа устройства, осветительный прибор отправляет ответное сообщение.

Сообщение от осветительного прибора контроллеру состоит из 8 бит и одного стартового бита.

Список команд можно посмотреть здесь.

Инициализация новых светильников

До начала работы каждому светильнику должен быть присвоен адрес от 1 до 63 (short address). У новых светильников короткий адрес как правило не задан, поэтому управлять конкретным светильником не получится. Такие светильники реагируют только на широковещательные команды.

Для того чтобы назначить короткий адрес светильнику нужно его инициализировать. У каждого светильника есть случайный адрес, состоящий из 24 бит (3 раза по 8 бит). 24 битный адрес может принимать значения от 1 до 16777216. Вероятность подключения светильников с одинаковыми адресами минимален и составляет один случай из 1 из 266144.

Процесс инициализации заключается в следующем:

• от контроллера дважды передается широковещательная команда INITIALISE (0b1010010100000000) с интервалом не более 100мс, которая переводит все светильники в режим инициализации;
• от контроллера дважды передается широковещательная команда RANDOMISE (0b1010011100000000) с интервалом не более 100мс, после которой все светильники присваивают себе новый случайный адрес;
• от контроллера передается значение случайного адреса (24бит) тремя сообщениями по 8 бит (0b10110001HHHHHHHH, 0b10110011MMMMMMMM, 0b10110101LLLLLLLL);
• от контроллера передается широковещательная команда COMPARE (0b1010100100000000);
• если контроллер фиксирует ответное сообщение, значит есть светильники с меньшими адресами; таким образом запрашиваемый адрес снижается до тех пор, пока светильники перестанут отвечать;
• если ответ от светильника не был получен, адрес увеличивается на одну единицу и таким образом определяется светильник с наименьшим случайным адресом;
• после определения адреса светильника контроллер задает светильнику короткий адрес (0b10110111AAAAAAAA) и посылает команду WITHRAW (0b1010101100000000), которая исключает светильник из процесса поиска;
• далее контроллер переходит к поиску следующего светильника с большим случайным адресом;
• после завершения процесса инициализации контроллер посылает команду TERMINATE (0b1010000100000000), и светильники выходят из режима инициализации.

Источник

Управление освещением по протоколу DALI

В разработке протокола DALI «Digital Addressable Lighting Interface» (цифровой адресуемый интерфейс освещения) приняли участие ведущие производители светотехнического оборудования, Osram, Philips, Tridonic, Trilux, Helvar.

История разработки протокола DALI

Протокол DALI разработали для замены аналогового стандарта 1-10V и цифрового протокола DSI «Digital Serial Interface». Работа над протоколом началась в 1998 году, а уже с 1999 года появились первые DALI-устройства.

В 2002 году DALI был зарегистрирован как международный стандарт. Он быстро приобрел популярность, а 2011 году доля устройств DALI для управления освещением на рынке Европы приблизилась к 55%.

DALI соответствует стандарту IEC 60929. Он открытый, любой производитель может выпускать в соответствии с ним свою продукцию.

Система управления освещением DALI

Протокол DALI применяется для управления освещением и силовыми нагрузками. Одно из важных преимуществ протокола DALI – это возможность его интеграции с верхними уровнями диспетчеризации зданий, таких как BACNet, KNX/EIB и другими.

Для интеграции используются специальные шлюзы между системами для получения двусторонней связи и полноценного управления с той и другой стороны. Система управления может быть самостоятельным элементом управления или входить в общую систему автоматизации здания (BMS).

Для решения определенных задач, в системе могут быть задействованы устройства в самых разных комбинациях — датчики присутствия, датчики освещенности, релейные модули DALI, DALI-роутеры, блоки питания DALI, кнопочные интерфейсы, и другие устройства.

Технические характеристики системы DALI:

• Напряжение шины DALI: 9.5 – 22.4 V
• Блок питания DALI: макс. 250мА.
• Скорость передачи данных: 1200 бит/с
• Максимальная длина шины DALI: 300м. (1,5 мм2 провода)
• Максимальное количество устройств, подключенных к одной шине DALI: 64 шт.
• Количество групп: 16 групп могут быть сконфигурированы на одной линии DALI
• Количество сцен: до 16 сцен могут быть сконфигурированы в системе DALI
• Прокладку шины DALI можно вести в одном коробе с силовым проводом или использовать один кабель с необходимым количеством жил
• Для прокладки шины DALI не требуется соблюдения полярности и специальной топологии проводки, соединения можно производить по всем известным типам — звезда, последовательное и комбинированное соединение.
• Двусторонняя связь позволяет получать информацию статуса балласта или драйвера DALI, а также состояние светильника (включен/выключен), уровень яркости светильника (при диммировании), состояние ламп и балластов светильников и т.д

Для управления системой используются команды состоящие из адреса устройства и кода действия. Команды могут быть:

• индивидуальные — их посылают устройству с конкретным адресом;
• групповые — отрабатывают устройства, входящие в определенную группу;
• широковещательные — выполняют все устройства находящиеся на одной линии;
• команды световых сцен. Их выполняют те устройства, у которых в памяти записан код посылаемой сцены;
• команды состояния прибора. Получив такую команду, устройство передает свое состояние: включено/выключено, исправно/неисправно, степень освещенности и другие.

В системе несколько устройств могут иметь одинаковый адрес. В случае поступления в линию команды с таким адресом её выполняют все устройства имеющие этот адрес.

DALI решения B.E.G.

• DALI Compact — автономное решение (Broadcast)
• DALI System single room — решение для одного помещения (Addresses)
• DALI System multi-room — решение для нескольких помещений (Addresses)
• DALI System building solution — решение для автоматизации здания (Addresses)

Давайте разберемся в каждом решении отдельно…

DALI Compact — удобное локальное управление освещением в небольших и средних проектах

Автономное решение DALI Compact — это ряд продуктов, которые сочетают в себе всё самое необходимое для локального управления освещением: DALI блок питания, ручное управление с кнопочных выключателей, реле и контроллер. Оборудование может быстро быть введено в эксплуатацию благодаря широковещательной передачи данных (broadcast) и предустановленным заводским настройкам.

Если у вас небольшой или средний проект, где необходимо управлять DALI светильниками в зависимости от присутствия и текущей освещенности, без дальнейшей диспетчеризации, тогда это решение гарантированно подойдет.

• Автономное решение для малых и средних проектов с простые требования
• Широковещательные команды управления — Broadcast
• Всё необходимое для управления в одном корпусе устройства, встроенный монтаж
• Быстрота ввода в эксплуатацию благодаря заводским настройкам (500 люкс, 10 мин)
• Программирование производится с помощью потенциометров на устройстве, с пульта ДУ или приложения для смартфонов.
• Недорогое расширение области обнаружения с помощью Slave устройств.

DALI System — масштабируемая система для сбалансированного и скоординированного управления освещением в любом типе проекта или здания

Оборудование масштабируемой системы «DALI System» подразделяется на разные подгруппы и в зависимости от конкретных задач, конфигурация оборудования в них может состоять из разных устройств. «DALI System » включает в себя все необходимые устройства для автоматизации освещения всего здания — блок питания и контроллер DALI, DALI-роутер, датчики присутствия DALI, DALI-реле и кнопочный интерфейс DALI.

В дополнение к возможностям адресации и принципу мультимастер, устройства могут быть и приемниками и передатчиками, преимущество данной системы – это масштабируемость, от отдельных комнат до управления всем зданием по шине DALI.

Настройка параметров доступна через USB, Ethernet, LAN, Wi-Fi или Bluetooth. «DALI System» позволяет проектировщикам увеличить эффективность в процессе проектирования и уменьшить затраты инсталяторов во время монтажа оборудования.

DALI System single room:

• Маленькие или средние помещения
• Ввод в эксплуатацию без подключения проводов с помощью Bluetooth
• Функция «направляющего освещения» кросс-группа синхронизации
• Блок питания DALI 100 мА может управлять 25 устройствами DALI от любого производителя и до 6-ти управляющих устройств DALI B.E.G. (мультидатчики и кнопочные интерфейсы DALI)
• B.E.G. Модуль реле (DALI устройство) может отключить электронные балласты от сети в режиме ожидания

DALI System multi-room:

• Небольшие здания, склады, офисы с открытой планировкой, многоэтажные офисы, лестничные клетки и т.д.
• Ввод в эксплуатацию с помощью программного обеспечения для Windows, через DALI источник питания с встроенным интерфейсом USB
• Адресация до 64 устройств, формирование до 16 групп и конфигурация до 16 сцен.
• Функция ”направляющего освещения” – синхронизация по группам
• Блок питания DALI 210 мА осуществляет питание для всех устройств DALI, в том числе восьми B.E.G. мультидатчиков

DALI System building solution:

• Multi-room solution (решение для нескольких помещений) + B.E.G. DALI-роутер = Решение для автоматизации всего здания
• Ввод в эксплуатацию через LAN / Ethernet
• До 100 DALI-роутеров, каждый из которых имеет 4 встроенных USB-интерфейса (возможно 400 линий DALI)
• Централизованное управление для всей системы освещения, в том числе и аварийного освещения
• E-mail уведомления если, например, светильник вышел из строя
• Функция ”направляющего освещения PLUS”: cинхронизация по группам, а также по линиям

Применение стандарта DALI позволяет создать гибкую систему управления освещением. Принадлежность устройств к группам и назначение им сценариев выполняется программно. Это значительно упрощает проектирование системы.

Кроме того, можно без больших затрат изменять конфигурацию системы при ремонтных работах, реконструкции или расширении в здании. Систему управления освещением DALI можно проектировать независимо от электрических сетей системы освещения.

Наличие в устройствах собственной энергонезависимой памяти делает систему устойчивой в аварийных ситуациях. При временном пропадании электропитания она быстро восстанавливает свою работоспособность.

По сравнению с другими системами управления освещением, монтаж и пусконаладочные работы системы DALI значительно проще. И в процессе наладки, и при эксплуатации диагностические команды позволяют быстро определить неисправный прибор.

Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропускать новые познавательные статьи о протоколах передачи данных.

Источник