LED中繼器總體設計

【摘 要】LED光源具有節能、環保、壽命長及可控制性高等優點，隨著現代亮化系統的進步，傳統光源正在逐漸被LED光源所取代。而隨著工藝技術的進步，LED控制系統的復雜程度也越來越高。在整個LED照明控制系統中，中繼器是其核心，其設計不僅對LED系統的正常運轉具有重要意義，同時對照明效果的正確實施也起到關鍵作用。本文對LED中繼器的設計方案進行了討論。

【關鍵詞】LED系統；中繼控制

1.LED智能調光控制系統的總體設計依據功能劃分為四個部分

第一個部分為調光控制應用系統，該系統將安裝在PC主機上，可選擇通過互聯網或者手機網絡與中繼器通信。通過此軟件集中遠程控制LED燈具。

第二個部分為中繼控制臺，該系統沒有界面，通過以太網或無線方式實現與外界通信。一個中繼控制臺控制多臺LED電控器，通過串口RS485與電控器連接進行通信，實現控制LED燈的可調光功能。中繼控制臺自己本身要集成輸入設備，如按鈕、開關或旋鈕之類的，目的為了在調試時沒有上層通信的情況下實現本地調光。

第三個部分為LED電源控制器，該控制器為受控端，前兩部分為控制端，該控制器已具備調光、光衰檢測、電流檢測、電壓檢測等功能，能接收上位機的命令判定自身是否需要調整光亮度、或者進行電流電壓檢測。

第四部分為軟件的設計：調光控制應用軟件控制多個中繼控制臺，中繼控制臺下控制一組可有多達400個LED電源控制器，調光應用軟件應該具備的基本功能有以下幾點：初始化；九級調光；燈具檢測；光模式；故障警報；調光記錄/操作記錄查看；故障記錄查看；燈具位置變更；應急狀態設置。

2.詳細設計

通信模式切換：本系統中，中繼器最是中轉站，因此，每個功能基本都圍繞中繼器來說明。首先需要初始化：中繼控制臺沒有人機界面，初始化的過程就是給中繼控制和設備輸入IP地址和給出設備號，設備號為電源控制器的設備ID號，為4個字節，每個中繼控制臺根據設備號范圍，逐個將設備號同時詢問本組400個LED電控器，符合的電控器將應答，則中繼控制臺記錄電控器設備號。通過以上方式，每個控制臺都可得到自己本組的所有電控器的設備號，數據記錄在本地，并將數據上傳到上層應用軟件。應用軟件列出指定中繼控制臺所管轄組的LED電控器設備號的列表，并能夠打印出來，供工作人員跟蹤電控器所處位置，并為其編上邏輯地址，然后手動錄入到系統，邏輯地址設備號對應信息數據仍存儲在中繼控制臺上。

調光軟件界面應顯示可九級調光功能，具體由操作員通過應用軟件向中繼控制臺發送調光級別命令，中繼控制臺接收到命令后，統一向下屬幾百個LED電源控制器發送調光命令，每個中繼控制臺下的LED燈為一組，每組的亮度級別相同。每個中繼控制臺都有一個IP地址，中繼控制臺與PC主機組成局域網，每個調光命令都向指定的中級控制臺發出。燈具檢測功能，指遠程通過應用軟件選擇所有或任意一個中繼控制臺下的任意一盞LED燈檢測，可檢測電流是否正常、電壓是否正常、光衰是否正常、九級調光是否正常，檢測到燈具故障時可報警。能夠設定定期巡檢的時間間隔，定期對每個燈具巡檢，檢測到燈具故障時可報警。調光模式有定時調光和即時調光兩種，即時調光指的是上面的九級調光，由操作員選擇對某組（中級控制臺）LED燈調光或者具體某個的LED燈調光。定時調光，指按照設定好的時間段對應的亮度級別進行調光。把一天分為若干個時間段（具體分多少段，何時到何時為一個短，最好可以讓用戶自定義），然后為每個時間段設置一個亮度級別，并將這個設置存儲到中級控制臺上，中繼控制臺判斷調光模式如果為定時調光，則使用此設置進行調光，由此中繼控制臺上必須有計時器，硬件上，中繼控制臺就需要有電子。中繼器故障：調光控制應用系統軟件要隨時向每個中繼器聯系，如果有一個中繼器在3分鐘之內沒有響應，而其他中繼器有響應，則認為該中繼器故障。如果調光控制軟件無法與任何一個中繼器聯系，而通過無線網絡能夠與中繼器通信，則判定該段線路發生故障，系統故障報警。一種是LED燈無響應故障（此故障可能是線路問題，也可能是電控器問題），故障是由中繼器和各個電控器間不斷詢問應答時發現的故障，當詢問到某個電控器無響應時，則連續四次詢問，如果連續無響應則記錄，并詢問其他電控器，如果其他電控器有應答時，判定LED燈無響應故障。調光記錄/操作記錄查看：調光記錄是存儲在中繼器上的，查看時要從中繼器調。此記錄包括調光模式的改變操作、手動調光的操作、定時調光、燈具檢測/巡檢的操作。即中繼器記錄了何時將調光模式從何種模式更改為何種模式；何時調整了哪盞燈的光亮度從幾級到幾級；何時對哪盞燈具做何種檢測，檢測結果如何。故障記錄查看：前面故障報警功能中已說明此類信息是記錄在中繼控制臺上的，用戶需要時，從中繼控制臺中調出故障信息供查看。此信息記錄的是何時哪臺電源燈具設備出了何種故障

燈具位置變更：一般情況下，是不會輕易移動燈具位置的，所以燈具位置變更指的不是燈具移動了位置，而是指更換了燈具，需要將更換燈具的位置即邏輯地址寫入新的電控器里。中繼器也同時將該邏輯地址對應的設備號更改為新的設備號。應急響應，當發生意外事件如火警、交通事故，總控制臺通過這個設置可以通過中繼向所有受控端發送應急響應信號，將亮度調至100%的最高亮度，直到中繼控制臺收到恢復信號，受控端重新受控。通信模式切換，即以上所說的有線通信和無線通信方案間的切換，系統中應提供通信方案間的靈活切換功能。調光控制應用軟件只是利用友好的人機交互界面通過網絡遠程控制中繼器來實現對LED燈的調控，事實上中繼控制臺才是真正控制LED電控器的控制端。中繼控制臺可能受各種干擾造成死機，而總控室距離實際事發地點可能相隔幾十公里甚至更遠，希望能夠由中繼控制臺系統自己判斷系統是否死機，一旦判斷出死機，則立即重啟。要求中繼從啟動到系統能夠運行的時間不能超過1分鐘，因為如果超過1分鐘可能被上層軟件判定為中繼器故障。以上很多地方都提到中繼器需要有的存儲功能，中繼器是主要信息的存儲區，中繼器需存儲本地控制下的電控器相關的所有信息。包括下屬電控器的設備號（物理地址）及對應的邏輯地址、對下屬電控器的操作信息，包括調光、檢測、故障信息、當前中繼器下屬電控器的亮度級別等。本地控制中繼器的本地控制應具有4種模式、9級調光。九級調光，是指中繼器處于就地控制模式時，按下調光的按鈕或旋鈕就可以控制整組電控器的亮度級別。四種模式指的是：

（1）遠程控制模式；（2）就地控制模式；（3）自演模式；（4）關閉模式。前面兩種模式從字面上就可以了解，遠程控制模式是指中繼器接受遠程控制室的控制。就地控制模式指的是僅接受本地控制，可以使用九級調光按鈕或旋鈕控制整組電控器的亮度級別。自演模式，指的是當中繼器選擇此模式時，向下屬所有電控器發送命令，使LED燈自動進行1到9級的亮度循環變換。關閉模式，指的是中繼器僅受遠程控制，第二種和第三種模式都不再起作用。這里要說明的一點是，第一種模式和第四種模式似乎很相像，其實區別在于，第一種模式僅表明接受遠程控制，也就是說，第一種模式的狀態下，中繼器既接受遠程控制信號，也接受本地控制信號。而第四種模式表明中繼器僅接受遠程控制信號。

3.前提和條件

斷電：中繼控制臺應有斷電存儲功能，斷電后，存儲在中繼控制臺上的信息必須保留，同時保留下位終端機在斷電前執行的最后一次命令，以便重新通電后能將下位終端LED電源的狀態調整到斷電前的狀態。

應急響應：當接收到應急信號時，中繼進入應急狀態，不受遠程控制，統一將LED電源燈的亮度調整到最亮，不處理其（下轉第336頁）（上接第319頁）它任何命令，直到接收到恢復信號將中繼控制臺的狀態調整回常態。斷網：當中繼器超過10分鐘沒有接收到上層軟件發送的信息，則自動與上層軟件聯系，當超過4次無法聯系時，即假定傳輸故障，中繼器進入不受遠程控狀態，此時不再接受遠程控制命令，直到手動將中繼器調整回遠程控制狀態（這里需要考慮是否可以接受遠程信號恢復到正常狀態）。中繼器故障：調光控制應用系統軟件要定時向每個中繼器聯系，如果有一個中繼器在5次聯系之內沒有響應，而其他中繼器有響應，則認為該中繼器故障。系統報故障警報。遠程連接線路故障：如果調光控制軟件無法與任何一個中繼器聯系，而通過無線網絡能夠與中繼器通信，則判定該段線路發生故障，系統故障報警。LED電源故障：中繼控制臺對下位機發送的命令4次不成功后，則判定為故障，系統故障報警。

4.接口

有線局域網通信：上位PC機命令通過TCP/IP中的協議進行網絡通信，中繼控制臺通過RJ45口接收網絡信號。無線手機網絡通信，上位PC機命令通過手機網絡與中繼器通信，中繼控制臺應具備信號接收模塊。RS485串口通信，中繼與下位電控器通過串口RS485通信，下帶多個節點。串口參數：9600，8個數據位，1個起始位，1個停止位，無校驗。 [科]