潔凈廠房智能照明控制系統(tǒng)研制

徐森+薛金超+林育凡

摘 要：根據(jù)潔凈廠房的特殊結(jié)構(gòu)以及各潔凈室對(duì)照明光源的特殊要求，設(shè)計(jì)了一套智能照明控制系統(tǒng)。采用該控制系統(tǒng)可以有效的提高工作效率、節(jié)約能源、提高廠區(qū)安全、實(shí)現(xiàn)快速巡檢、遠(yuǎn)程操作、照明燈具故障預(yù)報(bào)等功能；具有良好的實(shí)用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：潔凈廠房；嵌入式系統(tǒng)；照明控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.159

0 引言

微電子、生物制藥、手術(shù)醫(yī)療、精密儀器制造等企業(yè)所用的潔凈廠房一般均由多個(gè)潔凈室組成，人員流動(dòng)路線復(fù)雜，出入通道迂回；人員進(jìn)出潔凈廠房時(shí)需要有自凈時(shí)間，耗時(shí)較長(zhǎng)；潔凈廠房大多為無(wú)窗廠房，加上各潔凈室對(duì)照明的特殊要求，所以潔凈廠房的照明功率較大；有些潔凈室具有保密要求，不希望無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。目前，潔凈廠房?jī)?nèi)對(duì)照明的控制方式仍采用傳統(tǒng)的就地控制方法，也就是各照明單元由本地的開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)、關(guān)控制。這就存在以下幾個(gè)不足：

（1）有些潔凈室需要有預(yù)開(kāi)照明要求，傳統(tǒng)控制方法需要就地開(kāi)照明后，然后等待，工作效率較低；

（2）人員進(jìn)、出潔凈廠房時(shí)，不能預(yù)開(kāi)、后關(guān)通道照明，對(duì)人員進(jìn)出帶來(lái)不便；

（3）根據(jù)安全、節(jié)能規(guī)范要求，值班人員需要在職工下班后對(duì)各潔凈室的照明關(guān)閉情況進(jìn)行巡檢，由于潔凈廠房的特殊結(jié)構(gòu)、以及有些潔凈室的保密要求，這一巡檢過(guò)程不但耗時(shí)耗力，且不符合保密要求。

本文根據(jù)潔凈廠房的特點(diǎn)和各潔凈房間對(duì)照明光源的不同要求，設(shè)計(jì)了一套基于遠(yuǎn)程的集中照明控制系統(tǒng)，解決了以上不足之處。

1 智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成原理

智能照明控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。通過(guò)該控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)潔凈廠房?jī)?nèi)的所有照明設(shè)施實(shí)現(xiàn)如下控制：

（1）照明集中控制臺(tái)通過(guò)鍵盤輸入開(kāi)、關(guān)指令，并通過(guò)RS485通訊線傳送給各照明控制終端，各照明控制終端通過(guò)繼電器對(duì)照明燈具實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)控制，并將燈具的開(kāi)、關(guān)的狀態(tài)返回給照明集中控制臺(tái)；

（2）各照明控制終端通過(guò)檢測(cè)流過(guò)繼電器觸點(diǎn)的電流判斷燈具是否出現(xiàn)故障。如果繼電器閉合，但沒(méi)有檢測(cè)到電流，說(shuō)明燈具故障，故障信息通過(guò)RS485通訊線返回給照明集中控制臺(tái)；

（3）照明集中控制臺(tái)輸入開(kāi)、關(guān)指令時(shí)，液晶顯示屏同步顯示輸入的信息，并同步顯示所控制燈具的控制結(jié)果；

（4）照明集中控制臺(tái)的指示燈和各照明燈具的開(kāi)、關(guān)、故障狀態(tài)同步，指示燈不亮為關(guān)狀態(tài)、指示燈亮為開(kāi)狀態(tài)、指示燈閃爍為故障狀態(tài)。

2 智能照明控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

本智能照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。各模塊功能為：

（1）主控制板（CPU）：包括微處理器、RS485通訊電路、液晶顯示控制電路、指示燈控制電路、鍵盤控制電路、電源等；

（2）液晶顯示：鍵盤輸入命令及操作結(jié)果顯示；

（3）指示燈區(qū)：顯示各照明燈具的狀態(tài)，包括開(kāi)燈狀態(tài)、關(guān)燈狀態(tài)、故障狀態(tài)；

（4）照明控制終端：每組燈具安裝一套，包含微處理器、RS485通訊電路、燈具故障檢測(cè)電路、燈具開(kāi)關(guān)控制電路、電源變換等；

（5）雙絞線：其中4根作為24V直流電源線，用以給各終端供電；2根作為RS485通訊線；另外2根備用；

（6）繼電器觸點(diǎn)：由照明控制終端上的繼電器提供，用以控制燈具的開(kāi)關(guān)；

（7）電流檢測(cè)：用以檢測(cè)燈具電流。如果繼電器觸點(diǎn)閉合，當(dāng)檢測(cè)到流過(guò)燈具組的電流偏離設(shè)定值較多時(shí)，說(shuō)明燈具組中有部分燈具或全部燈具電路故障。

根據(jù)潔凈廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且進(jìn)入廠房時(shí)需要自凈時(shí)間，值班人員如果巡查每個(gè)潔凈房間耗時(shí)較長(zhǎng)；潔凈室照明功率較大，房間無(wú)人時(shí)需要確保照明關(guān)閉；以及個(gè)別潔凈室具有保密要求，不希望值班人員進(jìn)入的特點(diǎn)，該控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)潔凈廠房?jī)?nèi)照明實(shí)現(xiàn)集中控制，解決了傳統(tǒng)的就地控制照明的一系列問(wèn)題。方案的具體實(shí)施方法如下：

（1）將潔凈廠房?jī)?nèi)的燈具組編號(hào)為1，2，…，N，通過(guò)鍵盤操作區(qū)輸入相應(yīng)燈具組編號(hào)以及開(kāi)關(guān)指令，主控制板上的微處理器將指令通過(guò)雙絞線發(fā)送給相應(yīng)燈具組的照明控制終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)燈具組的開(kāi)關(guān)控制；液晶屏顯示鍵盤操作的實(shí)時(shí)指令；

（2）指示燈區(qū)有和燈具組相同數(shù)量的LED指示燈，且編號(hào)一一對(duì)應(yīng)。主控制板上的微處理器通過(guò)RS485通訊每20ms進(jìn)行一次輪巡，返回對(duì)應(yīng)照明燈具組的開(kāi)、關(guān)、故障狀態(tài)，LED指示燈常亮?xí)r表示相應(yīng)燈具組打開(kāi)；LED指示燈不亮?xí)r表示相應(yīng)燈具組關(guān)閉；LED指示燈閃爍時(shí)表示相應(yīng)燈具組可能有故障；

（3）照明控制終端實(shí)時(shí)檢測(cè)流過(guò)燈具組的電流，當(dāng)燈具組打開(kāi)，而檢測(cè)的電流小于設(shè)定電流值過(guò)多時(shí)，說(shuō)明燈具組中部分燈具不亮，部分燈具或其電路可能有故障；

（4）照明控制終端接收到開(kāi)關(guān)指令時(shí)，通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具組開(kāi)關(guān)控制；接收到輪巡指令時(shí)，將燈具的狀態(tài)返回，供指示燈區(qū)實(shí)現(xiàn)顯示。

3 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)潔凈廠房照明采用集中控制方法還沒(méi)有同類產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的就地控制方法相比，本智能照明控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以大大提高職工的工作效率；（2）有利于方便人員通行，提高安全因素；（3）可以使值班人員快速完成巡檢任務(wù)，方便可靠；（4）可以徹底避免了通宵燈現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、方便維護(hù)；（5）可以使值班人員對(duì)潔凈室照明實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，更符合保密要求；本照明控制系統(tǒng)成本較低，安裝方便，用戶接受度高，推廣容易，因此具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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