基于MCGS組態智能照明控制系統的實現

張朝蘭，姜孝均，楊維波

（貴州航天職業技術學院，貴州遵義， 563000）

0 引言

現采用MCGS組態智能照明控制系統，可以按預先設定的若干工作場景進行工作，也可以通過編程隨意改變各區域的光照度，以適應各種場合的場景要求[2]。組態界面分為組態畫圖編輯模式和畫面運行模式。組態畫面編輯模式下對控件的數據屬性和樣式屬性進行編輯修改[3]。文章介紹了基于MCGS組態智能照明控制系統的具體實現過程，該系統功能齊全，操作簡單，讓用戶獲得更好的體驗。

1 MCGS組態智能照明控制系統特點

（1）智能化的控制方式

MCGS組態與VisTools模塊編程軟件實現一種智能照明系統控制，系統設有自動/手動轉換開關，以便必要時對各燈組的開、關進行手動操作，可接入各種傳感器對燈光自動控制，實現人來燈亮，人走燈滅；實現根據室外光線強度自動調節室內燈具亮度；也可以根據時間控制要求，實現上下班或是使用需求設定固定時間段自動開關；實現定時合斷功能，若要實現場景預設、亮度調節，軟啟動軟關斷等功能。

（2）自動調光，充分利用自然光，節約電能

MCGS組態控制照明系統可實現單點、多點、區域、場景設置、定時開關、亮度手自動調節多種照明控制功能，根據室外光線強弱，與光線感應器的設定值比較來自動調節，最大限度地利用自然光，達到節能的目的。

（3）軟件編程 交互性強

此系統使用MCGS組態與VisTools模塊編程軟件實現智能照明管理，采用軟啟動的方式，它根據用戶設定時間需求和外界環境的變化，只需修改軟件設置參數，而非改造線路，就可以調整照明控制模式；另系統采用7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率為800×480）HMI-X70觸摸屏，利用MCGS軟件，制作組態畫面下載到觸摸屏界面中，實現MCGS組態控制照明系統的。

（4）線路簡單，易于安裝維護

安裝便捷，安裝方便，易于維護，節省大截面線材消耗量，智能照明系統電源線與通信線采用一根不同顏色的兩芯屏蔽雙絞線連接，用總線將系統中的各個輸入、輸出和系統元件連接起來，大截面的負載線纜從輸出單元的輸出端直接接到照明燈具或其他用電負載上，而無須經過智能開關。

2 MCGS組態智能照明控制系統整體設計

組態畫面編輯要實現對畫布的保存及控件的編輯，MCGS組態控制照明系統是利用VisTools模塊編程與MCGS共建組態畫面，再利用上位PC、網關BR50、智能照明模塊BCXH816、智能面板開關、人體感應器等組成以太網，網絡層10/100M高速以太網，現場控制層 BACnet MS/TP總線架構。可實現觸摸屏現場控制任意回路的開和斷和手動操作；可接入各種傳感器對燈光自動控制；根據上下班或使用需求控制任意回路在固定時間段內自動開斷。實現定時軟啟動、軟關斷的功能，可控制任一回路，整體設計如圖1所示。

圖1 整體設計圖

3 智能照明系統的實現

接好物理設備，上電排查，上電前先排查線路，把220V與24V分別斷開查電，把24V的斷開通220V電，看24V插孔是否有感應220V的電壓，看感應電壓是否超過10V，是否安全，是否干擾電壓過大。其次設備供電，BR50電源輸入端接入AC/DC24V，BCX-H816，BLC-621電源輸入端接入AV220V；觸摸屏與BCX-H816、BR50的電源是否是AC/DC24V，觀看相應的指示燈是否點亮。通燈測試面板所有按鍵是否正常，手動撥動開關控制燈具是否正常，觀察觸摸屏是否通電，見圖2。

圖2 智能照明控制系統整體流程圖

■3.1 BCX系列智能照明設備與軟件VisTools的連接

（1）首先是準備工作，BCX-H816的撥碼地址撥為1，MAC地址為1，BCX-H1216撥碼地址撥為2，MAC地址為2。連接通訊線，網關BR50與BCX設備通過通訊線連接，確保BR50為通訊線起始端，通訊線以手拉手方式連接到三個BCX設備的DA+/DA-，且需保證正接正、負接負；給設備供電與聯網，BR50電源輸入端接入AC/DC24V，BCX-H816、BCX-H1216、BCX-H816M8，BLC-621電源輸入端接入AV220V，將BR50的網口通過直連網線連接到安裝有VisTools的PC上，BR50的初始IP地址為192.168.1.200，所以應設置PC與之對接的網口IP地址為192.168.1.X（X為非200的任意值）。

（2）打開VisTools→選擇協議→bacnet協議，點擊“掃描”即可在設備掃描窗口顯示所有連接到的BR50和BCX設備；我們需通過“修改設備號”窗口修改每個BCX的設備號為獨有標識（必須為四位數字），依次修改BCX-H816的設備號為2101，BCX-H1216的設備號為2102，BCX-H816M8的設備號為2103等，見圖3。

圖3 修改設備號

（3）bacnet協議→變量表，在彈出的變量表窗口→設備號中輸入2101/2102/2103（設備號可在掃描窗口中讀出），點擊“連接”，即可讀出該設備的變量值。其中I/O變量為設備的硬件點，AV/BV為設備的內部點，供編寫邏輯或放置內存變量使用。

■3.2 觸摸屏HMI-TPCX70與BCX816的連接

將觸摸屏HMI-TPCX70串口協議為標準的modbus master協議，電源接口接入DC24V，其次是將BR50電源輸入端接入ADC24V，BCX-H816M8電源輸入端接入AV220V電壓，BR50的MS/TP接口通過通訊線接到BCXH816M8的D+/D-，且正接正，負接負，再設置BCXH816M8的通訊口為modbus slave協議。因為BCX設備的通訊口默認協議為S-Bus，且波特率默認為76800bps，這種協議可以接按鍵、通訊型人感等設備，所以要連接觸摸屏，需修改該通訊口協議為modbus slave。

■3.3 智能面板與BCX 設備的連接

（1）接線端口、供電與數據端口，任意接一組即可，兩組信號內部互通，兩組電源內部互通，在接入多個按鍵面板時方便接線。面板供電：照明模塊 A+/B-旁邊有一組輸出 DC12V 電源，接入到智能面板DC12V和GND，即可實現對面板的供電。連接通訊線，智能面板上任意一組 D+/D-通過導線接到 BCX 模塊的 A+/B-，且正接正，負接負。

（2）通過 VisTools 讀取智能面板的鍵值

智能面板鍵值在 BCX 設備的 AV80 中以瞬時值方式顯示。所以一般情況下我們看不到讀上來的鍵值，需借用邏輯程序將 AV80 的值讀到其他空閑的 AV 中以狀態值保存下來。邏輯程序可參考如下：將 AV80 的鍵值傳送到 AV60 進行狀態顯示。

（3）人體感應器與BCX設備的連接

人感的電源 DC12V 接到 BCX 設備的 DC12V 輸出端，OUT 和 GND分別接到 BCX 設備的 IN0 和 GND。設置BCX設備的IN0為干接點信號，即板子上的小滑片撥到1狀態，然后在VisTools中配置IN0為0~10V狀態；退出端口配置，點擊文件-->保存，保存為邏輯程序文件。此時可實現在感應到人時，BI0變為ON，未感應到人時BI0為OFF。

4 MCGS組態軟件

MCGS是一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件。MCGS有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，MCGS組態軟件由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成。可實現實時性與并行處理， 它是一種“面向窗口”的設計方法，可視性和可操作性較強。功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點，以窗口為單位，構造用戶運行系統的圖形界面，使得MCGS的組態工作既簡單直觀，又靈活多變。設備窗口是MCGS嵌入版系統與外部設備聯系的媒介，用戶窗口實現了數據和流程的“可視化”，實時數據庫是MCGS嵌入版系統的核心，便于文件的配置、器件管理、通訊設置、變量表定義，完成軟件的下載安裝。

■4.1 組態設計過程

（1）在安裝有MCGSE組態軟件的PC上，打開該軟件建立組態畫面。打開MCGS組態環境，新建名為“X回路燈控智能照明”工程。定義變量本工程需要對“燈的照明狀態”、“手動開關”及“開燈時間”、“關燈時間”“調光照明控制”進行變量設置，類型分別為字符型和開關型。

（2）在新建窗口-->設備窗口中，雙擊“設備窗口”彈出“設備組態：設備窗口”。在“設備工具箱”中雙擊“通用串口父設備”和“莫迪康ModbusRTU”。雙擊“通用串口父設備”彈出設置窗口，在此可設置觸摸屏通訊串口的波特率、數據位、停止位、奇偶校驗位等參數，此參數需跟所連BCX設備通訊口參數保持一致。BCX的modbus口波特率已設置為9600，其他參數默認為8/1/無檢驗，見圖4。

圖4 設備通道變量設置

（3）雙擊“設備--莫迪康ModbusRTU”彈出“設備編輯窗口”，在此界面可設置設備端屬性，并可通過“增加設備通道”添加BCX-H816的點位，協議類型、數據類型、變量及通道地址等。

（4）雙擊新建的“窗口0”,打開動畫組態窗口和工具箱，在工具箱中選中“A”工具，在窗口中拖動鼠標，可添加標簽到組態畫面中，雙擊該標簽打開屬性設置窗口，分別設置“屬性”、“擴展屬性”、“顯示輸出”和“按鈕輸入”，分別建立變量，并與組態畫面綁定，見圖5。

圖5 MCGS組態畫面

（5）在MCGS組態畫面上綁定與設備窗口建立的對應變量。

（6）保存組態畫面后，下載到觸摸屏中，下載過程有多種，最簡單是用U盤進行下載，制作U盤功能包，按此步驟制作完成后，將U盤插到觸摸屏的USB口，觸摸屏即可自動識別U盤的組態并提示下載。

■4.2 利用VisTools編寫模塊程序

（1）設定變量：利用系統定義AV150-AV155，AV153為周時間變量，設定AV0/AV1/AV2/AV3為周一至周五上班時間設置開燈時間與關燈時間。設定AV4/AV5/AV6/AV7為每周六、周日不上班時的開燈時間與關燈時間，四路照明BO0,BO1,BO2,BO3模擬不同場景的照明回路，BV3實現在規定的時間段內自動開斷。BV7BV11BV15BV19實現手動開關，分別控制四路輸出，見模塊編程圖6。

圖6 模塊編程圖

（2）完成指定模塊的文件下載，輸入已修改后的設備號，下載即可。

（3）通訊設置、變量表定義

打開bacnet協議-->變量表，在彈出的變量表窗口--->設備號中輸入2101/2102/2103，點擊“連接”，即可讀出該設備的變量值。

（4）通信協議匹配：當為modbus通訊時：RS485,9600bps，8個數據位，1個停止位，無校驗；默認地址=撥碼地址+1，觸摸屏的協議是modbus，而照明模塊是H-BUS協議，它們之間進行通信協議匹配。

5 總結

該智能照明控制系統是用MCGS組態軟件和VisTools模塊編程軟件來實現的，MCGS組態軟件交互性好、易操作、以窗口為單位，便于構造系統的圖形界面，具有場景預設、亮度調節、定時、時序控制及軟啟動、軟關斷的功能。在教學實踐可真切體會到物聯網、通信技術參數、電氣控制設備參數之間協調融通，便于知行合一，為學生在今后工作中打下堅實的基礎，不足之處是參數變量太多，模塊間變量設置較多。