淺談智能照明系統(tǒng)在生物制藥車間的應(yīng)用與選型

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0.引言

   智能照明控制系統(tǒng)是*近幾年才從國(guó)外傳人我國(guó)的，有松下、菲利浦、奇勝等。它從集中控制著手,采用單片機(jī)作為控制單元，用2根24V的信號(hào)線實(shí)現(xiàn)照明控制。由于它具有許多普通照明控制所不具備的優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越多地應(yīng)用在廣場(chǎng)、碼頭、禮堂、廠房等大型場(chǎng)所。并以其*的性能逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和接受。筆者主要講述了松下四通智能二線制照明系統(tǒng)的基本理論和結(jié)構(gòu)，并介紹了該系統(tǒng)在生物制藥生產(chǎn)車間的實(shí)際應(yīng)用。

1.系統(tǒng)的組成

   該系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖1。它的核心為中*處理器,即CPU,由它控制若干個(gè)照明控制模塊，不同規(guī)格的系統(tǒng)可帶控制模塊的數(shù)量也不同，我們選擇的是16位的系統(tǒng)，即CPU可帶16個(gè)控制模塊。由模塊控制繼電器來(lái)決定某個(gè)回路燈具的點(diǎn)亮與熄滅。照明開(kāi)關(guān)為智能型地址碼開(kāi)關(guān)。

   該系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)的總線控制技術(shù)，總線標(biāo)準(zhǔn)為EIB即歐洲安裝總線標(biāo)準(zhǔn)，控制方式為Peer-Peer的方式即對(duì)等控制方式，不同于傳統(tǒng)的Master- Slave即主-從控制方式，總線是4芯屏蔽雙絞線，其中2芯為總線使用，另外2芯備用。所有元件均采用24VDC工作電源，24VDC供電與電信號(hào)復(fù)用總線。

   該系統(tǒng)是模塊化、全分散、對(duì)等的系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)器為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化的元件，采用標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌的安裝方式與CPU和控制模塊集中安裝在一個(gè)控制箱內(nèi)，地址碼開(kāi)關(guān)安裝在房間門口或走廊的合適部位。

2.系統(tǒng)的工作原理

    設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)不同的工藝需要,將照明系統(tǒng)分為若干個(gè)回路，并對(duì)每個(gè)回路進(jìn)行編碼，安裝時(shí)用手操器將編碼寫(xiě)人相應(yīng)的地址碼開(kāi)關(guān)。當(dāng)操作人員按動(dòng)該地址碼開(kāi)關(guān)后譯碼器得到指令譯碼后傳給CPUCPU經(jīng)過(guò)判斷給控制模塊發(fā)出指令來(lái)控制相應(yīng)回路照明器具的點(diǎn)亮與熄滅。對(duì)于同一個(gè)地址碼開(kāi)關(guān),寫(xiě)人不同的編碼，就能控制不同的回路。另外,該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)每一回路的定時(shí)關(guān)燈功能，其操作非常簡(jiǎn)單，由手操器將所要控制的時(shí)間寫(xiě)人到該回路的地址碼開(kāi)關(guān)。該回路的控制模式即為定時(shí)模式。定時(shí)模式如果使用得當(dāng)，將會(huì)節(jié)省大量的能源。

3.智能照明控制系統(tǒng)在生物制藥廠房的應(yīng)用

   生物制藥車間不同于一般的普通場(chǎng)所，它受生物制藥工藝所制約，具有潔凈度高、房間多、房間的照度不同等特點(diǎn)，因此，對(duì)照明控制系統(tǒng)的要求也高。過(guò)去所采用的普通照明控制系統(tǒng)線路復(fù)雜、能源消耗大，已不適合現(xiàn)代化生物制藥車間的要求。而采用智能照明控制系統(tǒng)則克服了上述的缺陷，具有以下優(yōu)點(diǎn):

3.1 節(jié)約能源

   本系統(tǒng)在使用中可根據(jù)不同的工藝要求，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)合不同時(shí)間的智能照明控制，充分利用照明燈具的組態(tài)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。在部分場(chǎng)合由于對(duì)照明燈具的點(diǎn)亮有具體的要求，而一般開(kāi)關(guān)由于本身控制的回路容量有限，無(wú)形中就造成了不必要的材料消耗。另一方面，由于其他原因忘記關(guān)燈而又沒(méi)右覺(jué)察到，這同樣會(huì)造成能源的浪費(fèi)。

   以一個(gè)面積為6000㎡的疫苗生產(chǎn)車間為例， GMP要求的人流通道為:一更→普通空調(diào)走廊→二更→10萬(wàn)級(jí)走腐→三更→萬(wàn)級(jí)走底→萬(wàn)級(jí)操作間。如果按照普通照明控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么工作人員要進(jìn)入萬(wàn)級(jí)操作間進(jìn)行工作，開(kāi)燈的順序如下:在更打開(kāi)空調(diào)走腐的照明，在二更打開(kāi)10萬(wàn)級(jí)走廊的照明，在三更打開(kāi)萬(wàn)級(jí)操作間的照明。這樣，當(dāng)操作者在操作間進(jìn)行操作時(shí)，身后走過(guò)的路線上的燈是打開(kāi)的。以10萬(wàn)級(jí)走廊為例，簡(jiǎn)單計(jì)算一下用電量:10萬(wàn)級(jí)走廊共有70套燈具共5600W每天按點(diǎn)亮4h計(jì)算，共耗電23kW/h1年按240d計(jì)將耗電5750kW/h。而采用本系統(tǒng)后，對(duì)走廊的燈具進(jìn)行分組，可根據(jù)不同的需要，決定點(diǎn)亮燈具的數(shù)*，而且點(diǎn)亮的時(shí)間可根據(jù)需要任意設(shè)定。這樣，走廊內(nèi)的照明燈具*多點(diǎn)亮1/3，而且每天點(diǎn)亮的時(shí)間*長(zhǎng)不超過(guò)1h每天*多耗電19kW/h1年的耗電量不過(guò)460kW/h，照此計(jì)算，10萬(wàn)級(jí)走廊可節(jié)能0.92。同時(shí)，由于燈具點(diǎn)亮?xí)r間短，從而大大降低了燈具的損耗，也就降低了成本。

   本系統(tǒng)可以根據(jù)工作需要對(duì)具體的照明需求進(jìn)行設(shè)定。例如，在一更二更三更的出口可安置紅外線感應(yīng)開(kāi)關(guān)，只要有人走動(dòng)，需要點(diǎn)亮的燈點(diǎn)亮，沒(méi)有人走動(dòng)時(shí)，延時(shí)(1min~2h自行設(shè)定)關(guān)燈;恒溫室為全封閉的房間，如果忘記關(guān)燈，很難被發(fā)現(xiàn)，會(huì)白白浪費(fèi)能源，可在恒溫室門口設(shè)延時(shí)開(kāi)關(guān)，操作人員進(jìn)入恒溫室時(shí)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，離開(kāi)時(shí)可以閉燈，如果忘記，自動(dòng)延時(shí)(1min~2h自行設(shè)定)關(guān)燈。同樣節(jié)省大量能源。

3.2 使用方便、安全、舒適

   本系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)上有照明指示,本室內(nèi)的照明情況在總控制室可一目了然地顯示出來(lái)，并可對(duì)其進(jìn)行自由編組控制，便于進(jìn)行管理。同時(shí)，由于所有的開(kāi)關(guān)均為24V安全電壓控制，使用安全、可靠。本系統(tǒng)的所有開(kāi)關(guān)均為嵌人壁板安裝，棄用突出的按鈕開(kāi)關(guān),非常適合在潔凈廠房?jī)?nèi)使用。

4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)概述

   ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

   適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

（2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

（4）開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有*減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

（5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

（6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0到100進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

（7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

（8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

（9）系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

（10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

（11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過(guò)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

（12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

參考文獻(xiàn)：

[1]趙冬.智能照明控制系統(tǒng)在生物制藥生產(chǎn)車間的應(yīng)用[J].中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué),2004(03):41-42.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版