- 電子鎮(zhèn)流器的常用調光控制方法
- 數字式可尋址照明調光接口標準
- DALI可調光照明控制軟件
- 通過照明節(jié)能，可節(jié)能達30%；
- 可方便的實現照明控制；
- 通過燈工作狀態(tài)和電子鎮(zhèn)流器的中央監(jiān)控可降低系統(tǒng)的維護費用
- 系統(tǒng)安裝簡單，使用元器件較模擬控制系統(tǒng)少，系統(tǒng)成本低
1電子鎮(zhèn)流器的常用調光控制方法
隨著計算機技術的發(fā)展，計算機技術和計算機網絡技術不斷滲透到各種電子產品中，使其性能指標得到了很大的提高。由于電子鎮(zhèn)流器具有節(jié)能，易于實現調光控制的優(yōu)點，在全世界得到了廣泛的應用。而照明計算機調光控制目前常用的控制方法有：DALI、DMX512、TCP/IP、各種不同的現場總線（如CAN、C-BUS、CC-LINK、歐洲安裝總線EIB等）。
利用TCP/IP控制協(xié)議組成的計算機調光控制系統(tǒng)具有技術成熟、使用方便、控制范圍寬和易于推廣的優(yōu)點，它在大型調光控制系統(tǒng)中應用具有較大的優(yōu)勢，但是成本較高，較為復雜。而DMX512控制協(xié)議在影視行業(yè)中應用較多，相對TCP/IP控制協(xié)議的控制能力和控制范圍要弱些。而DALI電子鎮(zhèn)流器調光控制協(xié)議是IEC929附錄E中針對熒光燈電子鎮(zhèn)流器的調光控制而專門提出的一種控制協(xié)議，使用較為簡單、方便，更為易于實現。
本文主要針對DALI控制協(xié)議和美國IR公司和Microchip公司合作開發(fā)推出的DALI電子鎮(zhèn)流器調光控制軟件的特點與使用加以介紹。
2數字式可尋址照明調光接口標準（DALI）
DALI由于具有開放性好，采用數字控制技術，采用DALI構成的可尋址數字調光控制系統(tǒng)，具有造價低、易于安裝、系統(tǒng)重構靈活，可以級聯（組成主/從控制系統(tǒng)）的特點，很適用于辦公樓、會議廳、音樂廳、倉庫、大學和住宅區(qū)等建筑的照明控制系統(tǒng)，和目前得到廣泛應用的建筑物管理系統(tǒng)（如EIB、LON、LUXMATE和BATIBUS）一起可為建筑物提供更為復雜、集成度更高的照明控制系統(tǒng)，目前已成為照明控制（電子鎮(zhèn)流器）的國際標準IEC929和歐洲照明控制（電子鎮(zhèn)流器）標準EN60929的一部分（附錄E），可以起到節(jié)能（節(jié)能可達30%）、環(huán)境保護的作用，得到了世界上主要電子鎮(zhèn)流器生產廠商的支持，得到了越來越廣泛的應用。
2.1采用DALI的原因
DALI是一種可尋址、用于熒光燈照明電子鎮(zhèn)流器控制的新工業(yè)標準協(xié)議，可引起照明工業(yè)的又一場革命。具有以下功能：
（1）通過照明節(jié)能，可節(jié)能達30%；
（2）可方便的實現照明控制；
（3）通過燈工作狀態(tài)和電子鎮(zhèn)流器的中央監(jiān)控可降低系統(tǒng)的維護費用；
（4）系統(tǒng)安裝簡單，使用元器件較模擬控制系統(tǒng)少，系統(tǒng)成本低；
（5）由于采用數字控制，DALI調光控制系統(tǒng)可實現對每只電子鎮(zhèn)流器的控制，而模擬控制系統(tǒng)只能實現對每組電子鎮(zhèn)流器的控制，所以DALI調光控制系統(tǒng)的靈活性很高；
（6）“即插即用”，各廠家產品的互換性、靈活性好；
（7）DALI為一開放控制系統(tǒng)，不同生產廠家生產的電子鎮(zhèn)流器均可接到DALI。
2.2DALI的開發(fā)背景
由于節(jié)能的需求在20世紀90年代歐洲開始進行數字式熒光燈照明控制系統(tǒng)的開發(fā)、研究，一些主要的照明生產企業(yè)提出了采用標準通信協(xié)議來加速群控照明節(jié)能產品的推廣使用。
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建筑師們也對照明群控通信協(xié)議和設備的兼容性非常關心，采用DALI以后可使不同照明設備廠家生產的產品（如控制系統(tǒng)、電子鎮(zhèn)流器、傳感器等產品）無縫的互連，系統(tǒng)連接可靠、方便，從而降低系統(tǒng)的開發(fā)、安裝、維護費用和風險，增加產品的適用范圍。
歐洲的主要電子鎮(zhèn)流器生產廠家（如Halvar、Hüco、Philips、Osram、Tridonic、Trilux和Vosslohschwabe）都紛紛加入到DALI標準的制定工作中。電子控制工作組（ECG）、（IEC929/EN60929）成立，開始起草照明標準，并形成歐洲標準草案，生成的DALI草案后來就成為歐洲電子鎮(zhèn)流器標準EN60929的附錄E部份的內容。
由于DALI是一種開放式的系統(tǒng)結構標準，利用它可實現不同廠家生產的電子鎮(zhèn)流器、調光控制設備、傳感器等構成一個照明控制系統(tǒng)，每個DALI控制系統(tǒng)可通過雙絞線連接最多64個電子鎮(zhèn)流器，而這個DALI控制系統(tǒng)又可以和另一個DALI控制系統(tǒng)級連構成更大控制范圍的控制中心，并且通過控制協(xié)議可確保每只燈和電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)信號反饋回DALI控制系統(tǒng)。
2.3關于DALI標準
每個DALI控制系統(tǒng)的控制范圍可達300米（最大250mA的驅動電流、2V的線路壓降）,每個DALI控制接口可用于一個中等規(guī)模的建筑物內，現DALI已成為一個大建筑物管理系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，通過網關或傳送器可實現雙向通信。
利用DALI可簡化系統(tǒng)的布線，每個照明裝置、控制電路、調光器或電子鎮(zhèn)流器只有一個供電輸入和數控輸入，由于每個照明裝置通過總線連接到了一起，可對每組照明裝置在不更改走線的條件下，加以定義和調節(jié)，而這點在模擬調光系統(tǒng)中是很難做到的。每個DALI可組成16組子系統(tǒng)并可級連，在任何時刻可使任何一只電子鎮(zhèn)流器被分配到任一組中，控制靈活、方便。
2.4DALI是一種軟件控制方法
DALI標準的關鍵是軟件核心命令的定義，DALI數據信息應包含誤差檢測、地址和命令信息，地址信息決定所傳信息是至那個DALI模塊，所有的DALI模塊采用“廣播”尋址的命令方式，可尋址64個終端或16組地址。
在DALI中調光信號用8位二進制，“0”表示關斷，采用對數調光曲線，變化范圍為0.1%～100%，二進制的調光信號“1”對應0.1%的發(fā)光亮度，所有的DALI調光電子鎮(zhèn)流器都應滿足這個對數調光曲線，以使人眼感到調光為線性變化規(guī)律。一些典型的DALI調光命令如表1所示。現DALI在歐洲已得到了廣泛的應用（如OSRAM公司和PHILIPS公司都有許多相關產品推出），是一種采用數字通信協(xié)議來傳送指令信息的雙線系統(tǒng)，對雙向傳送的數字控制信息流格式在DALI中都有所規(guī)定。
表1為一些DALI的典型調光命令
2.5DALI是一種用途廣泛的控制系統(tǒng)
DALI控制的靈活性，安裝是否方便，費用高低關系到它否能得到廣泛的應用，最簡單的照明系統(tǒng)應含有電子鎮(zhèn)流器和控制器，如果在DALI系統(tǒng)再采用傳感器、恒亮度控制、發(fā)包光變化控制和紅外遙控功能，則DALI的控制功能會更強。電子鎮(zhèn)流器與控制器之間可以傳遞燈和電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)信息，這些信息可用于燈和電子鎮(zhèn)流器的顯示報告。
利用DALI可以構成主/從級聯控制系統(tǒng)，DALI控制單元或網關可用作“主控”單元用于本地通信，也可傳遞和響應來自任何電子鎮(zhèn)流器的反饋信息，這樣便可對每層樓或倉庫的照明設備進行預先設置，以實現節(jié)能效果。每個DALI終端控制器查詢來自電子鎮(zhèn)流器的調光狀態(tài)信息，并將得到的調光狀態(tài)反饋信息和由本地DALI終端控制器設定的參數比較，從而實現燈光控制功能。
利用DALI也可以自動的實現如會議室、音視頻應用場合的特殊照明調節(jié)效果，DALI系統(tǒng)的用戶可以根據自己的要求來預選自己的音視頻照明效果，由DALI自動調節(jié)，一旦活動結束，DALI將關斷照明或調光。
2.6DALI電子鎮(zhèn)流器調光系統(tǒng)的應用
數控調光系統(tǒng)較傳統(tǒng)的模擬調光系統(tǒng)有許多優(yōu)點，1V～10V的模擬電子鎮(zhèn)流器調光系統(tǒng)已用的很廣泛，但是模擬控制由于連線固定，不易更改，使用不靈活，有時還需一些如繼電器的額外元器件，控制信號在控制信號線上也會產生電壓降，它又會導致每只電子鎮(zhèn)流器的發(fā)光設定值發(fā)生變化。但是DALI系統(tǒng)不會發(fā)生這種情況，由于采用了雙絞線的數字總線和供電電路，所以每只電子鎮(zhèn)流器的引線也得到了簡化。并且現已有DALI集成電路系列可供選用，構成的電路使用元件數量也較少。
DALI可提供如圖1所示的對數256級調光特性，即使在較亮的照明環(huán)境條件下，調光級變化較大，反之變化較小，這種非線性的對數非線性調光相對于人眼的視覺特性為線性變化規(guī)律。調光效果很適應人眼的視覺特性。
圖1DALI的256級對數調光曲線
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3DALI可調光照明控制軟件
3.1DALI可調光照明控制軟件的功能
(1)可實現電子鎮(zhèn)流器的地址、組地址和廣播尋址；
(2)電子鎮(zhèn)流器工作狀態(tài)的有關指示器；
(3)接口電路的有關指示器；
(4)電子鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)設置等；
(5)電子鎮(zhèn)流器的歷史工作狀態(tài)信息；
(6)電子鎮(zhèn)流器工作的高級顯示界面；
(7)DALI的基本接口命令等。
3.2軟件的使用
（1）DALI的主控制界面
DALI電子鎮(zhèn)流器調光控制軟件可以通過一個橋電路板和RS232—DALI接口電路實現通信。下面介紹如何使用DALI命令軟件和關于DALI接口電路的有關信息。圖2表示DALI的主控制界面，主要功能有調節(jié)燈功率、淡光調節(jié)，開/關控制，接入控制及相關狀態(tài)信息的顯示。
圖2DALI的主控制界面
(2)燈功率調節(jié)
利用主界面上的%輸出功率調節(jié)鈕可針對特定地址號的電子鎮(zhèn)流器的輸出功率加以調節(jié)，如果選擇的燈功率調節(jié)對象為一組燈，則整個組燈的輸出功率被調節(jié)。反之，如果選擇廣播尋址方式，則可同時調節(jié)所有燈的輸出功率。燈功率的調節(jié)范圍為1%～100%，燈功率的變化規(guī)律為對數式（由DALI定義），以適應人眼視覺的變化規(guī)律。
(3)淡光時間調節(jié)
淡光時間是指由燈功率的某一值變化到燈功率的又一新值時所需的時間，利用淡光時間滑動控制條（見主界面圖2）可選擇16個不同的淡光時間值（如表2所示）。
表216個不同的淡光時間值
(4)電源開/關
在主控制界面上有二個電源開關，它們是“ON”、“OFF”。當按下“ON”按鈕時，軟件發(fā)出DALI的控制命令1至DALI電子鎮(zhèn)流器，當按下“OFF”按鈕時，軟件發(fā)出DALI的控制命令0至DALI電子鎮(zhèn)流器。
(5)電子鎮(zhèn)流器地址、組地址和廣播地址選擇
端口選擇、指示器和燈發(fā)光電平的輪詢、事件定時器、更新率選擇等。如圖3表示程序設置工作界面所示。
圖3程序設置工作界面
(6)I/O端口選擇
可啟動程序自動故障診斷功能來檢測串行I/O端口1，有四個I/O端口可供選擇。所以，如果RS232—DALI接口不是連至端口1，則在啟動時就加以相應更改。如果主界面的發(fā)光指示器發(fā)藍光而不是綠光，則表示接至相應端口的接口電路工作正常。
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(7)事件定時器
通過堆棧寄存器、DALI控制命令程序可完成所需的各項工作。當執(zhí)行一條命令時（如改變燈功率、改變淡光時間等），相應數據先入棧再執(zhí)行相應操作，當出現一個定時器信號時，堆棧中的所有信號有效并被執(zhí)行。故障診斷相對應的事件定時器定時時間為500ms。當改變“事件定時器”設置后按下“update”按鈕。
(8)指示器/發(fā)光電手查詢和更新率
“指示器查詢”有效/無效可控制指示器的亮暗狀態(tài)。當主界面的利用主界面的發(fā)光無效時無含義，利用“更新率”設置可更新指示器的發(fā)光程度，故障診斷更新率為20，這意味著更新率為事件定時器的20倍。按下“Update”按鈕后可改變“UpdateRate”的設置。
通過“發(fā)光電平”的“工具”菜單可置發(fā)光電平查詢有效/無效，在“發(fā)光電平”窗口中該功能有效。
(9)電子鎮(zhèn)流器的設置
在DALI中可對每只電子鎮(zhèn)流器完成相關設置，從而完成每只電子鎮(zhèn)流器功能的控制，在如圖4所示的“電子鎮(zhèn)流器設置（Ballastsetting）”界面中可完成相應的設置。
圖4電子鎮(zhèn)流器設置
(10)下載設置
當程序第一次加載時，“電子鎮(zhèn)流器設置（Ballastsetting）”窗口將沒有數據顯示，要完成一只實際電子鎮(zhèn)流器的設置，應在主界面設置適應的地址，并按下“電子鎮(zhèn)流器設置（Ballastsetting）”窗口中的“Down/Load”按鈕。
(11)更改設置和加載（uploading）
有時在“電子鎮(zhèn)流器設置（Ballastsetting）”窗口中可以更改相應的設置，陰影部份窗口內的內容不可以更改。進行設置或多重設置，填入方框中的數值并按下“upload”按鈕。相關數據將加載至每個電子鎮(zhèn)流器，相應的地址如DALI命令界面圖4所示。
(12)有關工具
對DALI接口電路和DALI命令軟件有一系列的相應工具可用以監(jiān)測和控制其電子鎮(zhèn)流器的一些功能，如堆棧信息、組信息、背景信息和發(fā)光電平等。
(13)信息堆棧（informationstack）
通過DALI命令軟件可由信息堆棧報告相應的事件，圖5表示含有相關信息的堆棧界面。
圖5信息堆棧界面
(14)電子鎮(zhèn)流器的組尋址
在DALI中具有電子鎮(zhèn)流器的組尋址的能力，“Groups”工作界面提供了電子鎮(zhèn)流器組尋址的設置功能。電子鎮(zhèn)流器組尋址界面如圖6所示。
圖6組尋址界面
(15)電子鎮(zhèn)流器組設置的編輯
先按下“Download”按鈕可以下載電子鎮(zhèn)流器的最新設置數據，首先可得到正在工作電子鎮(zhèn)流器組的相關信息。在按下“Upload”按鈕后可完成檢查/不檢查的相應電子鎮(zhèn)流器組檢測，并完成相應電子鎮(zhèn)流器組新設置參數的加載。注意這個工作界面的“加載”、“卸載”按鈕會影響所有設置參數的“加載”、“卸載”（如圖4所示）。
(16)背景
在DALI接口中的每只電子鎮(zhèn)流器都有其相應的背景功能，背景是指預先設定的燈功率，相關信息并儲存在電子鎮(zhèn)流器中，這些信息可以通過相關指令再加以調用。當電子鎮(zhèn)流器執(zhí)行一條相應指令時，電子鎮(zhèn)流器將會將其發(fā)光值調至預先設定值，通過背景設置界面可實現對每只電子鎮(zhèn)流器的背景發(fā)光設置。通過這個界面利用“GotoSceneLevel”命令可實現所有工作模式下電子鎮(zhèn)流器的尋址。圖7表示背景設置的高級工作界面。
圖7背景設置的高級工作界面
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(17)選擇背景
按下“scenexx”按鈕可工作在預先定義的背景級，背景級的選擇支持所有工作模式，利用主界面的“廣播”尋址并按下“scene3”按鈕將使所有電子鎮(zhèn)流器預先定義的“scene3”背景級（如果預先有定義）。
(18)改變和加載背景級
在改變背景級時應先下載最新的背景級參數，這可通過按下“Download”按鈕實現。編輯所需改變的背景級并按下“Upload”按鈕。預先背景級設定值為255，注意這個工作界面中的“Upload”和“Download”按鈕將影響所有設置值的加載和卸載（如圖4所示）。
(19)發(fā)光級（發(fā)光電平）
發(fā)光級界面提供一個光輸出%比的對數曲線，這僅對每個電子鎮(zhèn)流器尋址工作模式有效，圖8表示其“調光級”曲線的工作界面。
圖8發(fā)光輸出級曲線
(20)更新率的改變
更新率“updateRate”表示“發(fā)光級”工作界面的更新的快慢，故障診斷界面的更新率是5，它表示如圖3所示的事件定時器的5倍時間。
(21)“SendDirectCommands”顯示工作界面
圖9“SendDirectCommands”顯示工作界面
“SendDirectCommands”顯示工作界面如圖9所示。“SendDirectCommands”顯示工作界面可提供直接進入DALI接口的功能，詳述如下。
①RS232—DALI接口的預置（命令0）
命令0預置RS232—DALI接口，在DALI接口連載的情況下，接口電路釋放對DALI的控制并避免電路故障的發(fā)生，命令0用于返回DALI的控制信息并送回至接口電路。
②RS232—DALI接口的狀態(tài)(命令1)
命令1用以報告電子鎮(zhèn)流器的狀態(tài)信息，比特0表示在DALI中出現通信錯誤，比特1表示發(fā)生過載故障，在加電和執(zhí)行命令0時，這些比特信息被清除。
③信息傳送（命令16）
命令16用于使RS232—DALI接口電路向DALI接口電路發(fā)送16比特信息。
④兩次傳送信息（命令17）
命令17用于使RS232—DALI接口電路在100ms內直接向DALI傳送16比特的信息，DALI中的許多命令都需要兩次傳送信息，以避免信息傳送的出錯可能性。
⑤傳送和接收信息（命令18）
命令18用于使RS232—DALI接口電路向DALI發(fā)送16比特信息，并等待10ms來接收回饋比特信息，許多DALI命令為請求型命令，11比特的信息為回饋信息，而其中的8比特為數據信息。
通過上面的討論可以看出DALI調光控制協(xié)議和軟件具有很好的實用性,在樓宇建筑照明、劇場照明、大廈照明、大學照明、倉庫照明和體育場館照明調光等應用場合有很好的應用前景,節(jié)能效果明顯，是一種值得推廣應用的技術。
