基于Ethernet/IP的智能照明控制系统的设计

刘锋 张广涛

摘要：随着国家推行节能减排的力度不断增加，智能照明的应用越来越广泛。基于Ethernet/IP的智能照明控制系统，既具有很好的稳定性，也可以大大减少成本，降低后期维护的难度，有着很好的实用性。

关键词：Ethernet/IP , 智能照明

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着人们生活水平的提高与节能意识的增长，智能照明越来越广泛的应用于我们的生活中。智能照明控制系统不仅能够节约电能，更重要的是可以极大的提高照明管理水平。在如今的智能照明控制系统中，大多数是基于EIB，C-BUS等总线标准，但这些标准带来一个问题就是在后期的维护中，所有器件必须使用原厂生产的配套器件，这样就大大增加了后期的维护成本，也增加了对生产企业的依赖性。

Ethernet/IP

Ethernet/IP以特殊的方式将以太网节点分成预定义的设备类型。Ethernet/IP应用层协议是基于控制和信息协议（CIP）层的，提供了从工业楼层到企业网络的一整套无缝整合系统。Ethernet/IP使用所有传统的以太网协议，构建于标准以太网技术之上，这意味着Ethernet/IP可以和现在所有的标准以太网设备透明衔接工作。更重要的是，将Ethernet/IP建立在一个标准的以太网技术平台上，保证了前者会随着后者技术的发展而进一步发展。它定义了一个开放的工业标准，将传统的以太网与工业协议相结合。该标准是由国际控制网络(CI, Controlnet International)和开放设备网络供应商协会 (ODVA)在工业以太网协会 (IEA, Industrial Ethernet Association)的协助下联合开发的。Ethernet/IP是基于TCP/IP系列协议，因此采用以原有的形式OSI层模型中较低的4层。所有标准的以太网通信模块，如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关都能与 Ethernet/IP 一起使用。

具有统一的标准，开放性好 采用统一的IEEE802.3以太网标准CSMA/CD，是IEEE802.3采用的介质访问控制技术，可以实现不同厂家之间的产品互联，是一种开放式标准网络。

Ethernet/IP在智能照明系统中的应用

智能照明实际运用中主要应用以下几种模式：场景控制、遥控、调光控制、红外感应控制、声光控制、定时控制、车检控制。通过PLC控制器进行逻辑控制，并利用上层工作界面实现操作人员的界面操作方便进行控制。系统可以分为自动和手动两种模式。自动模式通过提前设定好方案，就进行全自动的无人坚守控制；手动模式可以进行单独的照明形态控制。

实现的总体架构

系统的整体架构如图所示。整个分为三层架构：接入层、汇聚层与应用层。接入层为数据采集的最前端，包括传感器等采集设备；汇聚层是整个系统的控制核心，所有的核心控制元件都在于此；应用层为用户提供操作界面，是用户直接面对系统的接口。

基于Ethernet/IP架构的优点

线路简单，安装方便，易于维护，节省线缆消耗，降低建筑开发商的成本及维护费用，缩短安装工期，提高投资回报率。

采用先进的控制技术，不仅可以实现单点、多点、区域、群组控制、定时开关、亮度手自动调节、红外探测、声光感应、集中监控、遥控等多种照明控制任务，而且可以优化能源利用，降低运行费用。

根据用户和外界环境变化，只需修改软件程序，而非改造线路，即可调整照明布局及扩充功能，大大降低改造费用和缩短改造周期，适合于商业、工业、家庭等不同环境的要求。

当建筑物停电时，在系统恢复供电时，系统会根据预先设定的状态重新恢复正常供电，实现无人值守，提高物业管理水平。

系统具有很强的资源共享性，如果我们采用专属的总线作为现场自动化的网络架构，则所有的硬件采购，布线施工、软件开发、维护等等都受制于此架构。而如果是采用Ethernet /IP架构，则无论是电缆，连接器还是交换机，网络接口至软件开发环境皆与主流市场相同，不但价格公道、货源无虑，尤其重要的是各种相关的人力资源容易取得。

技术成熟，使用方便，以太网是美国XEROX公司于1975年推出的，至今已有30年历史，得到全世界众多厂家的支持，在军事、工业、民用领域得到了广泛应用。

诊断方便，可分段地实现远程访问、诊断和维护。

支持冗余连接配置，数据可达性强 数据有多条通路，可达目的地，系统容量大，不会因为系统扩大出现不可预料的故障，有成熟可靠的系统安全体系。

系统具有开放性，可以与楼宇自控系统(BA)、消防系统等结合起来，符合智能大厦的发展趋势。

结论

文中分析了基于Ethernet/IP的智能照明控制系统的优点，它解决了控制系统中对于固定器件依赖性的问题，极大的降低了后期的维护成本。然而，这种方式的也存在一些弊端：对于核心控制器件的稳定性要求比较高，在控制器选购中，其产品质量要求较高。