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    浅谈智能照明系统调试阶段节能方案的探究与产品选型

    发布时间: 2024-03-06  点击次数: 186次

    黄琴

    安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

    摘要】针对当今智能照明系统调试完成前能源浪费的问题,本文结合工程案例,分析研究了智能照明系统调试阶段的节能方法,提出了采用时间控制器来解决能源及人工浪费等问题的方式。实践证明,该方案节能效果明显,经济效益显著。

    【关键词】智能照明;系统调试;时间控制器;重复利用;节能减排

    0引言

    随着科技的进步,智能化系统在现代工厂项目中已大范围应用,取代了传统的人工操作模式,在达到真正的智能化生产生活与节能减排的同时,更彰显出现代化的科技成果与人类的智慧。

    智能照明系统是工厂智能化系统的一部分,该系统需经过安装、本地调试和上位机软件组态调试(BMS调试)这几个阶段才能实现*终的节能减排。由于本地调试及BMS调试有一定复杂性,并且会受到现场实际条件的制约,所以调试的整个阶段会耗时数月甚至更久,在此期间灯具长亮不受控制,能源消耗较大。传统的调试方法采用配电柜拉闸控制方式,受到施工区域面积大、照明柜安装分散的制约,投入人力成本很高,且配电柜频繁拉闸合闸,大机率的增加了故障率,缩减了整个系统的工作寿命。

    本方案采用的时间控制器,是一为“并列"。将I段母线电压互感器柜内的三相电压小母线断路器开关断开,则I段100V小母线电压靠Ⅱ段小母线提供。反之,若将段母线电压互感器柜内的三相电压小母线断路器开关断开,则Ⅱ段100V小母线电压靠I段小母线提供。分别测量I段和Ⅱ段电压小母线U对V,U对W,V对W之间的电压,若为100V,则表示PT自动投切功能正常。若为0V,则表示PT自动投切失败。

    1技术背景

    时间控制器在国内已得到广泛的应用,普通的机械式时间控制器无法满足智能照明系统的需求,功能稍微多一些的电子式时间控制器可以满足部分智能照明系统的需求,但是无法接入多路输入输出信号以及实现较为复杂的时间序列控制功能。因此,在系统调试阶段选用一种德国品牌时间控制器,其具有功能性强、使用便利、技术成熟、稳定可靠、性价比高、可重复利用等特点,对于智能照明系统调试阶段的节约能源,降低成本作用显著。

    2项目概况

    沈阳宝马汽车工厂项目位于沈阳市宝马工业园区,总建筑面积12,380m²,智能照明系统布置于能源中心2两个车间。智能照明系统包含智能照明控制柜17台,电缆、运动传感器、槽盒及灯具等。其中,能源1包含照明控制柜7台,能源2包含照明控制柜4台,管廊包含照明控制柜6台,另外能源1配备智能照明控制盒3个,能源2配备智能照明控制盒2个。灯具种类包含金属卤素灯,防水荧光灯,筒灯,格栅灯,共计571套。

    3工艺实施方案

    3.1工艺原理

    3.1.1阶段一(本地调试完成前)

    本地调试时,用时间控制器取代控制柜PLC。在智能照明控制柜内增设时间控制器,通过接线改装,用时间控制器取代控制柜PLC,对照明柜的所有继电器进行控制,并控制所有灯具。

    通过在时间控制器上编程,达到时间表控制效果。比如实现在每个工作日的8h-18h点亮所有灯具(继电器吸合),其他时间自动关闭(继电器断开)。

    在时间控制器上增加安装本地开关,实现时间控制器定义的非工作时间临时点亮灯具,确保加班顺利进行。

    对于现场个别回路需保持长亮的灯具,则通过对控制柜的硬件进行适当的设置使其回路保持接通而不受继电器控制。

    3.1.2阶段二(BMS调试完成前)

    BMS调试时,用时间控制器模拟输出开关信号。此时照明控制柜自带的PLC已经开始工作,通过接线改装,时间控制器可以模拟输出开关信号,接到PLC控制节点的开关量输入模块。

    在照明控制柜的本地调试界面中进行配置,把需要被时间控制器控制的灯具分配到一个虚拟房间内,进行运行模式设置,这些灯具包括本地不受控灯具,也包含本地受本地开关通过传感器控制的灯具。通过对时间控制器编程,达到时间表控制效果,比如实现在每个工作日的8h-18h点亮所有灯具(输入亮灯信号),其他时间自动关闭(输入关灯信号)。

    在时间控制器上增加安装本地开关,实现时间控制器定义的非工作时间临时点亮灯具,确保加班顺利进行[2]。

    3.2工艺方案

    在阶段一(本地调试完成前)及阶段二(BMS调试完成前),通过接线改装,增加时间控制器,根据现场的实际照明需求,编制时间表,合理地控制厂区灯具的亮灭,对特定的需要长亮的灯具进行特别编配,满足需求。对于临时加班需要开灯的情况,在时间控制器上增加本地开关,满足需求。根据设计图纸中的照明控制分区图,利用JAVA程序在模块中编配了所有灯具的虚拟房间,在这个虚拟房间中能清楚地体现出灯具的功率、种类、开关号等,并根据现场的不同生产需求编配照明模式及不同时间段的照度计划。由于该智能照明实现的前提是所有设备实现局域网连接,即每台照明控制柜都有IP地址,此情况下虚拟房间控制方可*终全面实现,此过程(阶段一,阶段二)周期较长且此期间耗电成本较高。所以,此阶段过程中增设时间控制器,解决调试阶段造成的能源浪费及成本高昂问题。针对现场需求,做了每一个控制分区的虚拟房间分配表,以下列举其中一部分:

    IP地址:10.194.40.71,房间号/名称:R01压缩空气及冷却中心防水型荧光灯TCW097T51*49WHFR;R02-R03加热间TCW097T51*49WHFR:R04存放/软服务;R05存放/硬服务、R06WS-机械、R07WS-电气、R08车辆冬季服务、R09室外灯,R04-R09为悬挂/吸顶式荧光灯TPS642T52*28HFR。

    以上方案能清楚地知道每一个时间控制器控制的区域及灯具,针对不同的区域会在时间控制器上设置不同的指令,控制灯具的亮灭,达到*优化的现场控制。

    经过现场的实际应用及分析计算,时间控制器的应用在满足现场应用需求的同时,大大节约了电能,保护了照明柜的元器件,并且投入的人力成本也很大地降低,对工程的后续进行及成本调控作用很大[3]。

    3.3工艺流程

    (1)在本地调试完成前(阶段一),采用图1方式把时间控制器安装在照明控制柜内。

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    图1阶段一接线改装方式

    手控开关采用带自锁的通断开关,这样只有具备一定权限的现场人员才能用钥匙操作此开关。开关可吸附在照明柜门上,或固定于其他柜外面板上。这样只要根据上述工作原理对照明控制柜的硬件进行一定的配置,并把事先编制的程序载入到时间控制器后,就可以在此阶段实现时间顺序控制功能。

    在阶段一安装时间控制器由照明控制柜供应商来具体实施,因为控制柜供应商对柜内接线*了解,并且在出厂前实施有利于降低人工成本并能确保品质。

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    (2)在照明控制柜本地调试完成后BMS调试前(阶段二),采用图2方式在柜内对时间控制器的接线进行改装。

    图2阶段二接线改装方式

    之后,需要对照明柜的硬件和软件根据上述工作原理进行适当的配置,并把事先编制好的适用于本阶段的程序下载到时间控制器上。

    阶段二安装时间控制器由照明控制柜供应商配合施工总包单位完成,因为此时对控制柜的操作得到施工总包的允许和支持,且涉及到施工总包与BMS施工总包的交接。

    (3)在BMS调试期间(阶段三),时间控制器的控制策略与上位机Zenon上要实现的控制策略可能会有冲突,所以在对某照明控制柜开始调试之前,把照明控制柜的时间控制器拆除。但是,不建议对BMS项目涉及的照明控制柜统一拆除时间控制器。因为BMS项目调试可能耗时较长,而在Zenon对控制柜组态是统一展开的,所以在阶段三建议由业主部门牵头协调拆除顺序及时间。拆除的时间控制器若经过检验功能正常,可在下一项目继续使用。

    3.4注意事项

    方案实施前应注意,现场无开关控制区域、运动传感器控制的区域、需要长亮的区域等,需要经过与业主的沟通进行特别编配,在达到生产需求的同时,要做到*大限度的节能。

    4安科瑞智能照明控制系统

    4.1概述

    ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术,技术成熟可靠,安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力,适用于一些中小型的项目;模块化设计,可以任意拼接扩展,同时预留I/O口以及Modbus接口,还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

    4.2应用场所

    适合于各类智能小区、医院、学校、酒店,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

    4.3系统结构

    4.4系统功能

    1)实时检测并显示各个模块的在线状态,反馈现场受控回路的开关状态,监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

    2)当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警,并将故障报警信息记录并显示在界面中。

    3)可以对单个照明回路实现开关控制;每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关,也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

    4)开关驱动器支持过零触发功能,负载(灯具)的分合操作仅在交流电过零时进行;可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击,延长灯具与控制装置的寿命。

    5)对每个照明回路可以预设掉电状态,当照明电源掉电时,开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态;确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

    6)拖动调光控件,照明设备从0%到100%进行调光,可以对单个照明回路实现调光控制,调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制,也可以对多个照明回路实现调光控制,通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

    7)点击场景控件,打开或者关闭对应场景设置,软件界面上显示不同的场景模式和场景功能,通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

    8)设置定时时间,确认时间点后,对该事件点执行的动作进行设置,设置灯在设定的时间点亮或者灭。

    9)系统可以通过预设的当地经纬度信息,自动计算每天的日升日落时间;根据天文时钟控制照明开关,实现日落开灯、日出关灯的功能。

    10)所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块;当上位机系统故障或模块离线时,驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行,不影响日常的照明控制效果。

    11)系统结构是分布式总线结构;系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作;系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

    12)预留BA或第三方集成平台接口,采用modbus、opc等方式。

    4.5设备选型

    名称

    型号

    功能

    备注

    安科瑞智能照明控制系统

    ALIBUS

    可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能化控制


    名称

    型号

    上行

    下行

    外形尺寸

    备注

    智能通信管理机

    Anet-1E1S1

    1路以太网

    1路RS485

    140*90*50


    智能通信管理机

    Anet-1E2S1

    1路以太网

    1路RS485

    140*90*50


    智能通信管理机

    Anet-2E4S1

    2路以太网

    4路RS485

    168*113*54


    智能通信管理机

    Anet-2E8S1

    2路以太网

    8路RS485

    168*113*54


    名称

    型号

    负载电流

    安装方式

    外形尺寸

    备注

    4路开关驱动器

    ASL220Z-S4/16

    16A

    导轨式

    144*90*70

    1.控制火线

    2.每回路额定电流16A

    3.磁保持继电器

    4.延时控制

    5.电流检测

    6.定时控制

    8路开关驱动器

    AS220Z-S8/16

    16A

    导轨式

    216*90*70

    1.控制火线

    2.每回路额定电流16A

    3.磁保持继电器

    4.延时控制

    5.电流检测

    6.定时控制

    12路开关驱动器

    ASL220Z-S12/16

    16A

    导轨式

    288*90*70

    1.控制火线

    2.每回路额定电流16A

    3.磁保持继电器

    4.延时控制

    5.电流检测

    6.定时控制

    16路开关驱动器

    ASL220Z-S16/16

    16A

    导轨式

    360*90*70

    1.控制火线

    2.每回路额定电流16A

    3.磁保持继电器

    4.延时控制

    5.电流检测

    6.定时控制

    8路调光驱动器

    ASL220Z-SD8/16

    16A

    导轨式

    360*90*70

    1.控制火线

    2.每回路额定电流16A

    3.磁保持继电器

    4.延时控制

    5.0-10V调光

    名称

    型号

    性能

    安装方式

    外形尺寸

    备注

    红外感应传感器

    ASL220-PM/T

    3-5m

    120°

    嵌入式吸顶

    φ80

    开孔55mm

    微波感应传感器

    ASL220-RM/T

    5-7m

    120°

    嵌入式吸顶

    φ80

    开孔55mm

    微动感应传感器

    ASL220-PR/T

    5-7m

    120°

    嵌入式吸顶

    φ80

    开孔55mm

    IP网关

    ASL200-485-IP

    ALIBUSnet/IP

    导轨式

    14*28*39

    系统组网元件

    监控软件接口设备

    1联2键智能面板

    ASL220-F1/2

    2组控制指令

    86盒

    86*24*86

    开关

    调光

    场景

    2联4键智能面板

    ASL220-F2/4

    4组控制指令

    86盒

    86*24*86

    3联6键智能面板

    ASL220-F3/6

    6组控制指令

    86盒

    86*24*86

    4联8键智能面板

    ASL220-F4/8

    8组控制指令

    86盒

    86*24*86

    5结语

    智能照明系统因其元器件标准化、布线简单,不需编程,只要参数配置,且能精确控制每一盏灯,具有可智能调节照度,实现节约能源,已在越来越多的工厂中得到应用。但是,BMS系统调试完成前,存在暴露的问题,恰恰与当今低碳环保和谐发展的理念相违背,而通过增加时间控制器进行调试方案的优化,很大程度解决了该缺陷。每台时间控制器的采购费用低,还可以重复利用,并且可以根据现场不同区域的照明控制柜安装及调试完成时间,合理计算采购的*佳数量。

    该方案通过工程实践,节能效果明显,经济成本控制,为贯彻执行国家节能减排方针做出了实质贡献。该方案的实施可为国内类似安装工程提供可靠的参考和借鉴。

    参考文献:

    [1]智能建筑工程质量验收规范:GB50339-2013

    [2]建筑照明设计标准:GB50034-2013[S].

    [3]华晨宝马技术规格书[Z]

    [4]冯岩明.霍东东.孙讳晨.赵亮.智能照明系统调试阶段节能方案的探究与应用

    [5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

    作者简介:黄琴,女,现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为智能照明控制系统领域。


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