8．2．2 LCS－300智能照明系统应用于2010年上海世博会台湾馆实例
台湾馆外观照明智能化控制系统采用的是LCS－300分布式智能照明控制系统，该系统为中控集团凭借浙江大学多学科的综合优势，与中国工业自动化国家工程研究中心、中国工业控制技术国家重点实验室和浙江大学先进控制研究所联合开发的，目前广泛应用于国内各类建筑中。
LCS－300分布式智能照明控制系统结合目前主流的TCP/IP工业以太网、CAN－BUS工业现场总线等技术，结合了传统照明的使用习惯，同时结合了先进的自动化系统控制技术，将计算机控制、以太网、工业现场总线等技术引入到照明控制系统。
该系统结构如图8．10（a）所示，世博会台湾馆智能照明系统如图8．10（b）所示。
1）智能化照明控制系统技术分析
LCS－300分布式智能照明系统中，主控制器、计算机、第三方系统之间的通讯采用了世界主流的以太网通讯技术，实现了不同系统之间的无缝连接，系统特点如下：
图8．10（a） LCS－300智能照明系统图
图8．10（b） 世博会台湾馆智能照明系统图
（1）基于以太网的系统，系统容量大，可通过IP地址的分配无限扩充，整个系统节点数没有限制。
（2）以太网布线简单，交换机与照明控制器之间的通讯距离不受限制，电信号可达100 m，光信号可达数公里甚至数十公里。
（3）以太网通讯速率为10M、100M自适应，适合常用的以太网交换机。
（4）基于以太网的通讯，为整个系统数据通讯提供了数据高速公路，保证了整个系统数据的实时性。相比采用串行通讯的系统，其响应时间得到了切实有效的保障。
（5）系统采用开放的通讯协议与系统主机、第三方系统进行通讯。采用国际标准的ModBus TCP、OPC通讯接口协议，便于与任何系统进行无缝集成，相比较传统的PLC485总线通讯，具有稳定性好、速度快等优势。
2）特点
LCS－300分布式智能照明系统控制器与系统输出驱动器之间采用了工业现场总线CAN（Controller Area Network）通讯。CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS－485基于R线构建的分布式控制系统而言，CAN总线的分布式控制系统具有明显的优越性。
（1）CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权，采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据，这个特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS－485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。
（2）CAN具有完善的通信协议，总线通信速率高，是已形成国际标准的现场总线。CAN属于工业现场总线的范畴，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。它在汽车制造领域上已有广泛的应用，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ（奔驰）、BMW（宝马）、PORSCHE（保时捷）、ROLLS－ROYCE（劳斯莱斯）和JAGUAR（美洲豹）等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测、执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点，目前已广泛应用于自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域。
LCS－300分布式智能照明系统在保留传统使用习惯的基础上，充分发挥了智能化、自动化控制系统的优势。
3）功能
（1）LCS－300分布式智能照明系统主控制器具有高级语言编程功能，内置时间控制模块，可根据实际需求实现不同照明回路的定时开关控制，如图8．11所示。
图8．11 不同照明回路定时开关图
（2）LCS－300分布式智能照明系统主控制器具有高级语言编程功能，通过程序自定义，实现照明回路的自由组合控制，即实现情景模式控制，如上午采用“参观模式”、中午采用“休息模式”、下午采用“迎宾模式”、晚间时“普通庆典模式”等，同时管理人员也可通过系统主机，简便地实现情景模式重新的设置。
（3）LCS－300分布式智能照明系统主控制器通过485总线与有线情景控制面板实现通讯。有线情景控制面板可通过内置设定程序，实现一个键启动一种情景方式，最多可以实现10场景的模式控制，同时管理人员也可通过系统主机，简便地实现情景模式的重新设置。
（4）可通过中央管理计算机，实现整栋建筑的照明控制与管理等。
4）智能化照明控制系统控制方案
（1）照明智能化控制方案
①场馆照明系统控制回路划分。智能照明控制系统主要控制范围包括天灯基座、阿里山山脉灯光、点灯平台、日月潭灯、入口通道、楼梯灯光、标识灯光等。
②自动控制与手动强制控制相结合。智能照明控制系统可以通过预设场景模式实现全自动化控制。考虑到照明系统的重要性，当系统出现故障时，开关驱动模块设置为手动强制切换开关，确保照明系统正常开关不影响正常使用。
③本地与远程控制相结合。智能照明系统设置有控制中心、配电机柜多终端控制，设置有不同权限控制模式，确保世博会期间整个系统管理和使用的科学性、合理性。
④多模式控制。智能照明系统根据不同时间段采用定时控制、自动控制、半自动控制、手动控制模式，确保系统控制的准确、灵活。
如定时控制可以设置为：上午：xx点xx分xx秒；下午：xx点xx分xx秒；晚间：xx点xx分xx秒。
⑤多场景控制：LCS－300智能照明系统根据台湾馆外观照明的不同照明回路及其照明效果，预设多个场景模式，确保达到最佳照明效果，体现出台湾馆无与伦比的美感。
控制场景有一般参观模式、重大参观模式、庆典模式、夜间模式等。
（2）第三方系统通讯方式
①软件通讯：系统通过485总线方式、以太网方式，利用国际标准OPC通讯接口，实现不同系统之间的实时数据交换（兼容传统PLC之间数据通讯方式，可实现与PLC系统的无缝通讯链接），最终实现相关配合动作；
②硬件通讯：系统通过硬件开关、接点，获得第三方系统动作状态，配合做出相关动作。
5）系统优势及效果
（1）减少人为能源浪费
现代化的建筑中，人为造成照明能源浪费的现象仍然非常严重。LCS－300分布式智能照明系统既能分散控制、自动控制，又能集中监控管理，通过设置系统时序自动控制，结合建筑中央控制室人工监控管理，可全面消除“长明灯”现象，减少人为能源浪费。
（2）自动调光，节能更舒适
LCS－300分布式智能照明系统可利用照度传感器测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光。在达到节能的目的同时，也可提供一个不受季节与外部气候环境影响的、相对稳定舒适的视觉环境。
（3）节省系统建设费用
LCS－300分布式智能照明系统采用先进的自动化技术、通讯技术，用于电力输送的大截面负载线缆从输出模块的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上，而无须经过常规的开关面板，安装时也不必考虑任何控制关系。在整个系统安装完毕后，通过具有通讯功能的情景控制面板的简单匹配即可建立对应的控制关系。由于系统仅在输出单元和负载之间使用负载线缆连接，与传统控制方法相比，一方面节省了大量接到普通开关的线缆和管线，另一方面也大大缩短了安装施工的时间，节省了人工费用，从而节省了系统建设费用。
（4）降低维护费用
传统照明系统一旦安装完成，控制开关、照明灯具的移动、变动、增加非常困难，需要进行大量的土建改建、管线敷设、装修装饰等工作。LCS－300分布式智能照明系统采用无线通讯技术，安装完成后，控制开关的移动、变动、增加非常简单，无须重新布线，只需简单匹配即可；且由于LCS－300智能照明系统采用控制开关与负载输出分离的系统架构，在照明灯具增加时，一般只需在吊顶上进行管线敷设工作，因此，LCS－300智能照明系统可显著降低照明系统的维护费用。
总之，LCS－300分布式智能照明控制系统有效利用了以太网、CAN现场总线等技术，既能在建设时安装方便、节省电缆、降低系统造价；又能在后期使用与维护时，提高管理水平、节能降耗，降低维护费用。
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