基于PLCBUS协议教室照明智能控制系统设计

　　教室是学校照明用电的主要部分。教室灯光照度设计标准为室内平均照度300 lx，这样高的照度要求，如果没有合理控制方案，能源上将造成巨大的浪费。因此将智能照明控制系统应用于普通教室、阶梯教室具有相当的实际意义。对于学校而言，使用调光控制方式显然造价过高，难以接受，而且教学楼的灯具大多选择了日光灯，调光控制需要专用的调光镇流器，比较烦琐。因此，开关控制是学校教室照明主要的控制方式。

　　本文结合学校实际电路，利用电力线通讯，采用PLCBUS 协议，设计了教学楼内各教室统一控制灯的低成本智能照明控制系统。

　　1 教室照明特点

　　高校教学楼为长廊类设计，教室在长廊一侧或两侧，配电为照明与插座分别由不同空开控制。同一侧教室自然采光和灯光布局基本相同，一般每个教室采用两个照明回路，分别给两组灯光供电，每组灯由一个空开控制，并在教室内有墙壁开关控制。

　　教室单独还有一插座回路。如图1 所示。

图1 教室照明系统图

　　2 基于电力线通讯PLCBUS 技术

　　PLCBUS 技术采用Pulse Position Modulation(PPM) 脉冲相位调制法。它是利用电力线的正弦波作为同步信号，在四个固定的时序中发送瞬间电脉冲来传递信号的。每半个50Hz 的正弦波周期可以传递一个PLCBUS 脉冲信号，PLCBUS 脉冲信号出现在半个正弦周期里的4 个固定位置中的一个位置。

　　每个位置可以搭载2bit 的信息， 在50Hz 的电力线上，1s 可以传输200bit 的数据。因为采用电脉冲通讯，PLCBUS 信号可以传递得很远。如图2 所示。

图2 PLCBUS 信号帧的载波位置示意图

　　2. 1 PLCBUS 的通讯格式和数据传递方法

　　PLCBUS 信号的传输信息包基本结构如图3 所示。PLCBUS 信号总是有2 - 1 - 1 - 2 这样的字节开始作为START 信号为“起始字节”。起始字节之后的5 个字节称为“Header”标题字节。标题字节里包含有许多基本信息，比如数据的长度、接收地址信息、发射器的信息、是否需要反馈等等。在标题字节后是PLCBUS 的数据字节，可以包含0 ～ 18 个数据字节。用这些数据字节可以传递诸如灯光亮度、调光步长、信号质量等数据。最后一个字节是校验位，用于判断接收到的数据是否正确。

图3 PLCBUS 传输信息包的基本结构

　　在PLCBUS 协议中，地址是分成两部分定义的。

　　NID ( Network ID) 在最终用户那里称为“用户码”，DID (Destination ID) 在用户那里称为“房间码+ 单元码”，NID 共有8bit，可以组成256 个不同的地址，DID 也是8bit， 也可以组成256 个不同的地址码。NID ( Network ID ) 和DID ( DestinationID) 统称为接收数据用的地址码，但NID 有5 位地址码另有他用， 所以PLCBUS 的基本地址码就是250256 = 64000 个。