任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：水泥廠車間傳統(tǒng)照明方案均以人工手動控制為基礎設計，該方式存在一定的缺陷，需要人工到現(xiàn)場操作，如開關不及時，既造成電力浪費，也增加了勞動強度，不能適應當前工業(yè)發(fā)展節(jié)能政策及智能化的要求。本文介紹一種水泥廠智能照明控制系統(tǒng)的設計方案，符合綠色智能工廠的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：水泥廠；智能照明系統(tǒng)；節(jié)能設計

0前言

隨著工業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化進程的加速，智能照明系統(tǒng)也是進程中不ke或缺的一個板塊，智能照明控制系統(tǒng)既能滿足人們對于智能化的要求，同時還能起到節(jié)能環(huán)保的作用，已經(jīng)逐漸在各個行業(yè)得到了應用。由我院承接的某熟料水泥生產(chǎn)線項目建設實施中，根據(jù)熟料水泥示范線的要求，該項目照明設計時按照智能照明控制系統(tǒng)設計，為水泥廠提供了節(jié)能、智能的照明控制和管理方式。

1　照明設計基本要求

水泥工廠在照明設計時關于照度的標準需要根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設計標準》5.4章節(jié)的規(guī)定，對于水泥廠的破碎、粉磨、燒成及包裝等主車間的地面照度標準值應該達到100lx，長堆和圓堆等儲存車間的照度標準值應達到75lx，輸送廊道的地面照度標準值應達到30lx。因此，設計人員在照明設計時應保證其設計值滿足與照度標準值的偏差不超過±10%，當該場所燈具數(shù)量≤10個時，允許適當超過此偏差，在設計時根據(jù)照度要求計算首先可以初步確定該區(qū)域需要布置的燈具數(shù)量范圍。接下來還需要考慮照明的節(jié)能指標即LPD值來進行復核。這里我們就需要注意燈具的選型，在選擇照明燈具時應盡量選用高光效光源，在滿足眩光控制的要求下，應選擇直接型燈具。

本項目在燈具選取時均選用節(jié)能型LED燈具，同時通過智能照明控制系統(tǒng)對照明進行智能管理和規(guī)劃，避免電能的浪費。

2　智能照明系統(tǒng)設計方案簡介

智能照明控制系統(tǒng)由智能照明控制模塊、智能燈具、通訊控制總線以及監(jiān)控系統(tǒng)構成，整體實現(xiàn)的功能很多，但有些功能的實現(xiàn)需要增加不少項目成本。根據(jù)評估，本項目在實施時選取了部分智能控制功能，廠區(qū)劃分了10個電氣室，分別是破碎、原料、生料磨、窯尾、窯頭、煤磨、混合材堆棚、水泥磨及水泥包裝電氣室和總降電氣室。在做照明系統(tǒng)設計時，分別結合每個電氣室的設置情況對其所控范圍進行分別設計，方案如下。

（1）智能照明控制系統(tǒng)需要根據(jù)各個電氣室和車間內(nèi)情況設置若干智能照明控制箱，智能照明控制箱綜合考慮控制范圍內(nèi)的設備區(qū)域，對整體控制區(qū)域按照工藝生產(chǎn)流程以及檢修巡檢通道進行分組，分組時對于相對孤立場所，如提升機地坑、地下柴油儲罐室單獨分組，同時在現(xiàn)場設置手動開關，靈活操作，避免長時間明燈。各照明回路經(jīng)照明控制器進行控制，系統(tǒng)可實現(xiàn)對每個照明回路的單獨控制和監(jiān)控，照明系統(tǒng)如圖1所示。

（2）在原料堆棚和混合材堆棚內(nèi)，考慮到屋面設有采光的通道區(qū)域，設置了照度感應器，由照度感應器探測室外自然光照度，由中控系統(tǒng)自動開啟或關閉該通道區(qū)域的照明。例如，通道區(qū)域在自然光影響下，室內(nèi)照度達到100lx時，不開啟燈光；低于75lx時，開啟25%燈光；低于50lx時，開啟50%燈光；低于25lx時，開啟100%燈光。

（3）針對廠區(qū)道路照明設置了光控和時控模塊，廠區(qū)內(nèi)安裝光照檢測傳感器，根據(jù)當前照度情況來控制路燈開啟和關閉的合理時間，實現(xiàn)智能管控。

（4）系統(tǒng)在有人值班的區(qū)域，如余熱發(fā)電控制室、中控室等，除了可在中控的監(jiān)控畫面上進行區(qū)域操作，也同時設置了現(xiàn)場區(qū)域智能控制面板，僅用于控制本區(qū)域燈光場景。

3　智能照明系統(tǒng)通訊方案

智能照明控制箱設有通訊接口，連接方式分有線和無線兩種，考慮到水泥廠內(nèi)混凝土建筑物較多，采用無線方式可能會出現(xiàn)網(wǎng)絡不佳的情況，故本項目采用P-BUS總線通訊的方式。各電氣室內(nèi)的照明控制箱之間首先采用P-BUS總線連接，匯總后接入設置在該電氣室的網(wǎng)絡機柜，連接方法見圖2。

各電氣室的網(wǎng)絡機柜通過光纖通訊匯總至中控室的網(wǎng)關，將信號送至智能照明服務器以及照明系統(tǒng)監(jiān)控主機，由監(jiān)控主機對全廠的照明燈具進行管理和控制。本項目的智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲如圖3所示。

4　智能照明監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)在中控室內(nèi)設置一臺照明服務器和一臺監(jiān)控主機，監(jiān)控主機上組態(tài)顯示各個控制回路的控制范圍以及操作控制按鈕。每個區(qū)域都可以獨立控制實現(xiàn)對各個智能照明控制箱內(nèi)的開關回路、燈光場景的狀態(tài)實時管理和監(jiān)控，并且系統(tǒng)可以在正常生產(chǎn)和檢修等模式間切換。

正常生產(chǎn)模式下，系統(tǒng)根據(jù)當前時間以及所在區(qū)域的照度情況，實現(xiàn)回路的智能控制與調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)需要由中控人員控制所有回路的燈具狀態(tài)，不需要人員去現(xiàn)場操作箱內(nèi)的開關設備。當某個區(qū)域需要檢修時，可以通過中央監(jiān)控與管理計算機將特定區(qū)域的照明模式切換到檢修模式，該模式會開啟該區(qū)域的100%燈光，便于現(xiàn)場操作與檢修，當檢修工作完成后可以通過中控操作恢復至正常照明模式，既方便又節(jié)能，如圖3所示。

5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

5.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

5.3系統(tǒng)結構

5.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關，實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結構是分布式總線結構；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

6　結束語

智能照明控制系統(tǒng)提高了照明系統(tǒng)的智能化程度，不僅可以節(jié)省人力的勞動強度，科學智能地控制燈具，延長了燈具的使用壽命，也為工廠減少了不必要的電能消耗，緩解能源緊缺問題。隨著智能化水平和電子技術的不斷提高，智能照明控制系統(tǒng)的應用范圍也將不斷擴大。

參考文獻

[1]蔣葉峰.水泥廠智能照明控制系統(tǒng)設計[J].2023，12.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版

作者簡介：任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。