淺談水泥廠智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

任運(yùn)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(dòng)控制為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，該方式存在一定的缺陷，需要人工到現(xiàn)場(chǎng)操作，如開(kāi)關(guān)不及時(shí)，既造成電力浪費(fèi)，也增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，不能適應(yīng)當(dāng)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(shè)計(jì)方案，符合綠色智能工廠的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水泥廠；智能照明系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)

0前言

隨著工業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化進(jìn)程的加速，智能照明系統(tǒng)也是進(jìn)程中不ke或缺的一個(gè)板塊，智能照明控制系統(tǒng)既能滿足人們對(duì)于智能化的要求，同時(shí)還能起到節(jié)能環(huán)保的作用，已經(jīng)逐漸在各個(gè)行業(yè)得到了應(yīng)用。由我院承接的某熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施中，根據(jù)熟料水泥示范線的要求，該項(xiàng)目照明設(shè)計(jì)時(shí)按照智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)基本要求

水泥工廠在照明設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)于照度的標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》5.4章節(jié)的規(guī)定，對(duì)于水泥廠的破碎、粉磨、燒成及包裝等主車間的地面照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該達(dá)到100lx，長(zhǎng)堆和圓堆等儲(chǔ)存車間的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)達(dá)到75lx，輸送廊道的地面照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)達(dá)到30lx。因此，設(shè)計(jì)人員在照明設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證其設(shè)計(jì)值滿足與照度標(biāo)準(zhǔn)值的偏差不超過(guò)±10%，當(dāng)該場(chǎng)所燈具數(shù)量≤10個(gè)時(shí)，允許適當(dāng)超過(guò)此偏差，在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)照度要求計(jì)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(lái)還需要考慮照明的節(jié)能指標(biāo)即LPD值來(lái)進(jìn)行復(fù)核。這里我們就需要注意燈具的選型，在選擇照明燈具時(shí)應(yīng)盡量選用高光效光源，在滿足眩光控制的要求下，應(yīng)選擇直接型燈具。

本項(xiàng)目在燈具選取時(shí)均選用節(jié)能型LED燈具，同時(shí)通過(guò)智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明進(jìn)行智能管理和規(guī)劃，避免電能的浪費(fèi)。

2　智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)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(gòu)成，整體實(shí)現(xiàn)的功能很多，但有些功能的實(shí)現(xiàn)需要增加不少項(xiàng)目成本。根據(jù)評(píng)估，本項(xiàng)目在實(shí)施時(shí)選取了部分智能控制功能，廠區(qū)劃分了10個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)，分別結(jié)合每個(gè)電氣室的設(shè)置情況對(duì)其所控范圍進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，方案如下。

（1）智能照明控制系統(tǒng)需要根據(jù)各個(gè)電氣室和車間內(nèi)情況設(shè)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(shè)備區(qū)域，對(duì)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(jìn)行分組，分組時(shí)對(duì)于相對(duì)孤立場(chǎng)所，如提升機(jī)地坑、地下柴油儲(chǔ)罐室單獨(dú)分組，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置手動(dòng)開(kāi)關(guān)，靈活操作，避免長(zhǎng)時(shí)間明燈。各照明回路經(jīng)照明控制器進(jìn)行控制，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)照明回路的單獨(dú)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(shè)有采光的通道區(qū)域，設(shè)置了照度感應(yīng)器，由照度感應(yīng)器探測(cè)室外自然光照度，由中控系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)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(dá)到100lx時(shí)，不開(kāi)啟燈光；低于75lx時(shí)，開(kāi)啟25%燈光；低于50lx時(shí)，開(kāi)啟50%燈光；低于25lx時(shí)，開(kāi)啟100%燈光。

（3）針對(duì)廠區(qū)道路照明設(shè)置了光控和時(shí)控模塊，廠區(qū)內(nèi)安裝光照檢測(cè)傳感器，根據(jù)當(dāng)前照度情況來(lái)控制路燈開(kāi)啟和關(guān)閉的合理時(shí)間，實(shí)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(huà)面上進(jìn)行區(qū)域操作，也同時(shí)設(shè)置了現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域智能控制面板，僅用于控制本區(qū)域燈光場(chǎng)景。

3　智能照明系統(tǒng)通訊方案

智能照明控制箱設(shè)有通訊接口，連接方式分有線和無(wú)線兩種，考慮到水泥廠內(nèi)混凝土建筑物較多，采用無(wú)線方式可能會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不佳的情況，故本項(xiàng)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(shè)置在該電氣室的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，連接方法見(jiàn)圖2。

各電氣室的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜通過(guò)光纖通訊匯總至中控室的網(wǎng)關(guān)，將信號(hào)送至智能照明服務(wù)器以及照明系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)，由監(jiān)控主機(jī)對(duì)全廠的照明燈具進(jìn)行管理和控制。本項(xiàng)目的智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

4　智能照明監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)在中控室內(nèi)設(shè)置一臺(tái)照明服務(wù)器和一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)上組態(tài)顯示各個(gè)控制回路的控制范圍以及操作控制按鈕。每個(gè)區(qū)域都可以獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)智能照明控制箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)回路、燈光場(chǎng)景的狀態(tài)實(shí)時(shí)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(dāng)前時(shí)間以及所在區(qū)域的照度情況，實(shí)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(chǎng)操作箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)設(shè)備。當(dāng)某個(gè)區(qū)域需要檢修時(shí)，可以通過(guò)中央監(jiān)控與管理計(jì)算機(jī)將特定區(qū)域的照明模式切換到檢修模式，該模式會(huì)開(kāi)啟該區(qū)域的100%燈光，便于現(xiàn)場(chǎng)操作與檢修，當(dāng)檢修工作完成后可以通過(guò)中控操作恢復(fù)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(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)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(lái)瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過(guò)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設(shè)備選型

6　結(jié)束語(yǔ)

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(dòng)強(qiáng)度，科學(xué)智能地控制燈具，延長(zhǎng)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(wèn)題。隨著智能化水平和電子技術(shù)的不斷提高，智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

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

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。