专利名称：工矿灯照明能源控制网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工矿灯照明的自动控制系统，尤其涉及利用单片机通信、局域网 应用的照明自动控制网络系统。
背景技术：
低碳经济是未来的发展方向，如何节约能耗是企业追求的目标。据统计大型加工 企业工厂照明耗电量占企业总耗电量的30%以上，像汽车行业这种组装性质的行业更是达 到45%以上。现有工矿灯具一般在安装过后灯具功率即固定不变，或是可以小范围单独调节， 这样的照明系统不仅控制不方便，而且往往浪费大量的电能。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，实现节能降耗，本发明设计一种工矿灯照明能源控 制网络系统，借助LIN总线通信数据模式将若干个智能LED灯具组成网络，集中控制管理， 以达到最大化的节能效果。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是将一个厂区内所有灯具组成一个网 络，借助LIN总线通信数据模式组合到一起，单通道总线环路中最多能支持16个分节点灯 具，每路总线电缆的长度最多可以扩展到40米，每路分节点受该路主节点统一控制。本发明内容包括中央控制器W ；第一路主节点A，第一路分节点Al、A2、A3……；第 二路主节点B，第二路分节点B1、B2、B3……；第三路主节点C，第三路分节点C1、C2、C3……； 等等。整个网络整体分组数量及每组节点数量可以根据实际工厂布局情况灵活调整，一个 中央控制器W可以控制总计16个主节点；中央控制器W与各个主节点之间用LIN总线数据 模式通信，各个主节点与分节点之间也采用LIN总线数据模式通信，所以相应节点之间连 线用一根导线即可实现。其中中央控制器W包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单元、 系统检测单元、故障报警单元。微控制器采用freescaleie位单片机MC9S12)(DP512，寿命 高，此芯片为汽车级的芯片，满足恶劣环境下的使用要求，MC9S12)(DP512具有动态内存存取 (DMA)功能，中断独立于CPU运行，XGate控制器可设定以执行复杂的工作，所有这些特点决 定了 MC9S12)(DP512可以满足这里要求很高的实时设计。LIN驱动单元所使用的芯片为TI公司的TPIC1021，独立LIN 2. 0收发器通过提供 高达17kV的IEC和12kV的人体模型(HBM)静电放电(ESD)保护功能，从而不再需要外部 保护元器件；恒压电源单元芯片用infineon公司TLE6389，具有主输出端关闭，输出欠压延 时重启，短路保护等功能，可最大程度保护微控制器有效运行；系统检测单元，包含监测整 个工作环境的感光传感器，温度传感器等，系统检测单元并非本发明核心部分，不做详细说 明；故障报警单元，包含蜂鸣器及报警指示灯等，当系统检测到LIN通信数据出现异常时， 根据事先定义好的通信内容，蜂鸣器出现不同声音，同时数码管显示数值表示报警含义。
主节点包括微控制器以及与其相连的主LIN驱动单元、从LIN驱动单元、恒压电 源单元。微控制器采用freescale Sbit单片机9S08AW32，同样为汽车级的芯片，满足恶劣 环境下的使用要求。主LIN驱动单元与中央控制器的LIN驱动单元相同，恒压电源单元与 中央控制器的恒压电源电源相同，故不再赘述；从LIN驱动单元，同样使用的芯片为TI公司 的TPIC1021，只是外围电路略有不同，不需要总线上面接上拉电阻。分节点包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单元、灯光驱动单 元。微控制器采用freescale Sbit单片机9S08AW32，同样为汽车级的芯片，满足恶劣环境 下的使用要求。LIN驱动单元与主节点从LIN驱动单元相同，恒压电源单元与中央控制器的 恒压电源电源相同；灯光驱动单元非本发明核心部分，不做详细说明。本发明的有益效果是系统可靠性高，抗干扰性强，自己组成网络所有节点，不依 赖外界，通用性好，组合性强，多个子网之间可以组合成更大的网络，硬件资源少，各个节点 之间只需要一根金属导线即可完成，灵活性大，可以根据实际厂区照明布局情况灵活增加 或减少节点的数量，数据传输可靠性高，LIN2. 0的标准总线协议广泛应用于汽车行业，本发 明网络协议采用LIN2. 0的数据传输定义，同时各个分节点又是可以独立运行的单片机结 构，可实现分节点向总节点的智能数据传输，实现双向校验，大大提高系统的可靠性。
本发明有9幅附图。图1为本发明系统原理框图；图2为本发明中中央控制器W的原理框图；图3为本发明LIN驱动单元的电路原理图。图4为本发明恒压电源单元的电路原理图。图5为本发明故障报警单元的原理框图。图6为本发明主节点的原理框图。图7为本发明从LIN驱动单元的电路原理图。图8为本发明分节点的原理框图。图9为本发明各驱动单元连接的原理框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如附图1，本发明内容包括中央控制器W;第一路主节点A，第一路分节点Al、A2、 A3……；第二路主节点B，第二路分节点B1、B2、B3……；第三路主节点C，第三路分节点Cl、 C2、C3……；等等。整个网络整体分组数量及每组节点数量可以根据实际工厂布局情况灵活 调整，一个中央控制器可以控制总计16个主节点；中央控制器与各个主节点之间用LIN总 线数据模式通信，各个主节点与分节点之间也采用LIN总线数据模式通信，所以相应节点 之间连线用一根导线即可实现。其中中央控制器W包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单 元、系统检测单元、故障报警单元。见附图2所示，微控制器采用freescaleie位单片机 MC9S12)(DP512，带有串口通信功能，配合驱动LIN芯片TPIC1021，实现中央控制器功能；此芯片为汽车级的芯片，满足恶劣环境下的使用要求，MC9S12)(DP512具有动态内存存取 (DMA)功能，中断独立于CPU运行，XGate控制器可设定以执行复杂的工作，所有这些特点决 定了 MC9S12)(DP512可以满足这里要求很高的实时设计；LIN驱动单元见附图3，所使用的芯 片为TI公司的TPIC1021，独立LIN 2. 0收发器通过提供高达17kV的IEC和12kV的人体 模型(HBM)静电放电(ESD)保护功能，从而不再需要外部保护元器件；恒压电源单元见附图 4芯片用inf ineon公司TLE6389，具有主输出端关闭，输出欠压延时重启，短路保护等功能， 可最大程度保护微控制器有效运行；系统检测单元，包含监测整个工作环境的光传感器，温 度传感器等，系统检测单元并非本发明核心部分，不做详细说明；故障报警单元，包含蜂鸣 器及报警指示灯等，当系统检测到LIN通信数据出现异常时，根据事先定义好的通信内容， 蜂鸣器出现不同声音，同时数码管显示数值表示报警含义，其示意图见附图5。主节点如附图6包括微控制器以及与其相连的主LIN驱动单元、从LIN驱动单 元、恒压电源单元。微控制器采用freescale ^it单片机9S08AW32，同样为汽车级的芯片， 满足恶劣环境下的使用要求。主LIN驱动单元与中央控制器的LIN驱动单元相同见附图3， 恒压电源单元与中央控制器的恒压电源电源相同见附图4，故不再赘述；从LIN驱动单元， 同样使用的芯片为TI公司的TPIC1021，只是外围电路略有不同，不需要总线上面接上拉电 阻体见附图7。分节点见附图8包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单元、灯 光驱动单元。微控制器采用freescale Sbit单片机9S08AW32，同样为汽车级的芯片，满足 恶劣环境下的使用要求。LIN驱动单元与主节点从LIN驱动单元相同见附图7，恒压电源单 元与中央控制器的恒压电源电源相同见附图4，故不再赘述；灯光驱动单元非本发明核心 部分，不做详细说明。各部分驱动单元连接的原理框图见附图9。本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改 变，均列为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种工矿灯照明能源控制网络系统，其特征在于将一个厂区内所有灯具组成一个 网络，借助LIN总线通信数据模式组合到一起，系统中央控制器W与各个主节点之间用LIN 总线数据模式通信，各个主节点与分节点之间也采用LIN总线数据模式通信；中央控制器 W包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单元、系统检测单元、故障报警单 元；主节点包括微控制器以及与其相连的主LIN驱动单元、从LIN驱动单元、恒压电源单 元；分节点包括微控制器以及与其相连的LIN驱动单元、恒压电源单元、灯光驱动单元。
2.如权利要求1所述的工矿灯照明能源控制网络系统，其特征在于所述的LIN驱 动单元所使用的芯片为TI公司的TPIC1021 ；所述的恒压电源单元芯片用infineon公司 TLE6389;所述的系统检测单元包含监测整个工作环境的感光传感器，温度传感器，所述的 故障报警单元，包含蜂鸣器及报警指示灯，当系统检测到LIN通信数据出现异常时，根据事 先定义好的通信内容，蜂鸣器出现不同声音，同时数码管显示数值表示报警含义。
全文摘要
一种工矿灯照明能源控制网络系统，将一个厂区内所有灯具组成一个网络，借助LIN总线通信数据模式组合到一起，系统中央控制器W与各个主节点之间用LIN总线数据模式通信，各个主节点与分节点之间也采用LIN总线数据模式通信。整个系统可靠性高，抗干扰性强，自己组成网络所有节点，不依赖外界，通用性好，组合性强，多个子网之间可以组合成更大的网络，硬件资源少，各个节点之间只需要一根金属导线即可完成，灵活性大，可以根据实际厂区照明布局情况灵活增加或减少节点的数量，能为工矿照明节省大量的能源。
文档编号H05B37/02GK102043399SQ20101026200
公开日2011年5月4日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者叶威, 李志明 申请人:叶威, 李志明