基于双总线面向舱室多功能应用的电气控制系统的制作方法

文档序号:15523773发布日期:2018-09-25 20:15阅读:104来源:国知局

本实用新型涉及船舶舱室电气控制系统,尤其是应用于含有套间的较高级舱室中基于双总线面向舱室多功能应用的电气控制系统。



背景技术:

随着船舶工业的发展和人工智能的兴起,船舶舱室内的电气应用及其功能也随之受到人们青睐。在内装舒适性不断提高的趋势下,必然对舱室电气设备的智能化、便捷化、安全性能都提出了更高的要求。舱室设备是乘客在舱室工作生活的重要组成部分,船舶运行中,长期远离陆地易使人疲倦,如在海上的枯燥环境更使人心情低落。这就要求舱内的(电气)设备使用应具有很好的便捷性和智能性,以缓解使用者的不舒适感,其应用功能的人性化直接关系着使用者的乘船体验及其满意度,而可靠安全的智能化控制技术也就应运而生,并得到快速发展。

在原舱室电气回路中加入控制器及其电路,原有的墙壁或家具上安装的人机交互面板(例如开关)接入到控制器的输入端,经由控制器逻辑处理后再由控制器的不同输出端口发出相应的控制信号,连接到其输出端口的每一设备在接收到控制要求后就执行响应(例如灯的亮与灭,空调的开启与关机)。

这一种类似工业控制思路的处理方法在实际应用中也面临不少新的问题。

其一,舱室内基本的需求是照明。而照明灯具的调光一直在发展中,但上述控制电路很难融入新的技术,只能使用传统的0~10V模拟量调光或者可控硅调光。这两种调光方式都存在难以克服的顽疾,每一盏灯具都需要单独的控制电路,灯具一旦很多很难大量应用。

其二,新材料新技术的应用总是希望提高舒适性的同时还能进一步把舱室固有重量降低下来,上述控制电路的加入增加了电缆使用量和器件数量,这不但不能减重而且又增加了重量。

其三,安全已成为现代技术发展的前提。现有应用虽靠控制电路实现了部分便捷操作性,但高压危险电路大量的增加,且没有实现与人的安全隔离,造成触电隐患。

其四,这一应用无形中对维护检修者的专业度提出了更高的要求,简言之它的维护检修性能未必能提高。

其五,海洋性的环境腐蚀性较强,直接从工业里复制的技术案例未必能较好地应用在船舶里。

另外,目前广泛使用的照明调光手段还多是可控硅或模拟量调节方式,前者易出现调光器与电源驱动器不匹配问题,后者易被干扰。舱内的调光技术如何破解并加以改善,如何把舱内众多的电气设备协调一致,如何呈现给使用者一个菜单化、场景化、功能可定制化的智能型系统,这都是需要解决的问题。

现有技术中,解决上述问题的方法有以下两种:

一、使用工业可编程控制器(简称PLC)。使用它的输出点作为控制信号,通过继电器或者接触器驱动舱内电气设备的开闭。输入点来源于按钮、开关等器件的电路,或者利用PLC的网络通讯功能使用工业触摸屏作为输入指令来源。

此类方法的缺点是:输出控制电路都与PLC接口连接,每一电气受控设备都需单独与PLC电路连接;输出形式要么是布尔变量的开与关,要么是模拟量(基本都是0~10VDC);模拟量控制方式需为每一受控设备布置单独电缆,浪费资源还性能欠佳。针对照明的调光需求,只能使用模拟量0~10V形式,其抗干扰性能也欠佳。针对空调风量的调节,尤其需要占用更多PLC输出端口及其控制电路。布线复杂,电缆使用量变大。维护困难。

二、使用传统技术,主令器件(例如开关)直接闭合或切断硬线电路。调光功能使用调光旋钮直接控制固定的单盏或多盏灯具。空调系统使用单独的调节面板。广播系统使用单独的面板和系统。

此类方法的缺点是:无法实现智能化、场景化控制;一旦调试结束就不能再修改控制功能。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题是:提供一种基于双总线面向舱室多功能应用的电气控制系统,以改善上述公知舱室的缺陷,实现船舶舱室生活中的电气设备智能控制,呈现给使用者一个随心定制化的操作功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于双总线面向舱室多功能应用的电气控制系统,其特征在于:包括供电单元、网络转换单元、DALI总线通讯驱动单元、KNX总线通讯驱动单元以及继电驱动单元;其中,

供电单元,通过舱室入户电源合理分给各ECG和各负载AC220V,同时所有的逻辑控制器件也由它供电工作;

网络转换单元,通过DALI/KNX网关实现,由本网关把KNX的命令转换成DALI驱动信号,同时把DALI的状态反馈转换成KNX信息;

DALI总线通讯驱动单元,通过各ECG的DALI总线拓扑实现,每一ECG都包含各自的地址和配置程序,都会根据DALI总线上的通讯帧信息识别出自己需要的驱动信号;

KNX总线通讯驱动单元,通过各KNX兼容设备和人机交互面板的拓扑实现,各自都包含有独立的物理地址、组地址、配置程序和应用程序,各自在KNX总线上检测到涉及自己的通讯帧后立即解码响应;

继电驱动单元,为非KNX总线兼容、非DALI总线兼容所设计。

进一步的说,本实用新型所述的DALI总线和KNX总线的网络拓扑允许形式都为总线形、树形或者星形;无辅助措施下的可连接的地址单元数都为64个。

再进一步的说,本实用新型所述的DALI总线控制照明灯具的灭/亮和调光;所述的KNX总线为非照明类电气设备的通讯网络。

再进一步的说,本实用新型所述的ECG安装在照明灯具内并与相连的灯具一一对应;ECG具有独立的通讯地址并存储有配置程序;同时ECG还具有电源输入端和驱动电源输出端口,用以驱动灯珠的灭/亮或者调光。

本实用新型的技术关键点是通过DALI和KNX两种总线,各取所长,通过网关联络转换,无缝衔接在一起。

本实用新型的有益效果是:

1、较现有技术简化了电气线路,电气回路大大减少,但功能增多了;

2、较现有技术因电气回路简化使舱室固有重量相对降低,符合了轻量化设计趋势;

3、较现有技术降低了工人在施工布线期间的劳动强度和难度,调试过程更简易;

4、使用了SELV电源的人机交互面板,杜绝了用户触电危险的现象;

5、较现有技术提高了系统的维护检修性能;

6、照明灯具的灭/亮和调光使用了合一的DALI总线,简化线路同时带来了更专业的数字调光技术,使场景应用更自由和便捷,同时诊断维护更简易;

7、DALI数字照明总线自带紧急照明模式,进一步扩大了应用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电气控制系统原理图;

图2是U01网关(KNX与DALI)功能框图;

图3是U02继电器模块功能框图;

图4是KNX和DALI总线允许的拓扑结构图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本实用新型的基本结构,因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

一种基于双总线面向舱室多功能应用的电气控制系统,包括供电单元、网络转换单元、DALI总线通讯驱动单元、KNX总线通讯驱动单元以及继电驱动单元。其中所述供电单元通过舱室入户电源合理分给各ECG和各负载AC220V,同时所有的逻辑控制器件也由它供电工作。其中所述网络转换单元通过DALI/KNX网关实现,由本网关把KNX的命令转换成DALI驱动信号,同时把DALI的状态反馈转换成KNX信息。其中所述DALI总线通讯驱动单元通过各ECG的DALI总线拓扑实现,每一ECG都包含各自的地址和配置程序,都会根据DALI总线上的通讯帧信息识别出自己需要的驱动信号。其中所述的KNX总线通讯驱动单元通过各KNX兼容设备和人机交互面板的拓扑实现,各自都包含有独立的物理地址、组地址、配置程序和应用程序,各自在KNX总线上检测到涉及自己的通讯帧后立即解码响应。其中所述的继电驱动单元为非KNX总线兼容、非DALI总线兼容所设计,因部分电气负载功能单一又广被市场认可,性价比高,故使用兼容KNX总线的继电器模块实现总线下的逻辑控制。

参见图1,虚线框内的电器件都安装在高防护等级又耐腐蚀的电箱内,以符合船舶认证和应用。虚线框内左侧中间设计了Q01和Q02微型断路器,用作供电单元的初始配电分配;Q01通过短接的接线端子输出到各用电负载,Q02仅为电箱内的电器件过流短路保护之用,同时断开Q02还会触发紧急照明模式。

图1虚线框内中间位置的U01为网关器件,属于网络转换单元,用作KNX和DALI两总线间的通讯转换,同时兼有管理DALI总线的功能(即主设备master功用),逻辑功能见图2。U02为继电器模块,逻辑功能见图3,它兼容KNX总线协议,可把功能单一无总线的电气设备纳入到KNX总线控制之下,和中间继电器KA1~KA6同属于继电驱动单元。

图1虚线框上方为实例中舱室中的B室(卫生间也安装在内),从左到右依次为两台具有DALI协议的ECG、具有KNX协议的空调/风阀设备、其它KNX设备、两只人机交互面板(代号为PB-3、PB-4,可为多键场景面板、触摸屏等)、卫生间排风扇、卫生间照明灯、两只筒灯。后四只电气设备均由KNX总线间接驱动,其余直接由总线驱动。

图1虚线框下方为实例中舱室中的L室,从左到右依次为四台具有DALI协议的ECG、两只人机交互面板(代号为PB-1、PB-2,可为多键场景面板、触摸屏等)、其它KNX设备、两只筒灯。后两只电气设备均由KNX总线间接驱动,其余直接由总线驱动。

由图1可见,不论是B室还是L室,总线拓扑都符合图4所示的结构形式。

PB-1、PB-2、PB-3、PB-4为人机交互面板(数量连同其它总线设备可达64只,超过需要加中继器),可安装在墙壁或家具表面上,它们都具有KNX总线协议,通过软件可设置拥有独立的物理地址和应用配置程序。并且,软件中可定义每个人机交互面板的场景功能,例如把PB1安装在门口,功能可定义为回家/离开场景,回家场景定义为客厅主灯80%亮度,离开场景定义为套间内的所有亮着的灯都灭。

本方案使用两种总线协议,分别是DALI(全称为Digital Addressable Lighting Interface)总线协议和KNX总线协议,且两种总线的网络拓扑允许形式都为总线形、树形或者星形(见图4所示的拓扑结构图),无其它辅助措施下可连接的地址单元数都为64个。DALI总线在本方案中用作照明灯具的灭/亮和调光控制,同时兼有紧急照明模式应用;KNX总线在本方案中用作非照明类的电气设备通讯(兼有供电)接口,可提供诸如场景、分组、功能定制等智能化需求,还具有以后的保留扩展功能。

本方案中DALI总线作为照明灯具控制系统,在允许的拓扑形式内由它连接所有的照明灯具电子驱动器(简称为ECG,具有DALI接口);ECG安装在照明灯具内并与相连的灯具一一对应;ECG具有独立的通讯地址并存储有配置程序;同时ECG还具有电源输入端和驱动电源输出端口,用以驱动灯珠的灭/亮或者调光。

本方案中KNX总线作为非照明类电气设备的通讯网络,在允许的拓扑形式内由它连接所有人机交互面板(如图1所示的PB1,PB2,PB3,PB4)和兼容电气设备(G01,G02)。

DALI总线和KNX总线在各自完成自己的任务时,由一只网关(U01)把这两个网络联系起来。因此KNX总线协议在运行中产生的场景调用、场景保存、分组控制、功能定制等都可以顺利调用DALI总线驱动,以达到整个舱内电气设备的智能化功能。

本方案中,所有AC220V可触电危险的接触都被隔离在少数的ECG和电箱内。所有用户可接触可操作的人机交互面板都是特低超安全电压(SELV),不会有触电危险,大大增强了用电安全系统。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式,各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制,所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形,而不背离实用新型的实质和范围。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1