LED 智能照明控制系统网络与通信协议
这几年来城市景观照明及室内装饰照明的霓虹灯和部分传统光源将逐步被具有节能、环保、寿命长、可靠性高及可实现全彩变化的 LED 光源所取代。而 LED 智能照明控制系统中应用网络技术已成趋势。各种网络有不同的协议。目前用的较多的网络和通信协议主要有以下几种。
(1) TCP / IP 协议
以太网( Ethernet )是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准。 TCP / IP 协议( Transfer Control Protocol / Internet Protocol )叫做传输控制/网际协议,又叫网络通信协议,这个协议是 Internet 国际互联网通信协议。用 TCP / IP 协议可实现整个系统的宽带、距离、可靠和双向等功能,这意味着在一个网络里可同时连接的设备更多,且连接的距离更长,传输控制协议使 LED 装饰照明系统的控制质量和可靠性更高,双向通信使设备的远程监测和控制更有效,因而构筑大规模可靠的 LED 装饰照明系统的网络成本更低,这是以现代计算机网络技术为支持的必然结果。
TCP / IP 协议是互联网的主体协议。 TCP / IP 协议的基本传输单位是数据包。 TCP 协议负责把数据分成若干个数据包, TCP 协议要求保证数据传输的质量,因此是个传输控制协议,而 IP 协议保证数据的传输,因此是个地址协议。 TCP 控制器相对485控制的使用比例是4:6,中高端用户倾向于使用 TCP 控制器, TCP 控制器的用户越来越多也是潮流和趋势。 TCP / IP 控制器的优点:采用国际标准的流行通信协议,先进性和性能都比较好,好多年都不会被淘汰。组网数量无限制,组网范围广,通信速度快,适合设备较多的系统。通信质量稳定,不容易受到外界干扰。如果用户已经有局域网等网络可以不用重新铺设网络,利用现有网络组网用在智能照明系统也较多。
(2) RS -485网络。
在 IED 照明控制领域, RS -485传输方式较为通行,485总线是一种用于设备联网的、经济型的、传统的工业总线方式,在只负载一台485设备前提下,485总线传输距离可达到1200m,而一般只能在几百米范围内。485芯片负载能力有三个级别﹣32台、128台和256台,采用双绞是因为485通信采用差模通信原理,双绞的抗干扰性较好。如设备越多网络越复杂,受到干扰越大。组网范围有限。在 LED 灯具内置一片 MCU ( MCU 是 Micro Controller Unit 中文名称为微控制单元,又称单片微型计算机),控制并通过RS485接口芯片连接到RS485总线上,用一台控制器对RS485总线上的每个 MCU 发送数据进行控制。由于这种控制方式需要每个灯具设定地址。目前控制系统厂商尽管是用RS485协议,但标准还未统一,所以有的产品无法兼容。
(3)DMX512协议。
为适合 LED 灯饰行业的应用,美国剧院技术协会( USITT )以计算机网络技术 TCP / IP 协议为基础,针对 LED 灯饰照明控制系统的特点,开发出DMX512协议,用于舞台的调光与景观照明的调光。DMX512是支持512个通道的,一般的全彩 LED 灯具是 RGB 色占用3个通道,DMX512控制器输出的每路就可以连接170个灯具。目前DMX512也是应用最广泛的 LED 控制系统,实际上是 LED 景观市场单独的标准。由于DMX512也要设定地址,而DMX512最多只能控制512个通道,也就是512/3即170个全彩 LED 灯具,所以只能应用在小规模 LED 控制系统中,如果要扩大,采取电脑联网办法可以扩展。
由于结构简单、成本低、容易制作等原因,许多厂商都把DMX512协议的接口加到产品上。 DMX 接口的特点是采用5芯卡依 XLR 口,其中1芯接地,2,3和4,5芯传输控制信号(2,4为反相端,3,5为同相端),所有数字灯光设备均有一个 DMX 输入接口和一个 DMX 输出接口,DMX512控制协议允许各种灯光设备混合连接,在使用中可直接将上一台设备的 DMX 输出接口和下一台设备的输入接口连接起来,使用中母接口适用于发送器,而公接口适用于接收。
(4)串行 SPI 控制系统。
以级联的方式进行控制。由于这种控制方式的芯片是专为 LED 显示屏设计的,而为显示屏设计的 LED 驱动芯片是多路的,如8路,16路,所以这种控制方式应用较多的是在 LED 轮廓灯上。如果当中有一个 LED 驱动芯片出现故障,将导致整条总线通信中断,因为是级联方式。由于出线过多等各方面原因并不适合在 LED 点光源上应用。
(5) DALI 总线控制系统。
DALI 是欧洲提出来的一种灯光控制总线方案,在 DALI 系统中,每个灯具有一个地址,并有一组控制命令。可寻址范围是144个灯,并能实现群控的能力。每个 LED 灯具中使用一单片机完成了 DALI 数据的接收和 DALI 命令的控制。
(6)无线网络。
无线网络采用 ZigBee 、 WiFi 、 VLC 等通信协议。
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