如何依靠電力線通信實現(xiàn)LED的照明控制

引言

　　要問如今的照明市場誰是當之無愧的老大？要數(shù)LED照明了，它不斷地在照明市場中開拓出越來越大的天地。與CFL（熒光燈）和白熾燈相比，LED可以提供最佳能效。然而，LED燈具制造成本很高，原因是高成本的LED和散熱設計。除了要在節(jié)能方面與CFL競爭外，LED照明制造商還要通過提供比CFL競爭產(chǎn)品更先進的功能來實現(xiàn)LED產(chǎn)品的差異化。

　　例如，LED燈具能夠很容易提供顏色保持，即同一LED燈可以發(fā)出暖白光或冷白光，或色譜里的任何顏色。CFL目前還做不到這一點。借助通信功能還可以使LED燈具變得更加智能，并實現(xiàn)更好的控制、診斷和自動化功能。鑒于所有照明燈具都要連接電力線將電能轉(zhuǎn)換成光能，許多制造商希望能把電力線通信（PLC）接口用作主要的通信和控制鏈路。

　　1 電力線通信

　　電力線組成了世界上最大的銅線基礎設施。家庭或辦公大樓的每個角落都有電源插座，因此電力線是一種全包圍網(wǎng)絡。不需要新建任何電線就可以實現(xiàn)從基本顏色和亮度信息到諸如顏色布景（不同燈具的預定義顏色圖案）和淡入淡出（顏色之間的轉(zhuǎn)換）等更復雜信息的通信。另外，利用從用戶那兒抽象出來的高級燈具發(fā)現(xiàn)和綁定機制，無需記住一個號碼或冒意外關閉鄰居電燈的風險就可以建立一個具有PLC功能的燈光控制網(wǎng)絡。

　　電力線網(wǎng)絡采用總線拓撲結(jié)構(gòu)，可提供高度可配置能力，能夠從一個控制器完成對多個設備的控制。這種控制器可以管理房間內(nèi)的所有燈具，甚至家里的所有燈具。此外，總線拓撲還允許多個控制器控制一個燈具。這樣，一個房間內(nèi)的燈具可以受其它房間控制（例如從臥室關閉所有家里的燈）。這種拓撲還允許控制器一直跟蹤網(wǎng)絡上的所有設備，并用作骨干服務器實現(xiàn)可擴展性和“即插即用”安裝，任*的燈具可以立即成為網(wǎng)絡的一部分。

圖1

　　傳統(tǒng)照明架構(gòu)允許獨立地控制某個燈，而建立在總線拓撲上的標準支持獨立地控制多個燈。請注意，雖然DALI和DMX512可以從一個控制器獨立地控制多個燈，但DALI和DMX512都要求安裝額外的控制線。

　　2 將控制器綁定到燈具上

　　如圖2所示，傳統(tǒng)照明架構(gòu)有專門的線用于獨立地控制每個燈泡。在總線拓撲情況下，這些線被多個燈泡共享，這意味著控制器發(fā)出的信號將被所有燈具收到。為了區(qū)別不同的燈，控制器要和每個燈具單獨綁定，并給每個燈具分配一個唯一的地址。

　　圖2：照明控制架構(gòu)

　　例如，假設燈具A的地址為1，燈具B的地址為2。如果控制器發(fā)送一個目標地址為1的消息，那么這個消息只有燈具A才會處理，燈具B是不會處理的。同樣，如果消息發(fā)送時使用的目標地址是2，那么這個消息只有燈具B才會處理。來具會處理的。同樣，如果消息發(fā)送時使用的是地址，這些線被多個燈具

　　早前的系統(tǒng)要求用戶人工給每個燈分配地址（比如使用DIP開關或撥號盤），然后在控制器上選擇那個地址。然而，這種方法有不少缺點：1）設置需要*費額外的時間；2）用戶必須十分小心地給每個設備分配一個唯一地址；3）如果從一個控制器控制多個燈，用戶必須記住每個燈的地址號?，F(xiàn)在的方法更加復雜和成熟：先是讓控制器（而不是用戶）負責發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡上新安裝的燈具，然后找一個網(wǎng)絡上的空閑地址，將該地址分配給這個燈具，最后提供一個易用的界面用于綁定和控制單個（或多個）燈具。

　　為了發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡上有新的燈具出現(xiàn)，燈具需要自己發(fā)送一個可用的信號。這最好用廣播消息的方式實現(xiàn)，以便網(wǎng)絡上的所有控制器都能知曉這個新燈具。當控制器收到消息時，它能提醒用戶新燈具的加入。如果用戶決定控制這個燈具，控制器將向該燈具發(fā)送一個請求綁定的消息。如果此時燈具仍然可以用于綁定，它將發(fā)送一個確認消息。如果不能綁定，它將發(fā)送拒絕消息。一旦綁定后，這個燈具就只處理從綁定它的控制器地址收到的消息。

　　當燈具還沒有被分配地址時，燈具如何接收綁定消息請求仍是個問題。這個問題可以給每個燈具重新分配一個唯一的64位地址（如同MAC或物理地址一樣）來解決。然后當燈具第一次廣播自己可用時，它也可以在消息中包含其唯一的地址。接著控制器就可以直接向它發(fā)送消息進行綁定。

　　由于64位地址對發(fā)送正常的顏色控制消息來說太長了，控制器可以在完成燈具綁定后給燈具分配一個更短的8位地址（稱為邏輯地址）。為了確保新的邏輯地址值還沒有被使用，控制器可以在電力線上發(fā)送一個ping消息。如果收到響應，再嘗試新的地址，直到?jīng)]有響應為止。

　　圖3顯示了兩個可用燈具的綁定順序，用戶決定只綁定第一個燈具。一旦綁定完成后，控制器就可以開始發(fā)送顏色信息去控制燈具了。