阿尔嘉美智能控制系统
Top Smart产品设计手册
(安装设计)
阿尔嘉美环保科技(北京)有限公司
目录
阿尔嘉美科技是成立于2003年的高新技术企业,主要从事高新技术的研究和开发,公司主要以自有知识产权的智能总线(Top Smart)控制系统为主导产品(还有其他工控类产品)并且承接各类开发项目和OEM产品合作,公司产品广泛的应用到智能建筑和智能家居以及工控领域。
本手册是针对设计院、系统集成商、工程单位等即将使用而又对Top Smart智能系统没有详细了解的设计人员、工程技术人员、使用和维护人员,以及所有关心Top Smart智能控制系统的朋友。
本手册介绍了Top Smart智能控制系统的系统原理、产品等工程设计所必要的知识。
关于Top Smart系统组件的详细资料请查阅相关的产品说明书;关于系统配置软件TTS (Top smart Tool Software) v1.0 请阅读软件的帮助文档。
Top Smart总线系统拥有先进的网络结构:
ü 分布式网络控制系统(DNCS);
ü 分布式智能现场设备,无需中央控制单元;控制功能下放到现场节点,不需要一个中央控制单元来集中控制和操作,通过智能节点来完成控制和通信任务;
ü 混合的通信媒介;
ü 参考OSI七层模型实现,大大提高了网络的可靠性;
ü 极为方便的的总线型拓扑结构;可以采用星形、总线形和环形的任一种或多种网络拓扑结构
Top Smart具备巨大的拓展潜力:
ü 采用模块化的设计,具有很强的可扩充性;
ü 是整体的解决方案,并允许用户逐步购置到位;
ü 开放的网络协议,便于连接第三方设备;
分布式网络控制系统是控制系统最完美的解决方案,由于它采用了现场智能设备来完成实时控制任务,以及在现场智能设备实现网络通信协议,同时采用网络技术构成控制系统的操作平台,这就可以构成高性能和高可靠性的控制系统。
Top Smart在解决智能建筑中的设备互联问题时,采用了分布式网络控制系统这一方案,它非常适合众多的嵌入式智能设备发挥网络化的特点,更容易扩充和维护。
与过去的集中控制网络相比,分布式的对等控制网络具有以下优势:
ü 拓扑结构简单、布线方便、扩展方便;
ü 整个系统不会依赖于某台“主机”,具有更好的容错性;
ü 节点间可以执行相互的控制,因此,在任何一个地方都可以实现“集中控制”的功能,给用户带来更多便利;
ü 加上触摸屏终端等节点,就可以具备中央控制系统的所有功能。
Top Smart智能总线控制系统采用单一总线。在不加中继器的情况下,总线允许的最大长度1000米。
由于采用了对等网、单一总线方式,使得系统的布线简洁、安装方便。避免了像在传统“集中控制盒”上连接多根信号线的麻烦和浪费。所有的终端设备可随时接入总线或脱离总线;
如图表1所示,我们将所有的联网设备都接到主干线上,将这些设备称为“节点”(Node)。
图表1 设备连接方式
Top Smart主干线可以采用普通双绞线,在现场环境复杂干扰较多的情况下可以采用屏蔽双绞线。系统需要其中2根线作为信号线来传输数据,另外再用2根线作为电源(如果总线产品数量较多,电源负载大,建议用4根线分为两组)。节点自带电压变换、极性保护、过载保护电路单元。
足够数量的通信插座是必须的,主要是为了将来新增节点数使用。插座必须安装于所有的房间,并固定在墙的适当位置。
采用总线技术,需要在建筑内进行布线,这在一定程度上制约了系统的扩展,带来了不便。但是,在目前的成本要求和技术水平下,总线技术提供了最可靠,最低成本的通讯手段,尤其对于系统规模比较大的建筑、别墅等等,显得更加可靠。而且,我们通过专门设计的数据链路层协议,提供一个单总线多主机的网络环境,便于设备的“即插即用”。
Top Smart控制系统同时应用的通讯方式包括:红外线和无线射频,这些免除布线的方案与布线方案无缝结合,可以适应不同的用户需求。
当前版本的Top Smart系统总线为TS-Bus,采用四线制设计,总线型的设计使得系统中添加新的模块非常方便,只要在总线连接到的地方,就可以方便添加新的模块。
Top Smart系统是基于微处理器的系统,通过先进的嵌入式系统设计技术,集成了CEBus的应用层协议栈,并具备优异的分布式网络通讯性能。
通过ICP(In Circuit Programming)技术,我们设计出可以随时在线升级的Top Smart系统。通过配置软件TTS您可以给每个单元设定唯一的NID地址,并可以对相互间的关联进行灵活定义。
每套系统中的TS-Bus 总线上的节点数量在逻辑上的最大值为65535个。由于通讯单元驱动能力的因素,如果节点数量超过32,则需要添加一个线路驱动单元(区域管理器),分隔为2个或多个物理子网。各个物理子网间的逻辑关系是平等的,都可以相互间寻址和数据通讯。
Top Smart系统的各种单元器件均内置微控制器(MCU),由四芯信号线(双绞线)连接成网络。每个总线上的模块均设置唯一的节点编号(Node ID)并用软件设定其功能,通过执行器控制各回路负载。由TTS软件,可以将输入单元(如场景面板)和执行器建立对应联系。当有输入时,输入单元将其转变为OCL控制指令在TS-Bus系统总线上广播,所有的执行单元接收并做出判断,控制相应回路输出。
Top Smart系统通过四芯总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源,还提供了控制信号。
图表2给出了系统图,从中可以看出,整个系统主要由挂在总线上的多个节点构成,每个节点可以相互进行通讯,从而完成相应的功能。
图表2 单一网络结构系统图
在图表2中的无线接收控制器是连接在总线上的一个模块,它将有线介质的网络与无线射频的网络连接到一起,使得系统中可以添加无线方式的设备。
Top Smart系统中,有着众多类型的模块,如果抽象来看,几乎所有的节点不外乎是具备“输入功能”、“输出功能”、“逻辑自动控制功能”的特性。
图表3 Top Smart总线控制系统的基本构成形式
从图表3可以看出,Top Smart控制系统中,每个节点要么充当与用户交互的“输入单元”,要么执行具体控制功能的“输出单元”,要么是两者兼备;或者,作为“逻辑控制单元”(不经过用户交互,而能自动根据条件、规则来充当一个“指挥者”)。
我们将Top Smart的智能控制产品分为以下几种类别:
ü 输入单元:采集用户或传感器的输入,如按场景面板、传感器输入控制器等;
ü 输出单元:执行开关量、调光、红外发射等类型的驱动输出;
ü 特殊单元:智能电话控制器、日程管理模块等、红外学习控制器等设备;
ü 辅助单元:遥控器、总线转接器、网络电源等附属设备;
ü 软件:系统的配置软件,以及用户的操作软件等等;
ü 第三方产品:可以与Top Smart系统共同工作的第三方提供的产品;
下表给出了目前的Top Smart系统的产品列表(该列表不包括稳定设计中的产品和预计近期提供的新产品),详情可以向阿尔嘉美科技市场部咨询获得最新的产品列表:
TOP SMART控制系统产品清单
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序号
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产品名称
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功能概述
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产品型号
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描述
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1
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两键场景面板
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2个触摸按键
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TS-S02T/K
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4个场景
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5
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六键场景面板
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6个触摸按键
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TS-S06T/K
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12个场景
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7
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一路调光控制器
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1路调光
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TS-D01J/K
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调光,8个场景
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9
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二路调光控制器
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2路调光
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TS-D02J/K
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调光,4个场景
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11
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一路开关控制器
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1路开关
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TS-R01J/K-1
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灯光开关,2个场景
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12
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TS-R01J/K-2
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普通开关,2个场景
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13
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二路开关控制器
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2路开关
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TS-R02J/K-1
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灯光开关,8个场景
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14
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TS-R02J/K-2
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普通开关,8个场景
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15
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三路开关控制器
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3路开关
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TS-R03J/K-1
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灯光开关,6个场景
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16
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TS-R03J/K-2
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普通开关,6个场景
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17
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四路调光驱动器
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4路调光
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TS-E04D/P
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灯光调光,配电箱
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18
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八路开关驱动器
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8路开关
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TS-E08R/P-1
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灯光开关,配电箱
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19
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TS-E08R/P-2
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普通开关控制,配电箱
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20
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四路窗帘驱动器
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4路电动窗帘的控制
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TS-E04B/P
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4路窗帘的控制,配电箱
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21
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电源控制器
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系统电源
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TS-P24A/P
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系统电源
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22
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红外学习控制器
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学习红外信号
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TS-IR0A/Q
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红外学习功能
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23
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总线转接器
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总线与电脑连接设备
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TS-BC232A/Q
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转接设备
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24
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窗帘控制器
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电动窗帘的控制
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TS-E02A/K
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电动窗帘的控制
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25
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智能电话控制器
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电话远程控制
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TS-C0A/Q
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电话远程控制功能、拨号报警功能
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26
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无线接收控制器
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接收无线信号
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TS-RF0A/Q
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接收无线遥控器信号
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27
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红外收射控制器
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收发红外信号
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TS-IR0B/Q
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发射红外信号
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28
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无线遥控器
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发射无线控制
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TS-Y0A
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无线遥控器
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29
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系统配置软件
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系统配置软件
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TTS v1.0
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V1.0版本(Top Smart Tool Software)
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30
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终端控制软件
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系统控制软件
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TS Control V1.0
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31
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日程管理模块
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显示时间/时间管理
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TS-T01A/K
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日程管理控制
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33
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传感器输入控制器
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8路开关量\2路模拟量
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TS-S10/P
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采集传感器信号
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34
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总线区域管理器
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总线区域分配
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TS-Zm0A/P
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系统分区管理的区域控制器
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产品型号定义说明
TS-----智能系统 Top Smart 智能总线控制系统
E----执行器/驱动器 D---可控硅驱动调光
R---继电器驱动开关 /K---开关盒(86盒)安装
/P----配电箱安装 /Q ---其他方式安装
-1 灯光开关的控制 -2 普通电源开关的控制
4.1 系统设计流程
4.1.1.概述
Top Smart 智能控制系统主要有两大应用领域:
智能建筑应用领域和智能家居领域;
系统安装的总体过程如下:
4.1.2. 项目需求分析
由于Top Smart 的特点之一是模块化与软件定义,所以使得用户的完全个性化配置成为可能。一方面,客户所拥有的设备数量、型号、控制特点有所不同;另一方面,客户所希望得到的操作、控制方式也有差异。因此,我们需要在一定程度上了解客户的需求才开始系统的设计。
需求的内容包括:
1. 建筑平面图
a) 设备间、公共区域、客厅、卧室等功能区划分;
b) 尽可能准确的尺寸;
2. 装修设计图(主要针对智能家居)
a) 大型家具的摆放位置;
b) 电视、空调等电器设备的摆放位置;
3. 强电系统的布线图
a) 照明设计平面图;
b) 强电插座位置图;
4. 用户的特定功能需求
a) 对于哪些系统需要控制?
b) 需要达到什么样的控制功能?
c) 有哪些特殊要求?
4.1.3.系统的设计和选型
在智能系统的施工前,需要进行尽可能详尽的规划与设计。
在明确了用户对于系统的控制、功能需求并获得各类图纸之后,就可以根据Top Smart的特点来提出最适合的设计方案。
通常,可将系统划分为多个子系统进行设计:
ü 照明子系统的设计;
ü 电器控制子系统的设计(含窗帘、百叶窗、空调控制);
ü 传感器联动系统;
ü 其他功能的子系统;
ü ……
对于照明系统,设计步骤如下:
(1) 根据用户所提供的照明设计平面图,检查以下要素:
a) 每一回路照明的负荷最大值;如果超过灯光执行器的最大容量,则划分成多个回路,或者采用其他的方法(例如:通过交流接触器控制)。
b) 检查所使用的灯光类型;如果是线性光源(白炽灯等),那么可以使用灯光调光型和开关型执行器;如果是非线性光源(如日光灯),可以选择开关型执行器。对于带变压器的卤素灯,由于各厂家的变压器设计有差异,不能保证调光执行器可以正常工作,建议在购买前,先将样品连接调光执行器进行试验,如果控制效果不佳(噪声过大或者闪动),建议更改为开关执行器。
(2) 划分合理的照明回路,并提出对强电回路的某些局部的修改要求,包括控制形式、回路的重新划分、光源类型。
a) 由照明回路的数量、照明回路的容量选择执行器部件的型号,数量,并确定其安装位置。
b) 由用户所提出的按键面板控制需求,选择按键开关面板的型号,数量,并确定其安装位置。
c) 完成系统结构图、设备连接图。注意,总线线路不允许出现闭环!
d) 在用户提供的照明平面图上,画出Top Smart系统施工图。
对于电器控制子系统,设计步骤如下:
(1) 根据用户所提供的电器安置位置图和强电布线图,检查每一回路的负荷最大值。
(2) 检查所需控制的电器类型,划分为开关/电源控制、红外控制两大类。同时,也应考虑有些电器的控制没有实际意义(如电冰箱),可以不进行处理。有的时候,也可能一个电器既需要电源控制,也需要红外控制。
(3) 对于需要进行开关/电源控制的设备,需:
ü 划分合理的电源回路,并提出对强电回路的修改要求。
ü 由回路的数量、容量选择普通开关执行器部件的类型、数量,并确定其安装位置。
(4) 对于需要通过红外发射控制器进行控制的设备,需:
ü 根据家电摆放位置,选择一个能够从安装位置上辐射到所有受控设备的位置来安装红外发射模块;
ü 红外发射控制器的最远控制距离约为4-10米,根据环境干扰、学习效果的不同而有所不同。请距离、角度以及不被物体阻挡。在距离稍大时,可以调整控制器内的红外发射管的方向。
ü 如果房间很大,且受控设备较多,那么可能需要安装多个红外发射控制器。
(5) 由用户所提出的场景面板控制需求,选择场景面板的型号,数量,并确定其安装位置。
(6) 对于需要无线遥控器控制的系统,需要合理选择无线接收控制器的位置,最好处于系统平面的居中位置.以便在任何位置无线接收控制器都可以接收无线遥控器的信号.
(7) 完成系统结构图、设备连接图。
(8) 在用户提供的电器位置平面图上,画出系统施工图。
对于电动窗帘和投影幕的控制可以采用两种方式进行控制:
红外线控制和执行器控制。由于市面上常见的电动窗帘有按钮控制和红外控制等类型,可以选择红外控制的窗帘,这样配合红外发射控制器节点就能控制。如果选择按控制的窗帘可以通过窗帘控制器节点来实现对窗帘的控制。
对于传感器联动子系统,设计步骤如下:
ü 根据用户所提出的联动需求,确定需要使用的传感器类型;
ü 确定每个传感器的安装位置;
ü 根据传感器数量,选择“传感器输入控制器”或者通过“场景面板”进行传感器信号的采集,并确定安装位置;
ü 完成设备连接图和系统施工图;
对一些其他功能的规划,设计步骤如下:
(1) 如果用户需要对家庭设备进行电话远程控制,则需增加智能电话控制器。可以根据需要选择安装在弱电配电箱内,需要连接的线路包括: 电话外线,可以从普通电话机上并出线; Top Smart总线;使电话控制器可以连接到总线上;
(2) 如果用户需要对系统设备进行定时管理,那么需要增加“日程管理模块”。只需要连接Top Smart总线的接口即可工作;
(3) 根据以上所配置的整个网络的节点情况,计算电源消耗容量,选择适当的“电源控制器”,目前所提供的每一个“总线电源模块”可以支持约20个左右的网络节点,根据节点功率消耗的不同而有所差别。电源控制器请安放在弱电配电箱中,如果现场的线路损耗较大,可以在总线的其他位置适当加入总线电源来确保每个模块的电压;
(4) 根据用户的计算机安放位置,设计一个“总线信息插座”,使得Top Smart控制总线可以通过适当的位置接出来,便于以后的配置和系统通讯;信息插座可以选用4芯的电话插座,接线方式参见后面的RJ11接线顺序;
(5) 根据预计的将来扩展情况,设计一定的“总线信息插座”和预埋Top Smart总线,以满足新添模块的需求。
(6) 完成设备连接图和系统施工图。
根据整个系统的设备情况绘制强电系统图和弱电平面图
4.1.4.安装和调试
请按以下步骤进行:
1. 调整强电回路;
2. 铺设Top Smart系统弱电总线;
3. 制作各个节点的连接头,对线路进行严格检测;
4. 安装连接网络节点;同时,可以利用TTS设计系统逻辑关联;
5. 通过TTS软件进行系统初始化与查错;
6. 如果连接无误,给执行器和驱动器单元连接上强电;
7. 通过TTS逐点测试模块功能;
8. 系统联调,检查系统
9. 通过TTS软件进行仔细的功能调整。
4.1.5.测试与交付
请参考以下步骤进行:
1. 准备测试文档;
2. 向用户进行演示并进行测试;
3. 根据客户的要求进行小幅度调整和TTS配置调整;
4. 工程交付;
5. 安排售后服务与定期检测。
4.2 布线规范
4.2.1. 概述
TOP Smart系统采用总线型拓扑结构。在节点数量小于15个,距离小于30米的情况下,也可以采用树型、星型等拓扑结构。这样的结构使得组网非常方便。但系统拓扑结构中要避免出现环网,否则系统通讯将会不正常。
Top Smart 总线允许所有的节点均连接在一条总线上,系统可以由单个子网络组成,每个子网络须满足以下条件:
(1)网络内最多有32个节点;
(2)网络内传输距离最远为1000米;
如果不满足以上任一条件,须增加总线区域管理器扩展,组成多重网。
图表 4 单一子网与多重网络
区域管理器是一个无需配置的智能型设备,它一方面在物理上分割各个子网,假如某个子网发生短路等故障,区域管理器将保证故障的范围不会扩大到整个总线中;另一方面,它能自动识别总线上的数据帧,必要时才会向主干线上转发。这样,在每个子网可以进行较为繁忙的数据传输而不会占用到整个系统的带宽。
4.2.2. 线材选择与信号定义
Top Smart总线一般采用非屏蔽五类双绞线(UTP5)将各个网络节点连成一个网络;如果系统布线环境复杂,线路较长建议选择屏蔽双绞线(STP),线径也可考虑使用六类线等线径较大的双绞线,以提高稳定性。由于控制网络的信号传输速度较低,没必要选择超五类等线缆。
为了保证系统通讯的可靠,布线时Top Smart总线尽量不与强电缆共用同一线槽,应将Top Smart总线单独穿钢管或PVC管敷设,并与电力电缆的水平距离至少大于300mm。如果是室外工程,请做好防水处理,采用户外铁管钢管暗敷。Top Smart总线不宜与电力线的电缆平行排布,应尽量减少平行部分的长度(<5米),以免引入过多干扰。
Top Smart系统要求使用五类双绞线中的橙/橙白,兰/兰白两对,并且要求接线方式为:橙色—接电源A,橙白色—接电源B;兰色—接数据A,兰白色—接数据B。
假如橙/橙白,兰/兰白两对出现问题,可以使用其余两对备用线。作为备用线的4根电缆,分别按照下面的规则连接:棕色—接电源A,棕白色—接电源B;绿色—接数据A,绿白色—接数据B。
图表 5 线缆的定义
在连接节点上的四孔插座的时候,线缆应该被剖开,并露出大约5mm长度的裸线。将线缆插入四芯插孔并稍往回拉(会自动锁紧)确保连接可靠,且没有裸露部分露在外部。
图表 6 四孔插座的线路顺序
在采用RJ11四芯电话接座的时候,RJ11与线路按图表 7的方式连接。
现在的布线系统是灵活的、可管理的工作系统,在对布线链路的管理中,经常需要移动和改变链路的连接,使用RJ-11插头可以满足这方面的需求。
图表8 RJ-11接头的典型结构
从RJ-11插头的几何结构中也可以看到,这4个整齐排列的触点以及为了连接触点而不得不散开双绞缠绕的四根并行的线芯,这样的结构破坏了双绞线线对间均匀缠绕的对称性,也就由此导致了线对间的串扰情况。还好,由于控制总线的传输速率不高,这种串扰对系统没有明显影响。
为了获得最佳的链路性能,在制作RJ-11接头时,非双绞的部分应该越短越好,这就需要有良好的制作工艺,才能尽量减少NEXT(近端串扰)的影响。此外,RJ-11接头上的触点能否与线芯牢固地连接也是保证接头质量的一个重要因素。通常我们在现场制作RJ-11接头时,是通过压接工具上的压接点来保证的。
图表 9 RJ-11接头中的触点、第一、二压接点
通常在我们拉动电缆时,只要我们正确地实现第一、二压接点的功能,对于接头来说主要受力的则主要是外包皮,而不是线芯与触点刀片的连接部分了,我们经常看到没有将外包皮压接到第一压接点的RJ-11插头很容易出现某一针位开路的故障。同时我们应该注意到,在制作RJ-11接头时,第一压接点又不能压接得太重,否则会由于线对的交叉而导致线芯的损伤,由此就会影响到RJ-11插头的特性阻抗情况。
我们再来看一下,RJ-11插头上的触点,这是4个排列整齐的通常镀金的触点,在压接插头时,这4个触点要均匀地垂直受力,才能最大限度地保证在今后与插座耦合时产生最好的接触。所以对压接工具能否精确、垂直、均匀地受力也就提出了苛刻的要求。廉价简陋的压接工具绝大多数没有第二压接点,并且不能保证让触点在压接工作时对精确、垂直、均匀受力的要求,压接的质量通常是依靠操作者有多大的力气来决定的,常常会出现用力小了触点的压接针没有良好的接触到线芯,造成开路,用力大了会造成第一压接点压坏线芯,测试中出现回波损耗故障。从统计来看通常会有20%~30%的连接故障是由于工具的问题而造成的。因此需要选择优质的安装工具并注意操作方法,以保证布线链路的质量。
4.2.3. 信号线相关的注意事项
信号线分为数据A和数据B两根,使用中不可以互换,否则将不能正常通讯(通常不会造成器件损坏)。
在布线时,良好的布线可以很大程度减少干扰的影响,提高通讯的可靠性。在这方面需要引起重视,避免一些错误的布线方法:如为了走线方便,把总线放在电源线的线槽里,或在天花板走线时经过日光灯等干扰源,这样布线是不合适的。实际上干扰源对相邻总线的干扰,主要是通过磁场和电场的作用,按照电磁理论,干扰源对总线的感应与距离的平方成反比,因此,总线离干扰源的距离如果增加10厘米,总线受到的干扰就可以明显减弱。
Top Smart总线的敷设应遵循三个原则:
1. 远离交流电力线,日光灯等干扰源;
2. 当网线不能与电源线等干扰源避开时网线应与电源线垂直,不能平行,并采用质量高的双绞线走线;
3. 节点与总线之间的分支距离(即T型接头)越短越好。
布线时,建议采取的连接方式如下:
注:图中仅仅画出信号A和信号B两根线,电源的A、B没有画出。
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如图表 10 所示,需要注意的地方是:
1. 为了防止信号的反射和干扰,需在线路的终端接匹配电阻(120欧1/4瓦);目前一般布线都采用特性阻抗为120欧双绞线作为传输介质。当线路距离越长时,会由于线路阻抗不匹配引起信号反射干扰,造成通讯失败。为了确保通讯能达到最佳的效果,就需要考虑在最远的两个节点的A、B端上各并接一个120欧的平衡匹配电阻,以保证高速通讯的正常进行。但是注意不能在其他节点上并接平衡匹配电阻!
2.
正确(使得分支线长度很小) 错误(出现了分支线路)
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在线路需要做分支来连接节点时,不要让分支线路过长。因此,通常采取如图表 11 所示的做法(手拉手的方式)比较合适。
图表 11 线路分支的处理
图表 12 不正确的连接方式1
图表 13 不正确的连接方式2
目前,在Top Smart 控制系统总线上传输的数据速率为19200bps,在节点数较少(<10~15个)、总线长度较短(<100米)情况下,拓扑结构、布线方式对通讯的影响并不大,不需要严格设计总线的拓扑。但在处理大系统时,就要考虑各种抗干扰措施以达到最佳效果。
传统往往认为星型连接是最经济最合理的布线方法,但这种布线方法对Top Smart 控制系统总线来说可能会造成非常坏的影响。
1连接两芯到节点2,再从节点2连接两芯到节点3,以此类推,直到最远的节点,这样就可以保证T型接头引线近似为0。虽然串接可能会增加线路长度,但此时的线路通讯性能最好,通讯速率也能达到最大。
Top Smart 控制系统的最好布线方式是采用主干总线上挂接分节点的T型连接。就是说,选择距离最远的两个节点之间的线路作为主干总线,其他节点则通过T型接头挂接到主干线上。而T型接头引出的线路要越短越好,最好不要超过主干线路的1/10,否则有可能会造成通讯故障。其实要防止这个问题的出现,最简单的布线方法就是采用串接,从节点
对于线型的选择,由于Top Smart 控制系统采用平衡式(差分式)线路,对同时出现在两条信号线A和B的干扰有较强的抑制能力,当两条线绞在一起时,对通讯各种分布参数耦合过来的干扰信号则可平均地分配到这两条线上,因此对Top Smart 控制系统的平衡式线路而言,用双绞线可获得抗干扰能力。因此,建议采用无屏蔽的双绞线,如果有条件可采用屏蔽双绞线,但屏蔽线两端要接好地,才有屏蔽效果。如果距离较短,可采用一般的电话线。如果线中有多股双绞线,应采用其中一对双绞线;如果距离较长时,网线的电阻不容忽视,网线存在的电阻会使信号衰减,降低网络通讯的可靠性。因此距离较长,应选用铜芯较粗的绞线,理论上讲一根线两端电阻不应超过80Ω。
有些安装商希望用普通电线作为通讯线。实际上,如果通讯距离比较短,采用普通平行线和采用双绞线没有区别。但是如果通讯距离越长,两根平行线之间的分布电容就越大,会使信号边沿发生歧变,造成通讯错误。而双绞线可以抵消大部分的分布参数,双绞程度越大,抵消能力就越强,比如五类双绞线就比三类双绞线的通讯性能要好。因此我们推荐使用五类双绞线作为Top Smart 控制系统的传输介质,如果想降低布线成本,也可以考虑采用三类双绞线或两芯双绞的电话线。
此外,在安装时偶尔会发现这样的特殊现象:当计算机通过总线转换器连接总线时,会造成总线电源莫名其妙消失,全部节点停止工作。理论上来说,很可能是由于计算机和总线系统的电源不共地造成的,因此,在遇到这种情况时,要注意接地。目前,有相当部分计算机在使用时,电源并没接地。主要是电源没有接地,或电源插座没有地线,从而造成计算机机地线与地之间往往有几十伏以上的漏电电压存在,这个电压很容易就引入总线转接器或系统节点中,从而导致总线转接器或系统节点损坏。因此,我们要求计算机和总线电源需要良好的接地。
理论上,在没有使用区域管理器或者总线接力器时,能达到的最大距离为5000m。实际应用中,只要注意到上述的一些要求,达到1000m左右不会太困难。
统计发现,如果安装后,发现一部分模块无法通信,大多数情况是由于安装或接线人员的接线有问题。
4.2.4. 和电源线相关的注意事项
总线上的多数节点需要总线中的橙/橙白这一对线缆来传输电源。橙色接电源A,橙白色接电源B。
因为双绞线不可避免有电阻,所以在离电源较远的节点可能会出现电压太低无法工作的现象,所以在设计布线位置时要考虑到总线电源的位置尽量在居中位置而不要在两端,或者在适当的地方增加电源接入。
目前,总线电源的电压为直流24V,如果在某个点测量得到的电压低于19V,则有可能造成系统无法正常工作。如果低于18V,则表明负荷过重,总线上出现不能控制的异常情况。
在增加电源接入时,应采用如图表14 的连接方法。通常,不要将两组电源并联在总线上供电,因为并联时,其中一组出现问题时不容易及时发现,造成另一组负载过大带来不正常的表现。建议仅将“电源A”连接在一起,或者干脆将两组电源完全独立开来。
图表14 总线电源的补充方法
一个系统电源所能承载的节点数量,以及允许的最大长度和节点的功耗有很大关系,由于总线上可能挂接的节点种类很多,而每类节点的功耗有所不同,因此,没有一个简单的数值来说明一个总线电源可以承载的节点数量和总线最大长度。可以根据每个系统节点的功耗大致估算系统电源
的功率是否满足。
如前所述,总线分支时,应尽量使分支的长度最小。通常,将总线直接串到设备节点上是比较理想的做法。
在处理总线分支时,工程中应该采用专用的接线端子如下图 。
用钳子往这一方向夹住红色塞子,
使塞子嵌入中间,并且压住线缆
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图表 15 总线分支的处理方法一(电源并联、数据并联)
图表 16总线分支的处理方法二(电源并联、数据串联、连接多个节点的情形)
图表 17 总线分支的处理方法三(电源并联、数据串联、多使用一对备用数据线)
4.2.6. 施工要求
1. 系统配线在穿管施工时,一般管路应选用整条电缆,中间不允许有接头,以免影响线路信号传输。各导线在86盒内、配电箱中留放长度应不少于30cm;
2. 其余预埋盒内留放长度应不少于20cm。施工时明装或暗装预埋盒、接线盒、暗装盒,管接头的接法及线材敷设和连接应符合《电气装置安装工程施工验收规范》
3. 选用的设备出厂时已检定合格,任何人不得随意改动。各工种施工时,应执行各分部、分项目工程的规范、质量及检验标准。
4. 智能控制系统布线按照 GB/T503112-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》进行验收。
结构化综合布线系统,可参考以下国际国内标准:
国际商用建筑物电信布线标准》EIA/TIA 68A/569A/570A/606/607;
美国电子工业协会/通信工业协会EIA/TIA-TSB36/40/67CCITT ISDN
《电气及电子工程师学会标准》IEEE802.3/802.5;
《工业企业通信设计规范》(GBJ42-81)
《通信局(站)接地设计暂行技术规定》(YDJ26-89)
《市内电话网光纤数字传输系统工程设计暂行规定》(YDJ13-88)
《市内电话线路工程设计规范》(YDJ8-85)
《市内通信全塑电缆线路工程设计规范》(YDJ9-90)
《工业企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)
《城区住宅区和办公楼电话通信设施设计标准》(YD/T2008-93)
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(CECS72:97)
《电气装置安装工程施工及验收规范》 (GBJ232-8)
《客户建筑物电缆通用敷设要求》ISO/IEC IS 11801;
《非屏蔽双绞线传输性能验收规范》EIA/TIA TSB-67/72;
《民用建筑电气设计标准》JGJ/TI16-92;
《工业企业通讯设计规范》GBJ42-81;
《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85;
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72:97;
《建筑与建筑群综合布线工程施工与验收规范》CECS89:97;
4.3 安装方法
系统产品的安装安装主要分成以下几类:
ü 标准86盒嵌入墙体安装;
n 各种场景面板等;
ü 配电箱标准35mm导轨安装;
n 系统电源、开关驱动器、区域管理器等;
ü 墙壁顶式安装;
n 红外发射控制器;
ü 桌面或墙上
n 无线接收控制器、总线转接器等;
ü 手持设备
n 各种无线遥控器;
4.3.1. 标准86盒嵌入墙体安装方法
86盒是国家标准的强电安装盒,内部容积的尺寸为:70mm(长)×70mm (宽)×47mm(深),在市场上很容易购买到。注意,选择的86盒深度越大,安装时越方便。
图表 18 暗装86盒的深度
这种安装方式适合各种场景面板等。这类设备的安装方法和传统的灯光开关面板非常类似,只不过需要将Top Smart 总线布设到86盒所在的位置。
以照明控制的执行器(如2路调光控制器TS-D02J/K等)为例,我们知道,传统的照明电路是将220V交流电的火线布设到门旁的开关位置,通过电气切换直接控制灯光的开关。在使用调光控制器TS-D02J/K进行控制时,需要将Top Smart总线布设到传统开关所在的位置,如表 19所示。
传统的门旁电灯开关可由执行器所取代,用户在门旁边可以直接控制灯的开、关或调光;通过系统Top Smart总线上的其他模块或者计算机,就可以实现网络控制。
在执行器的背后有两组接线端子。其一为总线连接端子,其二为强电控制端子(场景面板含有传感器接入端子)。对于强电控制部分,需要特别注意的是每款执行器的连接方式会有些小区别。在有些模块内部,火线(L)是连通到一起的,在功率不大的情况下,可以只接一根火线。详细情况请参考每个模块单独的说明书。
在连接多个模块时,可以参考图表22 的连接方法,但是要注意功率问题。
场景面板的安装方法与控制器的方法基本是一致的。在线路连接方面,场景面板与上述执行器的不同之处在于它不需要控制强电,因此就少了220V的接线端子。安装位置通常可以选择在门旁、床头等各方便操作的地方,如图表 23 所示。
由于场景面板仅连接总线(可以接入开关量信号的输入),是纯粹的弱电控制,因此对用户非常安全。
在场景面板后方,带有总线的连接端子和开关量信号输入的端子,连接方法如图表 24所示。
对于多路调光、开关驱动器、电源控制器等,采用标准的35mm导轨安装,安装时,只需将模块嵌在导轨上,连接相关的总线、强电控制线即可。
图表 25 通过标准导轨方式安装的执行器
4.3.3.墙壁吸顶式安装方法
红外发射控制器为了扩大控制范围适合在墙面的上部安装,安装时需要注意被控设备的位置,详细的安装方法请参考节点的说明书。
4.3.4. 桌面或墙上安装方法
对于无线接收控制器这类模块,可以固定在墙体上(需要墙上有钉子或挂钩),并且连接总线即可。
对于总线转接器等,因为使用时,通常在计算机旁边,因此,可以放置在桌上,无需固定。
4.3.5. 注意事项
l 关于功率限制
n 每个控制强电的模块均有功率限制,请查看相应的说明书;
n 如果需要控制超大电流的设备的开关,可以采取如图表 26 的方案,其原理是利用交流接触器来直接控制更强的电流通断。
l 关于日光灯
n 对于日光灯或其他带变压器、镇流器的灯具,通常不可以调光;
n 如果用继电器开关型模块控制日光灯时,由于日光灯的启动电流比较大,所以建议执行器的允许的最大负载功率需要除5倍到10倍;
l 关于电子变压器
n 我们不推荐使用电子变压器。通过电子变压器控制的低压灯具,如果用调光模块连接,灯光有可能会闪动。如果使用传统的电感式变压器,有可能可以正常控制;
n 如果一定要使用,请您先做测试,在市场上购买多种型号的电子变压器,将它和调光模块连接起来进行测试,如果在测试时不出现闪动,而且长时间(至少一天以上)工作没有问题,方可使用该型号的电子变压器与调光模块配合;
n 使用变压器时,调光模块不能连接在12V的输出端调压,只能在220V端调压;