基于MCGS组态智能照明控制系统的实现

张朝兰，姜孝均，杨维波

（贵州航天职业技术学院，贵州遵义， 563000）

0 引言

现采用MCGS组态智能照明控制系统，可以按预先设定的若干工作场景进行工作，也可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的场景要求[2]。组态界面分为组态画图编辑模式和画面运行模式。组态画面编辑模式下对控件的数据属性和样式属性进行编辑修改[3]。文章介绍了基于MCGS组态智能照明控制系统的具体实现过程，该系统功能齐全，操作简单，让用户获得更好的体验。

1 MCGS组态智能照明控制系统特点

（1）智能化的控制方式

MCGS组态与VisTools模块编程软件实现一种智能照明系统控制，系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进行手动操作，可接入各种传感器对灯光自动控制，实现人来灯亮，人走灯灭；实现根据室外光线强度自动调节室内灯具亮度；也可以根据时间控制要求，实现上下班或是使用需求设定固定时间段自动开关；实现定时合断功能，若要实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等功能。

（2）自动调光，充分利用自然光，节约电能

MCGS组态控制照明系统可实现单点、多点、区域、场景设置、定时开关、亮度手自动调节多种照明控制功能，根据室外光线强弱，与光线感应器的设定值比较来自动调节，最大限度地利用自然光，达到节能的目的。

（3）软件编程 交互性强

此系统使用MCGS组态与VisTools模块编程软件实现智能照明管理，采用软启动的方式，它根据用户设定时间需求和外界环境的变化，只需修改软件设置参数，而非改造线路，就可以调整照明控制模式；另系统采用7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率为800×480）HMI-X70触摸屏，利用MCGS软件，制作组态画面下载到触摸屏界面中，实现MCGS组态控制照明系统的。

（4）线路简单，易于安装维护

安装便捷，安装方便，易于维护，节省大截面线材消耗量，智能照明系统电源线与通信线采用一根不同颜色的两芯屏蔽双绞线连接，用总线将系统中的各个输入、输出和系统元件连接起来，大截面的负载线缆从输出单元的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上，而无须经过智能开关。

2 MCGS组态智能照明控制系统整体设计

组态画面编辑要实现对画布的保存及控件的编辑，MCGS组态控制照明系统是利用VisTools模块编程与MCGS共建组态画面，再利用上位PC、网关BR50、智能照明模块BCXH816、智能面板开关、人体感应器等组成以太网，网络层10/100M高速以太网，现场控制层 BACnet MS/TP总线架构。可实现触摸屏现场控制任意回路的开和断和手动操作；可接入各种传感器对灯光自动控制；根据上下班或使用需求控制任意回路在固定时间段内自动开断。实现定时软启动、软关断的功能，可控制任一回路，整体设计如图1所示。

图1 整体设计图

3 智能照明系统的实现

接好物理设备，上电排查，上电前先排查线路，把220V与24V分别断开查电，把24V的断开通220V电，看24V插孔是否有感应220V的电压，看感应电压是否超过10V，是否安全，是否干扰电压过大。其次设备供电，BR50电源输入端接入AC/DC24V，BCX-H816，BLC-621电源输入端接入AV220V；触摸屏与BCX-H816、BR50的电源是否是AC/DC24V，观看相应的指示灯是否点亮。通灯测试面板所有按键是否正常，手动拨动开关控制灯具是否正常，观察触摸屏是否通电，见图2。

图2 智能照明控制系统整体流程图

■3.1 BCX系列智能照明设备与软件VisTools的连接

（1）首先是准备工作，BCX-H816的拨码地址拨为1，MAC地址为1，BCX-H1216拨码地址拨为2，MAC地址为2。连接通讯线，网关BR50与BCX设备通过通讯线连接，确保BR50为通讯线起始端，通讯线以手拉手方式连接到三个BCX设备的DA+/DA-，且需保证正接正、负接负；给设备供电与联网，BR50电源输入端接入AC/DC24V，BCX-H816、BCX-H1216、BCX-H816M8，BLC-621电源输入端接入AV220V，将BR50的网口通过直连网线连接到安装有VisTools的PC上，BR50的初始IP地址为192.168.1.200，所以应设置PC与之对接的网口IP地址为192.168.1.X（X为非200的任意值）。

（2）打开VisTools→选择协议→bacnet协议，点击“扫描”即可在设备扫描窗口显示所有连接到的BR50和BCX设备；我们需通过“修改设备号”窗口修改每个BCX的设备号为独有标识（必须为四位数字），依次修改BCX-H816的设备号为2101，BCX-H1216的设备号为2102，BCX-H816M8的设备号为2103等，见图3。

图3 修改设备号

（3）bacnet协议→变量表，在弹出的变量表窗口→设备号中输入2101/2102/2103（设备号可在扫描窗口中读出），点击“连接”，即可读出该设备的变量值。其中I/O变量为设备的硬件点，AV/BV为设备的内部点，供编写逻辑或放置内存变量使用。

■3.2 触摸屏HMI-TPCX70与BCX816的连接

将触摸屏HMI-TPCX70串口协议为标准的modbus master协议，电源接口接入DC24V，其次是将BR50电源输入端接入ADC24V，BCX-H816M8电源输入端接入AV220V电压，BR50的MS/TP接口通过通讯线接到BCXH816M8的D+/D-，且正接正，负接负，再设置BCXH816M8的通讯口为modbus slave协议。因为BCX设备的通讯口默认协议为S-Bus，且波特率默认为76800bps，这种协议可以接按键、通讯型人感等设备，所以要连接触摸屏，需修改该通讯口协议为modbus slave。

■3.3 智能面板与BCX 设备的连接

（1）接线端口、供电与数据端口，任意接一组即可，两组信号内部互通，两组电源内部互通，在接入多个按键面板时方便接线。面板供电：照明模块 A+/B-旁边有一组输出 DC12V 电源，接入到智能面板DC12V和GND，即可实现对面板的供电。连接通讯线，智能面板上任意一组 D+/D-通过导线接到 BCX 模块的 A+/B-，且正接正，负接负。

（2）通过 VisTools 读取智能面板的键值

智能面板键值在 BCX 设备的 AV80 中以瞬时值方式显示。所以一般情况下我们看不到读上来的键值，需借用逻辑程序将 AV80 的值读到其他空闲的 AV 中以状态值保存下来。逻辑程序可参考如下：将 AV80 的键值传送到 AV60 进行状态显示。

（3）人体感应器与BCX设备的连接

人感的电源 DC12V 接到 BCX 设备的 DC12V 输出端，OUT 和 GND分别接到 BCX 设备的 IN0 和 GND。设置BCX设备的IN0为干接点信号，即板子上的小滑片拨到1状态，然后在VisTools中配置IN0为0~10V状态；退出端口配置，点击文件-->保存，保存为逻辑程序文件。此时可实现在感应到人时，BI0变为ON，未感应到人时BI0为OFF。

4 MCGS组态软件

MCGS是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件。MCGS有丰富的功能组件和常用图形库可供选用，MCGS组态软件由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成。可实现实时性与并行处理， 它是一种“面向窗口”的设计方法，可视性和可操作性较强。功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS的组态工作既简单直观，又灵活多变。设备窗口是MCGS嵌入版系统与外部设备联系的媒介，用户窗口实现了数据和流程的“可视化”，实时数据库是MCGS嵌入版系统的核心，便于文件的配置、器件管理、通讯设置、变量表定义，完成软件的下载安装。

■4.1 组态设计过程

（1）在安装有MCGSE组态软件的PC上，打开该软件建立组态画面。打开MCGS组态环境，新建名为“X回路灯控智能照明”工程。定义变量本工程需要对“灯的照明状态”、“手动开关”及“开灯时间”、“关灯时间”“调光照明控制”进行变量设置，类型分别为字符型和开关型。

（2）在新建窗口-->设备窗口中，双击“设备窗口”弹出“设备组态：设备窗口”。在“设备工具箱”中双击“通用串口父设备”和“莫迪康ModbusRTU”。双击“通用串口父设备”弹出设置窗口，在此可设置触摸屏通讯串口的波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等参数，此参数需跟所连BCX设备通讯口参数保持一致。BCX的modbus口波特率已设置为9600，其他参数默认为8/1/无检验，见图4。

图4 设备通道变量设置

（3）双击“设备--莫迪康ModbusRTU”弹出“设备编辑窗口”，在此界面可设置设备端属性，并可通过“增加设备通道”添加BCX-H816的点位，协议类型、数据类型、变量及通道地址等。

（4）双击新建的“窗口0”,打开动画组态窗口和工具箱，在工具箱中选中“A”工具，在窗口中拖动鼠标，可添加标签到组态画面中，双击该标签打开属性设置窗口，分别设置“属性”、“扩展属性”、“显示输出”和“按钮输入”，分别建立变量，并与组态画面绑定，见图5。

图5 MCGS组态画面

（5）在MCGS组态画面上绑定与设备窗口建立的对应变量。

（6）保存组态画面后，下载到触摸屏中，下载过程有多种，最简单是用U盘进行下载，制作U盘功能包，按此步骤制作完成后，将U盘插到触摸屏的USB口，触摸屏即可自动识别U盘的组态并提示下载。

■4.2 利用VisTools编写模块程序

（1）设定变量：利用系统定义AV150-AV155，AV153为周时间变量，设定AV0/AV1/AV2/AV3为周一至周五上班时间设置开灯时间与关灯时间。设定AV4/AV5/AV6/AV7为每周六、周日不上班时的开灯时间与关灯时间，四路照明BO0,BO1,BO2,BO3模拟不同场景的照明回路，BV3实现在规定的时间段内自动开断。BV7BV11BV15BV19实现手动开关，分别控制四路输出，见模块编程图6。

图6 模块编程图

（2）完成指定模块的文件下载，输入已修改后的设备号，下载即可。

（3）通讯设置、变量表定义

打开bacnet协议-->变量表，在弹出的变量表窗口--->设备号中输入2101/2102/2103，点击“连接”，即可读出该设备的变量值。

（4）通信协议匹配：当为modbus通讯时：RS485,9600bps，8个数据位，1个停止位，无校验；默认地址=拨码地址+1，触摸屏的协议是modbus，而照明模块是H-BUS协议，它们之间进行通信协议匹配。

5 总结

该智能照明控制系统是用MCGS组态软件和VisTools模块编程软件来实现的，MCGS组态软件交互性好、易操作、以窗口为单位，便于构造系统的图形界面，具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关断的功能。在教学实践可真切体会到物联网、通信技术参数、电气控制设备参数之间协调融通，便于知行合一，为学生在今后工作中打下坚实的基础，不足之处是参数变量太多，模块间变量设置较多。