陜西智能照明模塊-新疆智能照明控制模塊

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1 系統方案概述

本文的智能照明控制系統由無線傳感器網絡、OPC服務器和用戶界面三部分組成。

底層的無線網絡采用星型結構，包括一個基站和多個。其中，從站與被控LED燈連接并將燈的狀態信息傳送給基站。基站通過RS232與PC機相連，將接受的控制命令下達給從站。系統使用ATmega16L單片機和nRF905無線射頻模塊構成工作于433MHz的無線網絡節點，兩者通過SPI串行口相連。

節點結構

上位機中具有專門開發的OPC DA服務器。OPC 服務器與組態軟件中開發的用戶界面之間采用OPC技術通信，與無線網絡中的基站之間采用RS232串行通信。OPC服務器負責將用戶下達的控制命令傳送給無線網絡中的基站，并將基站傳輸的設備狀態上傳至用戶界面顯示。

在組態軟件中開發的用戶界面能實時準確的顯示設備狀態，并可實現對LED燈的組合控制、溫度控制、PWM控制、定時控制及操作記錄等功能。

。 我們堅持高質量服務，立志高技術創新，追求高速度發展。一直秉承“為客戶服務并且創造價值”的宗旨，堅持“創新務實，客戶至上”的工作準則，為所需群體提供優異產品和系統解決方案。目前，易斯特科技主營的無線智能照明模塊在全國備受客戶的熱捧。本公司秉著誠信經營的理念對產品進行生產銷售，強化過程管理，建設品質良好工程。

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OPC DA服務器

OPC技術是用于過程控制的對象鏈接與嵌入技術，其以COM/DCOM/COM+技術為基礎，采用服務器/客戶端模式。本系統針對智能照明控制系統的需求，開發專門的OPC DA服務器，設計如下。

圖6 OPC DA服務器結構圖

1）OPC對象與接口

系統編寫實現OPC DA服務器的定制接口，采用E形式，以OPC3.0規范為標準，向下兼容OPC2.0版。系統的OPC對象與接口包括OPC Server、OPC Group和OPC Item三種對象。

其中，OPC Server和OPC Group為標準COM對象，服務器對象不支持聚合，支持連接點機制。組對象支持聚合、連接點機制。項對象不是標準的COM對象，通過一個類進行描述，在類中定義項對象的屬性和操作方法。

系統OPC Server對象實現的接口包括：IOPCServer、IOPCommon、IOPCBrowseServerAddressSpace、IOPCItemIO 、IOPCItemProperties及IOPCBrowse。OPC Group對象實現的接口包括：IOPCItemMgt、IOPCItemDeadbandMgt、IOPCGroupStateMgt2、IOPCGroupStateMgt、 IOPCSyncIO、 IOPCSyncIO2、IOPCAsyncIO、 IOPCAsyncIO2及IOPCAsyncIO3。

2）服務器地址空間

系統的服務器地址空間由OPC服務器內所有可讀寫的數據項組成，根據實際情況預先設計，采用樹型結構。整個服務器地址空間使用一個自定義的結構體數組進行存儲，其結構體成員包括：結點的ID號、結點的名字、父結點的ID號、左子女結點的ID號和右兄弟結點的ID號。后，系統通過定義一個類對服務器地址空間進行管理。

3）硬件數據采集部分

OPC DA服務器通過RS232串行口與無線網絡中的基站連接。本系統將與串口通信有關的API函數封裝在一個類中進行管理，并定義一個屬于此類的全局變量。通過對此全局變量的讀操作，將無線網絡基站上傳的設備信息寫入服務器地址空間及相應的OPC Item中。當OPC服務器接收到控制命令后，會自動調用串口全局變量的寫函數，將指令下發給無線網絡中的基站，并由基站將指令傳輸給具體從站。

4）線程設計

圖7 OPC DA服務器更新及事務處理流程圖

系統的OPC服務器包括一個主線程，兩個輔助線程。主線程由服務器啟動時自動創建，用于初始化COM庫，建立消息循環和處理消息。第一個輔助線程用于處理服務器數據更新及異步事務，線程會周期性更新每個OPC Server對象中所有組對象的數據項，同時執行異步操作事務，并將操作結果回調給客戶。

第二個輔助線程用于RS232串口監測，當串口接收到數據后，會以消息方式通知主線程，激發消息處理函數對數據進行處理，后將處理好的數據寫入服務器地址空間。不同線程間采用臨界區方式進行同步。

5）數據訪問

本系統的OPC服務器支持同步和異步兩種數據訪問方式，包括提供六種讀數據方式，其中IOPCSyncIO2::ReadMaxAge、IOPCSyncIO::Read和IOPCItemIO::Read用于同步讀；IOPCAsyncIO2::Read、IOPCAsyncIO3::ReadMaxAge用于異步讀；而當數據改變或異步刷新被調用時，采用IOPCCallback::OnDataChange。

本文由于無線網絡中的基站會自動將設備狀態上傳至OPC服務器中的服務器地址空間，因此所有操作都直接讀取OPC服務器中的內存數據。OPC服務器具有五種寫數據方式，其中同步寫操作包括：IOPCSyncIO::Write、IOPCSyncIO2::WriteVQT及IOPCItemIO::WriteVQT；異步寫操作包括：IOPCAsyncIO3::WriteVQT、IOPCAsyncIO2::Write。當用戶下達指令時，OPC服務器通過調用RS232串口寫函數，將命令下傳給無線網絡中的基站。

3 智能照明控制系統模擬組網

本文使用ATmegal6L和nRF905構成無線節點模擬組建一個智能照明控制系統，模擬實現LED燈的組合控制、PWM控制、定時控制等功能。

圖10 模擬智能照明控制系統實物圖

系統通過ATmega16L開發板上的LED燈模擬被控燈具。溫度控制方面，采用白熾燈與晶閘管BTA12-600及光耦隔離器MOC3041相連接模擬被控端。從站的微控制器將實際燈溫度值與設定值進行比較，通過PID算法計算修正PWM占空比，調整燈的明暗程度。

后，系統利用組態王軟件開發用戶界面。在操作界面上，可實時顯示設備狀態，對LED燈進行各種控制操作。系統會對各項操作進行歷史記錄，同時可利用組態王的Web功能使用戶能隨時隨地通過Internet/Intranet實現設備的遠程監控。

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