Системи DALI в индустриалното осветление

Функционални възможности и инсталационни специфики на системите за контрол на осветлението

   Добре известен факт е, че стандартът DALI е разработен специално за мониторинг и контрол на съвременни осветителни системи. Използването му е икономически обусловен в административни и промишлени помещения със значително естествено осветление. В подобни помещения изграждането на осветителна уредба с възможност за регулиране на светлинния поток би могло да доведе до 60% намаляване на консумацията на електрическа енергия.
Концептуално стандартът съчетава в себе си интелигентността и функционалността на EIB и LON системите, осигуряващи възможност за лесно приложение и икономическа ефективност. Сред останалите му предимства са опростената комуникация, лесната инсталация и функциите за самодиагностика.

История на стандарта DALI
Първоначално DALI е приет като международен стандарт IEC 60929 – E, който впоследствие е заменен от стандарта IEC 62386. Тъй като по своята същност DALI е индустриален стандарт, той създава необходимата база за унифициране на компонентите и гарантира взаимозаменяемост на изделията от различни производители.
Историята на стандарта започва с основаването на работна група AG-DALI (Digital Addressable Lighting Interface Working Group) към немската Камара на електротехническата и електронната индустрия - ZVEI (Zentral Verband Elektrotehnik und Elektronik Industrie). В групата участват водещи производители на електронни баласти и системи за управление на осветлението. Като основа за разработване на стандарта е използван интерфейсът DSI, създаден от Zumtobel и Tridonic.

Стандарти за димиране на осветлението
В момента се използват два наложили се стандарта за димиране - аналогов 1 - 10V и цифров DALI. Стандартът DALI постепенно измества аналоговия, тъй като е с по-лесна топология и предлага по-широка функционалност. Използването на аналогова управляваща система от вида 1 - 10 V, също дава възможност към мрежата да се свържат устройства от различни производители, но не позволява индивидуално адресиране. Всички устройства, свързани към интерфейса 1 - 10 V, могат да бъдат управлявани само съвместно. Това предполага едновременна работа на устройствата на едно и също ниво. Възможността за индивидуално адресиране при DALI позволява всеки приемник да работи независимо от другите в системата. Също така, при системата 1 - 10 V отсъства обратната връзка, чрез която да се получава on-line информация за състоянието на устройствата. При DALI в управляващия модул (контролера) се получава информация за състоянието на всеки от баластите, респективно на източниците, свързани към тях – ниво на светлинен поток, изгаряне, дефект. Друг недостатък на аналоговия стандарт 1 - 10 V е невъзможността устройствата да се комутират (вкл./изкл.) посредством интерфейса.

Технически възможности на стандарта
DALI е унифицирана и стандартизирана технология за съвместна работа с LON, EIB и други високоинтелигентни системи. Тя позволява използване на предимствата на съвременните ПРА (пусково регулиращи апарати).
Във функционално отношение DALI почти се доближава до високоинтегрираните и високоинтелигентни BМS системи, а в ценово отношение - стои доста по-ниско от тях. Функциите на стандарта напълно умишлено са ограничени с цел опростяване на комуникационната му структура. Предназначен изключително за контрол на осветлението, протоколът DALI не е съвместим с протоколите за управление на обекти от другите BMS системи, базирани на OSI стандарта. Разполага с предварително въведен оптимален набор от команди, достатъчен за контрол на осветлението, който не отстъпва на възможностите за управление на осветлението чрез използване на BМS система.
При интерфейса DALI, както при BМS, всяко изпълнително устройство притежава собствен адрес, на който получава задание за определена задача и съответно по интерфейсната линия връща обратно информация за състоянието си. Броят на индивидуалните адреси е ограничен до 64, т.е. съответно до 64 броя осветители. Стандартът предполага обединяването на тези 64 адреса в 16 групи, с цел по-лесно и по-удобно въвеждане на конкретния светлинен сценарий. Тъй като всяко осветително тяло притежава собствен (индивидуален) адрес, то може да излъчва светлинен поток независимо от другите тела в осветителната система.
Освен ръчно управление, една система DALI предлага възможност за автоматично управление на осветлението по осветеност и/или присъствие. Реализира се чрез използването на специални датчици, като един датчик би могъл да управлява определена група от осветителни тела.

Двупосочен информационен обмен
Системата DALI дава възможност за получаване на подробна обратна информация за работата на източниците като брой на включванията, време на работа, светлинен поток. По отношение на пусково-регулиращата апаратура се получава обратна информация за: включен/изключен източник, повреда в лампа, отсъствие на запалване, прегряване на баласта, дефект в осветителя и други.
Предаването на данни се осъществява по стандартна самостоятелна двупроводна линия, чиято максимална дължина между две устройства не бива да превишава 300 m. Връзката е двупосочна, което позволява управляващият блок да получава информация за състоянието на управляваните източници.
Съобщенията в стандарта съдържат адресна и командна част. Адресната част определя за кой DALI модул е предназначено съобщението. Скоростта на обмен на данни в двете посоки е 1,2 kbps. Отделният модул може да принадлежи на повече от една група по едно и също време.

Дефиниране на светлинния интензитет
Интензивността на светене е дефинирана в съобщенията на стандарта посредством 8-битово число. Стойността 0 означава, че източникът не е включен. Зависимостта на интензивността на светлината от управляващото двоично число е логаритмична, но поради особеностите си човешкото око я възприема като линейна. Всички баласти и контролери в стандарта се придържат към същата логаритмична крива, независимо от тяхното абсолютно нулево ниво. Стандартът определя интензитета на светене в диапазона 0,1 - 100%, което в дискретен вид е на 64 стъпки – определя се от 8-битовото число в комуникационния протокол. Кодирането на данните се осъществява чрез Manchester код, структурата на който включва разпознаване на грешка при предаването.

Характерни напрежения в системата
Постоянното напрежение в комуникационната линия на DALI системата е между 9,5 и 22,5 V, а типичната му стойност е 16 V. Важно условие е напрежението на най-отдалечения приемник (димер, ПРА и др.) да е с не повече от 2 V по-малко от това на управляващия блок. Това е и причината, поради която при използване на твърде тънки проводници максималното разстояние намалява. Ниското ниво или логическата нула съответства на преминаване от високо в ниско логическо ниво. Типичната стойност на напрежението, съответстващо на логическата нула е 0 V, а диапазонът, в който се движи е от -4.5 V до 4,5 V. Логическа единица или високо ниво, съответства на преминаване от ниско във високо ниво - от 9,5 V до 22,5 V с типична стойност 16 V. Максималният ток на входа на приемника е 250 mA, а всеки елемент свързан към интерфейса консумира максимум 2 mA. Това е добре да бъде взето предвид при избора на захранване на интерфейса.

Окабеляване на системата
Една система DALI би могла да бъде инсталирана едновременно със захранващата инсталация. Възможно е да се използват същите кабели, както при инсталиране на аналогова комуникационна линия 1 – 10 V. За разлика от нея при инсталирането на DALI интерфейс не се налага да се използват допълнителни устройства, измерваща и тестваща апаратура, както и спазването на поляритет при присъединяване на устройствата. С DALI е възможно да се управлява едно осветително тяло или група от осветители, без това да налага използването на паралелно окабеляване.
Също така не се налага предвиждане на възможност за изключване на товарите от главното захранване, тъй като устройствата могат да бъдат включвани и изключвани чрез системата. Разположението на ключовете, контролните панели и сензорите би могло  да бъде избрано произволно. Начинът на свързване може да се избере и на по-късен етап. Възможно е използването на свързване тип “звезда” или последователното свързване, както и комбинация от тях. Последователното свързване на кабелите се приема като по-лесен метод в сравнение с останалите, а свързването “звезда” в много случаи може да се окаже по-добро по отношение на дължината на кабела.
Промените, дължащи се на условията на работа на отделни групи осветители или добавяне на нови осветители, се решават чрез препрограмиране на управляващото устройство, без да се налагат хардуерни изменения, респективно изменения в инсталацията.

Инсталационни специфики
Поради опростената им структура, инсталирането на системите DALI е лесно. Причина за това е и отсъствието на специални изисквания по отношение на използваните устройства или захранващите кабели. Възможно е комбиниране на устройства и компоненти от различни производители. Както вече бе подчертано, всяко изпълнително устройство, било то електронен пусково-регулиращ апарат, димер за нажежаеми лампи или димируем трансформатор за халогенни лампи, включено в мрежата на системата, притежава собствен адрес. Затова и управлението му е индивидуално. По този начин, освен че всяко устройство получава индивидуално задание за изпълнение на определена задача е възможен и контрол на излъчвания от осветителите светлинен поток. Системата позволява свързване на различни групи осветители, които не е задължително да работят в един и същ режим, към общ двужилен комуникационен кабел. Не е необходимо използване на външна комутационна апаратура, тъй като пусково-регулиращият апарат управлява режима на работа на източника в съответствие със сигнала, получаван по комуникационния кабел.