工程师详解：依靠电力线通信实现LED的照明控制

1 电力线通信

电力线组成了世界上最大的铜线基础设施。家庭或办公大楼的每个角落都有电源插座，因此电力线是一种全包围网络。不需要新建任何电线就可以实现从基本颜色和亮度信息到诸如颜色布景和淡入淡出等更复杂信息的通信。另外，利用从用户那儿抽象出来的高级灯具发现和绑定机制，无需记住一个号码或冒意外关闭邻居电灯的风险就可以建立一个具有PLC功能的灯光控制网络。

图1

2 将控制器绑定到灯具上

如图2所示，传统照明架构有专门的线用于独立地控制每个灯泡。在总线拓扑情况下，这些线被多个灯泡共享，这意味着控制器发出的信号将被所有灯具收到。为了区别不同的灯，控制器要和每个灯具单独绑定，并给每个灯具分配一个唯一的地址。

图2：照明控制架构例如，假设灯具A的地址为1，灯具B的地址为2。如果控制器发送一个目标地址为1的消息，那么这个消息只有灯具A才会处理，灯具B是不会处理的。同样，如果消息发送时使用的目标地址是2，那么这个消息只有灯具B才会处理。来具会处理的。当灯具还没有被分配地址时，灯具如何接收绑定消息请求仍是个问题。这个问题可以给每个灯具重新分配一个唯一的64位地址来解决。然后当灯具第一次广播自己可用时，它也可以在消息中包含其唯一的地址。接着控制器就可以直接向它发送消息进行绑定。

由于64位地址对发送正常的颜色控制消息来说太长了，控制器可以在完成灯具绑定后给灯具分配一个更短的8位地址。为了确保新的逻辑地址值还没有被使用，控制器可以在电力线上发送一个ping消息。如果收到响应，再尝试新的地址，直到没有响应为止。

图3显示了两个可用灯具的绑定顺序，用户决定只绑定第一个灯具。一旦绑定完成后，控制器就可以开始发送颜色信息去控制灯具了。

图3：照明装置的发现和绑定

3 实际应用挑战

电力线通信面临的常见挑战有：灯具不能接收控制器发出的消息;灯具被错误的控制器控制。

如果灯具不能接收控制器发出的消息，那么通常是以下三种原因之一：1)电力线上有太大的噪声，2)控制器和接收器在电力线上不同相，3)接收器和控制器之间的距离太远。如果电力线上噪声太大(例如有吸尘器、大功率电器等)，建议使系统远离噪声源。如果控制器和接收器不同相，用户应尝试移动其中一个，使他们同相。

如果采用上述智能地址分配和绑定方法，所有地址都是唯一的64位物理地址，那么这种错误是不可能发生的。如果在智能地址分配中使用8位的逻辑地址，控制器将通过ping网络确保不会分配已经在用的地址。即使使用了智能地址分配和绑定方法，也有可能出现不同的控制器绑定到非目标灯具。在这种情况下，灯具上应该有一个按钮能强制该灯具从控制器退出绑定状态，使它能再次自由地绑定到正确的控制器。

4 颜色控制

通过电力线传送的颜色信息类型与用户输入、颜色控制精度等级以及实现成本有关。如果用户的输入是直接LED控制，那么直接LED调光值将被发送出去。如果用户的输入是一种特定的颜色和强度，那么信息类型取决于颜色混合执行的位置。如果颜色混合在接收器完成，CIE坐标和强度将被发送出去。

这是典型的选择，因为LED封装信息一般存储在灯具中，然而，在使用PLC后，每个灯具可以向控制器发送唯一的