10BASE-T1L樓宇控制器如何助力實現可持續樓宇管理系統
2023-08-28 14:20:10 ADI
本文重點介紹在樓宇管理系統(BMSs)中使用以太網直接數字控制器(DDCs)（也稱為樓宇控制器）的好處，并說明如何將10BASE-T1L協議融合到典型的BMS架構中。10BASE-T1L的數據傳輸速率達到10 Mbps，支持各種拓撲結構，并可通過單條雙絞線供電，在點對點、環形和線形網絡配置中為DDC控制器和邊緣節點提供無縫以太網連接。它提供實時控制，克服了以前協議的局限性，同時，它支持的邊緣節點數量幾乎不受限制。由于它能重復使用現有的單條雙絞線布線，因此支持長達1千米的遠距離數據傳輸，是現有BMS比較理想的改良型解決方案。其無需配備耗電的網關，支持無縫云端連接。這對于希望采用最新BMS技術卻擔心對建筑物能效產生不利影響的用戶，真可謂是雪中送炭。
DDC系統對現代樓宇管理至關重要，可對各種樓宇系統進行實時監控。隨著技術的進步，連接以太網的DDC系統將變得更加普及，進一步提高了樓宇的效率和安全性。ADI公司的ADIN1100 PHY、ADIN1110 MAC PHY和ADIN2111雙端口交換機是將10BASE-T1L添加到DDC系統的理想解決方案。該技術可傳輸過程值、配置信息、軟件更新和診斷信息，從而使樓宇系統的管理和維護更加輕松。10BASE-T1L的電纜長度可長達1公里，具有診斷功能，可快速高效地解決系統中的任何故障。10BASE-T1L與Modbus IP以及BACnet IP等軟件協議棧集成，為工業自動化系統提供了全面的解決方案，將促進實現高效的數據采集、設備控制和系統監控。圖1重點說明如何將10BASE-T1L產品集成到暖通空調(HVAC)控制器和房間控制器中，以環形或線形拓撲結構與多個房間或樓宇控制器進行通信。
如需全面了解和深入探討連接以太網的樓宇控制器和ADI技術，建議您觀看這段教學視頻。視頻中提供有關該領域最新技術進步和發展的重要信息及見解。
應用：暖通空調系統中支持T1L的VAV控制器
變風量(VAV)系統是現代辦公樓中常用的暖通空調設備/控制器，通常在不同區域安裝多個系統，使整座樓宇都保持舒適的溫度。它使用相同的通風系統，通過改變送風量，使不同區域具有不同的溫度，同時保持溫度恒定。為確保充分通風，VAV系統使用DDC編程，它可以計算并發出指令進行必要的風門調節。現代可編程VAV區域控制器中內置執行器，通過操作端口風扇和調節進入空間的空調氣流，來保持區域的溫度。這些控制器為單風道、并聯風扇末端裝置以及串聯風扇末端裝置提供調節熱量專用控制功能。控制器主要由兩個模塊組成：風門執行器和集成式可編程DDC。它還支持不同傳感器的接口，以便在VAV應用中正確調節風量和監測空氣質量。可編程VAV區域控制器可測量和顯示區域溫度、檢測占用情況、測量管道溫度、測量排出空氣溫度、測量區域濕度和露點測定值、檢測CO2含量以及控制AV箱風扇轉速。在機場等大型建筑中使用10BASE-T1L控制器可充分提高能效和室內空氣質量，同時還能降低運營和維護成本。
圖1.支持T1L的樓宇控制器。
在本應用中，我們將重點觀察機場的一個特定區域，如圖2所示。但需要注意一點，本文描述的VAV系統和控制算法也適用于其他大型樓宇。該區域有兩個房間，VAV系統使用五個傳感器和執行器，分別安裝在同一區域管道系統的不同位置。第一個房間中使用兩個執行器（D1和D2）、一個溫度傳感器（S1）和一個壓力傳感器（S2）。S1和S2位于靠近端口的送風管道中，它們使用D2作為排氣風門，D1作為新風風門來控制房間的氣流。同樣，第二個房間中也使用相同數量的傳感器和執行器（D3、D4、S3、S4），但由于房間存在額外負荷，在回風管中添加了一個CO2傳感器（S5）和額外的執行器（D5），以便更好地控制氣流和空氣質量。VAV控制單元采用控制回路算法來監測和控制傳感器和執行器。它根據溫度和壓力傳感器的讀數調節風門位置，然后根據程序進行操作。例如，如果第一個房間的溫度發生變化，VAV控制單元就會啟動，打開和關閉風門D1和D2，從而導致送風管道中的壓力發生變化，這一壓力變化可以通過S2傳感器檢測到。如果壓力升高，VAV控制單元就會注意到這一變化，并降低空氣處理單元(AHU)中風扇的轉速。
所有傳感器都以線形拓撲結構連接，安裝在管道系統的不同位置。每個風門都采用點對點拓撲結構直接與VAV控制單元相連。電纜長度、阻抗、厚度以及系統直流回路電阻（最重要）等因素，使現有的基礎設施受到很大的限制。不過，針對這些問題，借助10BASE-T1L DDC控制器，僅使用單條雙絞線，就能對1千米范圍內的傳感器和執行器網絡進行實時控制。此外，還可遠程配置10BASE-T1L調節裝置執行器，將運行時間和風門位置微調到最小設定點。它還可用于發生故障時對風門進行評估。VAV系統是機場等大型建筑保持舒適環境的有力工具。通過安裝在不同位置的傳感器和執行器，VAV控制單元可以調節氣流和空氣質量，保持穩定的溫度和壓力。借助10BASE-T1L DDC控制器等先進技術，可以更有效地控制和維護暖通空調系統，同時還能節省寶貴的能源，提高效率。
圖2.支持T1L的VAV控制器。
將10BASE-T1L技術應用于樓宇控制器，就不再需要復雜的耗電網關，通過單條雙絞線，就能實現遠距離實時控制傳感器和驅動器，從而增強BMS的功能。樓宇控制器可根據網絡性能和要求，通過幾乎無限數量的終端設備，實現更長距離的遠程監控。支持10BASE-T1L的樓宇控制器還能監測網絡故障，并利用故障檢測和電纜診斷功能，快速確定布線問題。
