10BASE-T1L樓宇控制器如何助力實現(xiàn)可持續(xù)樓宇管理系統(tǒng)

本文重點介紹在樓宇管理系統(tǒng)(BMSs)中使用以太網(wǎng)直接數(shù)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(xié)議融合到典型的BMS架構(gòu)中。

10BASE-T1L的數(shù)據(jù)傳輸速率達到10 Mbps，支持各種拓撲結(jié)構(gòu)，并可通過單條雙絞線供電，在點對點、環(huán)形和線形網(wǎng)絡配置中為DDC控制器和邊緣節(jié)點提供無縫以太網(wǎng)連接。它提供實時控制，克服了以前協(xié)議的局限性，同時，它支持的邊緣節(jié)點數(shù)量幾乎不受限制。由于它能重復使用現(xiàn)有的單條雙絞線布線，因此支持長達1千米的遠距離數(shù)據(jù)傳輸，是現(xiàn)有BMS比較理想的改良型解決方案。其無需配備耗電的網(wǎng)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(chǎn)生不利影響的用戶，真可謂是雪中送炭。

DDC系統(tǒng)對現(xiàn)代樓宇管理至關重要，可對各種樓宇系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。隨著技術的進步，連接以太網(wǎng)的DDC系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)中的任何故障。10BASE-T1L與Modbus IP以及BACnet IP等軟件協(xié)議棧集成，為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供了全面的解決方案，將促進實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集、設備控制和系統(tǒng)監(jiān)控。圖1重點說明如何將10BASE-T1L產(chǎn)品集成到暖通空調(diào)(HVAC)控制器和房間控制器中，以環(huán)形或線形拓撲結(jié)構(gòu)與多個房間或樓宇控制器進行通信。

? VAV定義

變風量(VAV)系統(tǒng)是現(xiàn)代辦公樓中常用的暖通空調(diào)設備/控制器，通常在不同區(qū)域安裝多個系統(tǒng)，使整座樓宇都保持舒適的溫度。它使用相同的通風系統(tǒng)，通過改變送風量，使不同區(qū)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(tǒng)使用DDC編程，它可以計算并發(fā)出指令進行必要的風門調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代可編程VAV區(qū)域控制器中內(nèi)置執(zhí)行器，通過操作端口風扇和調(diào)節(jié)進入空間的空調(diào)氣流，來保持區(qū)域的溫度。這些控制器為單風道、并聯(lián)風扇末端裝置以及串聯(lián)風扇末端裝置提供調(diào)節(jié)熱量專用控制功能?？刂破髦饕蓛蓚€模塊組成：風門執(zhí)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(diào)節(jié)風量和監(jiān)測空氣質(zhì)量?？删幊蘓AV區(qū)域控制器可測量和顯示區(qū)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(qū)域濕度和露點測定值、檢測CO2含量以及控制AV箱風扇轉(zhuǎn)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(nèi)空氣質(zhì)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。

? 大型樓宇用例

在本應用中，我們將重點觀察機場的一個特定區(qū)域，如圖2所示。但需要注意一點，本文描述的VAV系統(tǒng)和控制算法也適用于其他大型樓宇。該區(qū)域有兩個房間，VAV系統(tǒng)使用五個傳感器和執(zhí)行器，分別安裝在同一區(qū)域管道系統(tǒng)的不同位置。第一個房間中使用兩個執(zhí)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(shù)量的傳感器和執(zhí)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(zhí)行器(D5)，以便更好地控制氣流和空氣質(zhì)量。VAV控制單元采用控制回路算法來監(jiān)測和控制傳感器和執(zhí)行器。它根據(jù)溫度和壓力傳感器的讀數(shù)調(diào)節(jié)風門位置，然后根據(jù)程序進行操作。例如，如果第一個房間的溫度發(fā)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(fā)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(zhuǎn)速。

所有傳感器都以線形拓撲結(jié)構(gòu)連接，安裝在管道系統(tǒng)的不同位置。每個風門都采用點對點拓撲結(jié)構(gòu)直接與VAV控制單元相連。電纜長度、阻抗、厚度以及系統(tǒng)直流回路電阻（最重要）等因素，使現(xiàn)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(nèi)的傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡進行實時控制。

此外，還可遠程配置10BASE-T1L調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行器，將運行時間和風門位置微調(diào)到最小設定點。它還可用于發(fā)生故障時對風門進行評估。VAV系統(tǒng)是機場等大型建筑保持舒適環(huán)境的有力工具。通過安裝在不同位置的傳感器和執(zhí)行器，VAV控制單元可以調(diào)節(jié)氣流和空氣質(zhì)量，保持穩(wěn)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(diào)系統(tǒng)，同時還能節(jié)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(wǎng)關，通過單條雙絞線，就能實現(xiàn)遠距離實時控制傳感器和驅(qū)動器，從而增強BMS的功能。樓宇控制器可根據(jù)網(wǎng)絡性能和要求，通過幾乎無限數(shù)量的終端設備，實現(xiàn)更長距離的遠程監(jiān)控。支持10BASE-T1L的樓宇控制器還能監(jiān)測網(wǎng)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。