【導(dǎo)讀】本文重點(diǎn)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(dá)到10 Mbps，支持各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并可通過單條雙絞線供電，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、環(huán)形和線形網(wǎng)絡(luò)配置中為DDC控制器和邊緣節(jié)點(diǎn)提供無縫以太網(wǎng)連接。它提供實(shí)時(shí)控制，克服了以前協(xié)議的局限性，同時(shí)，它支持的邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)量幾乎不受限制。由于它能重復(fù)使用現(xiàn)有的單條雙絞線布線，因此支持長(zhǎng)達(dá)1千米的遠(yuǎn)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(guān)，支持無縫云端連接。這對(duì)于希望采用最新BMS技術(shù)卻擔(dān)心對(duì)建筑物能效產(chǎn)生不利影響的用戶，真可謂是雪中送炭。
支持T1L的DDC
DDC系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代樓宇管理至關(guān)重要，可對(duì)各種樓宇系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著技術(shù)的進(jìn)步，連接以太網(wǎng)的DDC系統(tǒng)將變得更加普及，進(jìn)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(jī)是將10BASE-T1L添加到DDC系統(tǒng)的理想解決方案。該技術(shù)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(hù)更加輕松。10BASE-T1L的電纜長(zhǎng)度可長(zhǎng)達(dá)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(dòng)化系統(tǒng)提供了全面的解決方案，將促進(jìn)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制和系統(tǒng)監(jiān)控。圖1重點(diǎn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)與多個(gè)房間或樓宇控制器進(jìn)行通信。
如需全面了解和深入探討連接以太網(wǎng)的樓宇控制器和ADI技術(shù)，建議您觀看這段教學(xué)視頻。視頻中提供有關(guān)該領(lǐng)域最新技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的重要信息及見解。
應(yīng)用：暖通空調(diào)系統(tǒng)中支持T1L的VAV控制器
VAV定義
變風(fēng)量(VAV)系統(tǒng)是現(xiàn)代辦公樓中常用的暖通空調(diào)設(shè)備/控制器，通常在不同區(qū)域安裝多個(gè)系統(tǒng)，使整座樓宇都保持舒適的溫度。它使用相同的通風(fēng)系統(tǒng)，通過改變送風(fēng)量，使不同區(qū)域具有不同的溫度，同時(shí)保持溫度恒定。為確保充分通風(fēng)，VAV系統(tǒng)使用DDC編程，它可以計(jì)算并發(fā)出指令進(jìn)行必要的風(fēng)門調(diào)節(jié)。現(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(fēng)扇和調(diào)節(jié)進(jìn)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(fēng)道、并聯(lián)風(fēng)扇末端裝置以及串聯(lián)風(fēng)扇末端裝置提供調(diào)節(jié)熱量專用控制功能。控制器主要由兩個(gè)模塊組成：風(fēng)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(yīng)用中正確調(diào)節(jié)風(fēng)量和監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量。可編程VAV區(qū)域控制器可測(cè)量和顯示區(qū)域溫度、檢測(cè)占用情況、測(cè)量管道溫度、測(cè)量排出空氣溫度、測(cè)量區(qū)域濕度和露點(diǎn)測(cè)定值、檢測(cè)CO2含量以及控制AV箱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。在機(jī)場(chǎng)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(shí)還能降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。
圖1.支持T1L的樓宇控制器。
大型樓宇用例
在本應(yīng)用中，我們將重點(diǎn)觀察機(jī)場(chǎng)的一個(gè)特定區(qū)域，如圖2所示。但需要注意一點(diǎn)，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(gè)房間，VAV系統(tǒng)使用五個(gè)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(gè)房間中使用兩個(gè)執(zhí)行器（D1和D2）、一個(gè)溫度傳感器（S1）和一個(gè)壓力傳感器（S2）。S1和S2位于靠近端口的送風(fēng)管道中，它們使用D2作為排氣風(fēng)門，D1作為新風(fēng)風(fēng)門來控制房間的氣流。同樣，第二個(gè)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(fù)荷，在回風(fēng)管中添加了一個(gè)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(cè)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(fēng)門位置，然后根據(jù)程序進(jìn)行操作。例如，如果第一個(gè)房間的溫度發(fā)生變化，VAV控制單元就會(huì)啟動(dòng)，打開和關(guān)閉風(fēng)門D1和D2，從而導(dǎo)致送風(fēng)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(cè)到。如果壓力升高，VAV控制單元就會(huì)注意到這一變化，并降低空氣處理單元(AHU)中風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
所有傳感器都以線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，安裝在管道系統(tǒng)的不同位置。每個(gè)風(fēng)門都采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接與VAV控制單元相連。電纜長(zhǎng)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(chǔ)設(shè)施受到很大的限制。不過，針對(duì)這些問題，借助10BASE-T1L DDC控制器，僅使用單條雙絞線，就能對(duì)1千米范圍內(nèi)的傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外，還可遠(yuǎn)程配置10BASE-T1L調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行器，將運(yùn)行時(shí)間和風(fēng)門位置微調(diào)到最小設(shè)定點(diǎn)。它還可用于發(fā)生故障時(shí)對(duì)風(fēng)門進(jìn)行評(píng)估。VAV系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)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(jìn)技術(shù)，可以更有效地控制和維護(hù)暖通空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)還能節(jié)省寶貴的能源，提高效率。
圖2.支持T1L的VAV控制器。
結(jié)論
將10BASE-T1L技術(shù)應(yīng)用于樓宇控制器，就不再需要復(fù)雜的耗電網(wǎng)關(guān)，通過單條雙絞線，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)控制傳感器和驅(qū)動(dòng)器，從而增強(qiáng)BMS的功能。樓宇控制器可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能和要求，通過幾乎無限數(shù)量的終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的遠(yuǎn)程監(jiān)控。支持10BASE-T1L的樓宇控制器還能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障，并利用故障檢測(cè)和電纜診斷功能，快速確定布線問題。
關(guān)于ADI公司
Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財(cái)年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問www.analog.com/cn。
關(guān)于作者
Salem Gharbi
Salem Gharbi是ADI公司可持續(xù)樓宇和基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部的系統(tǒng)應(yīng)用工程師。他在各種物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域擁有7年的工作經(jīng)驗(yàn)。負(fù)責(zé)交付面向工業(yè)自動(dòng)化的系統(tǒng)級(jí)解決方案。
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