【解決方案】10BASE-T1L優化樓宇系統的先進控制技術

近期活動快訊：2024台北自動化工業大展（8/21-24）南港一館四樓 N314

概述

建築營運商正在尋找技術，透過利用營運數據來優化暖氣、通風和空調 (HVAC) 和照明等系統，從而實現永續發展和能源效率目標。為了充分發揮這些數據的價值，先進的連接和控制系統至關重要。本文重點介紹了在樓宇管理系統 (BMS) 中使用乙太網路直接數位控制器 (DDC)（也稱為樓宇控制器）的優勢，並解釋了 10BASE-T1L 協定如何融入典型的 BMS 架構。憑藉 10 Mbps 的資料速率、對各種拓撲的支援以及透過單對雙絞線電纜供電，10BASE-T1L 可以在點對點、環形和線路網路配置中為 DDC 控制器和邊緣節點提供無縫乙太網路連接。它提供即時控制並克服先前協議的限制，同時支援幾乎無限數量的邊緣節點。它能夠在長達 1 公里的長距離傳輸數據，這使其成為現有 BMS 的理想改造解決方案，因為它可以重複使用現有的單雙絞線佈線。其功能消除了對高耗電網關的需求，從而實現邊緣到雲端的無縫連接。對於那些對最新 BMS 技術感興趣、獲取有關建築物運營和優化能源效率潛力的新見解的人來說，這使其成為寶貴的資源。

參考文章：【解決方案】ADI Chronous工業乙太網物理層設備

T1L 啟用的 DDC

DDC 系統對於現代樓宇管理至關重要，可即時監控和控制各種樓宇系統。隨著技術的進步，乙太網路連接的DDC系統將變得更加普遍，進一步提高建築物的效率和安全性。 Analog Devices 的 ADIN1100 PHY、ADIN1110 MAC PHY 和 ADIN2111 二埠交換器是將 10BASE-T1L 新增至 DDC 系統的理想解決方案。該技術可以傳輸過程值、配置資訊、軟體更新和診斷，從而更輕鬆地管理和維護樓宇系統。 10BASE-T1L 的電纜長度長達 1 公里，配備診斷功能，可快速有效地解決系統中的任何故障。 10BASE-T1L 與 Modbus IP 和 BACnet IP 等軟體堆疊的集成為工業自動化系統提供了全面的解決方案，有助於高效的資料收集、設備控制和系統監控。圖 1 重點介紹如何將 10BASE-T1L 產品整合到 HVAC 控制器和房間控制器中，以便與環形或線形拓撲中的多個房間或樓宇控制器進行通訊。

為了全面了解和深入探索乙太網路連接的樓宇控制器和 ADI 技術，我們建議您觀看此教育影片。該影片提供了有關該領域最新進展和發展的寶貴資訊和見解。

應用：HVAC 系統中支援 T1L 的 VAV 控制器

變風量 (VAV) 系統是現代辦公大樓中常用的 HVAC 設備/控制器，通常在不同區域/區域安裝多個系統，以保持舒適的溫度水平。它允許不同的區域使用相同的通風系統在不同的溫度下運行，透過改變供應的空氣量同時保持溫度恆定。為了確保足夠的通風，VAV 系統使用 DDC 編程，計算並命令必要的風門調整。現代可程式 VAV 區域控制器包括一個內建執行器，透過操作終端風扇和調節進入空間的調節空氣流量來維持區域溫度。它們為單風​​道、並聯風扇箱端子和具有調節熱量的串聯風扇箱端子提供專用控制功能。該控制器由兩個主要模組組成：風門執行器和整合可程式 DDC。它還支援正確調節 VAV 應用中的音量和監測空氣品質所需的不同感測器的介面。可程式 VAV 區域控制器可以測量和顯示區域溫度、檢測佔用情況、測量管道溫度、測量排氣溫度、測量區域濕度和露點測定、檢測二氧化碳水平以及控制 AV 盒風扇速度。在機場等大型建築中使用 10BASE-T1L 控制器可以提供最佳的能源效率和室內空氣質量，同時還可以降低維護和營運成本。

對於此應用，我們將重點關注機場的特定區域，如圖 2 所示。該區域有兩個房間，VAV 系統使用位於同一區域管道系統不同位置的五個感測器和執行器。在第一個房間中，使用兩個致動器（D1 和 D2）、一個溫度感測器（S1）和一個壓力感測器（S2）。 S1和S2位於靠近末端的送風管道中，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。類似地，在第二個房間中，使用相同數量的感測器和執行器（D3、D4、S3、S4），但由於房間中的額外負載，需要一個CO2 感測器（S5）和一個額外的執行器（ D5）。 VAV 控制單元使用控制迴路演算法來監控和控制感測器和致動器。它根據溫度和壓力感測器的讀數調節風門位置，然後根據程式採取行動。例如，如果一號房間的溫度發生變化，VAV 裝置將開始打開和關閉風門 D1 和 D2，導致送風管道中的壓力發生變化，這可以使用 S2 進行檢測。如果壓力增加，VAV 裝置會注意到這種變化並減慢位於空氣處理裝置 (AHU) 中的風扇的速度。

所有感測器均以線型拓撲連接，並位於管道系統的不同位置。每個阻尼器均採用點對點拓樸結構直接與 VAV 單元連接。由於電纜長度、阻抗、厚度以及最重要的系統直流迴路電阻的限制，現有基礎設施受到嚴重限制。然而，為了解決這些問題，10BASE-T1L DDC 控制器可用於僅使用單對雙絞線對 1 公里以上的感測器和致動器網路進行即時控制。此外，10BASE-T1L調節裝置執行器可以遠端配置，以將運行時間和阻尼器的位置微調到最小設定點。它還可用於在發生故障時評估阻尼器。 VAV 系統是維持機場等大型建築舒適環境的強大工具。透過使用位於不同位置的感測器和執行器，VAV 裝置可以調節氣流和質量，以保持一致的溫度和壓力。透過 10BASE-T1L DDC 控制器等先進技術，可以控制和維護 HVAC 系統，同時節省寶貴的能源，提高效率。

結論

將 10BASE-T1L 新增至建築控制器中，無需使用複雜的高耗電網關，並透過使用單對雙絞線對長距離感測器和致動器進行即時控制來增強 BMS。根據網路效能和要求，樓宇控制器能夠透過幾乎無限數量的邊緣設備實現更遠的覆蓋範圍。支援 10BASE-T1L 的樓宇控制器還能夠監控網路故障並使用故障偵測和電纜診斷功能定義佈線問題。

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