10BASE-T1L楼宇控制器如何助力可持续楼宇管理系统

电动车、绿色能源、消费电子——这三类应用（以及许多其他应用）正因新技术而发生革命性变化。而建筑领域（包括住宅、工厂、办公室、企业等）相比之下稍显滞后。本文探讨了基于Analog Devices公司10BASE-T1L技术的楼宇控制器如何开始帮助运营商实现新的可持续发展和效率目标。

建筑运营商正在寻找能够利用运营数据优化供暖、通风和空调（HVAC）以及照明等系统的技术，以实现可持续性和能源效率目标。为了充分挖掘这些数据的价值，高级连接和控制系统将是至关重要的。本文重点介绍了在楼宇管理系统（BMSs）中使用以太网直接数字控制器（DDCs），也称为楼宇控制器的优势，并解释了10BASE-T1L协议如何融入典型的BMS架构。

凭借其10 Mbps 的数据速率、对各种拓扑结构的支持，以及通过单股双绞线进行供电，10BASE-T1L 在点对点、环形和线性网络配置中为DDC控制器和边缘节点提供无缝以太网连接。它提供实时控制，克服了先前协议的局限性，同时支持几乎无限数量的边缘节点。其能够传输长达1 公里远距离数据的能力，使其成为现有BMS的理想改造解决方案，因为它可以重复使用现有单股双绞线线缆。其功能消除了对耗电网关的需求，从而实现无缝的从边缘到云端的连接。这使其成为关注最新BMS技术、捕捉建筑运营新见解、以及优化能效潜力人的宝贵资源。

系统、智能边缘传感器和执行器正在提供操作效率，从而在楼宇管理中实现长期可持续的改进。这些可操作的洞察力减少了能源消耗，创造了更安全的环境，并提高了居住舒适度，从而提高生产力并迈向更加绿色的未来。

DDC系统是现代建筑管理中的关键工具，可实现对各种建筑系统的实时监控和控制。随着技术的发展，以太网连接的DDC系统将变得更加普及，从而进一步提升建筑的效率和安全性。Analog Devices的ADIN1100 PHY、ADIN1110 MAC PHY和ADIN2111双口交换机是为DDC系统增加10BASE-T1L的理想解决方案。这项技术支持传输过程值、配置信息、软件更新以及诊断信息，从而简化建筑系统的管理和维护。10BASE-T1L的电缆长度可达1公里，并配备诊断功能，能够快速高效地解决系统中的任何故障。

将10BASE-T1L与诸如Modbus IP和BACnet IP的软件堆栈集成，为工业自动化系统提供了全面的解决方案，促进高效的数据采集、设备控制和系统监控。图1展示了如何将10BASE-T1L产品集成到HVAC控制器和房间控制器中，以在环状或线型拓扑结构中与多个房间或建筑控制器进行通信。

为了全面了解和深入探索以太网连接的楼宇控制器和ADI技术，我们建议观看这段教育视频。该视频提供了关于该领域最新进展和发展的宝贵信息和见解。

变风量 (VAV) 系统是一种常见的 HVAC 设备/控制器，通常用于现代办公楼中，在不同的区域/区域安装多个系统以维持舒适的温度水平。通过在保持温度恒定的同时调节供应空气的量，它允许不同的区域以不同的温度运行，使用相同的通风系统。为了确保足够的通风，VAV 系统使用 DDC 编程，计算并指令必要的风阀调整。

现代可编程VAV区域控制器包括内置的执行器，通过操作终端风扇和调节空调气流进入空间来维持区域温度。它们为单管道、并联风机箱终端和带调节加热的串联风机箱终端提供专用控制功能。控制器由两个主要模块组成：阻尼器执行器和集成的可编程DDC。它还支持不同传感器接口，以正确调整气流量并监控VAV应用中的空气质量。可编程VAV区域控制器可以测量和显示区域温度、检测占用情况、测量管道温度、测量排出空气温度、测量区域湿度和露点计算、检测CO2水平，并控制AV箱风扇速度。在机场等大型建筑中使用10BASE-T1L控制器能够提供最佳的能源效率和室内空气质量，同时减少维护和运营成本。

对于此应用，我们将重点关注机场中的特定区域，如图2所示。然而，值得注意的是，本文描述的VAV系统和控制算法也可以应用于其他大型建筑物。该区域有两个房间，VAV系统在同一区域的管道中不同位置使用了五个传感器和执行器。在第一个房间中，使用了两个执行器（D1和D2）、一个温度传感器（S1）和一个压力传感器（S2）。S1和S2位于靠近终端的送风管道中，它们使用D2作为排风风门，并使用D1作为新风风门来控制房间的气流。

同样，在第二个房间中，使用相同数量的传感器和执行器（D3、D4、S3、S4），但由于房间内的额外负载，在回风管道中增加了一个CO2传感器（S5）和一个额外的执行器（D5），以提供更好的气流和空气质量控制。VAV控制单元使用控制回路算法来监测和控制传感器和执行器。它根据温度和压力传感器的读数调节风门的位置，然后根据预先设定的程序采取行动。例如，如果房间1的温度发生变化，VAV单元将开始打开和关闭风门D1和D2，导致送风管道中的压力变化，这可以通过S2进行检测。如果压力增加，VAV单元将检测到这一变化，并减慢位于空气处理单元（AHU）内的风扇速度。

所有传感器以串联拓扑结构连接，并安置在管道系统的不同位置。每个调节风门通过点对点拓扑直接连接至VAV单元。现有基础设施因电缆长度、阻抗、厚度的限制，尤其是系统直流回路电阻的限制而受到极大限制。然而，为了解决这些问题，可以使用10BASE-T1L DDC控制器，通过单一双绞线提供1公里范围内传感器和执行器网络的实时控制。

此外，10BASE-T1L 调节设备执行器可以远程配置，以微调运行时间和阻尼器的位置至最低设定点。它还可以在发生故障时用于评估阻尼器。VAV 系统是一种用于维持诸如机场等大型建筑中舒适环境的强大工具。通过使用安装在不同位置的传感器和执行器，VAV 单元可以调节气流和质量，以维持一致的温度和压力。借助诸如 10BASE-T1L DDC 控制器等先进技术，HVAC 系统可以受到控制和维护，同时实现宝贵的节能以提高效率。

在楼宇控制器中加入10BASE-T1L可消除对复杂且耗电的网关的需求，并通过使用单对双绞线在长距离内提供实时传感器和执行器控制，从而增强楼宇管理系统（BMS）。楼宇控制器能够实现更长的覆盖范围，并根据网络性能和需求支持几乎无限数量的边缘设备。支持10BASE-T1L的楼宇控制器还能够利用故障检测和电缆诊断功能监控网络故障并识别电缆问题。