전력선 통신에 의한 공기조화설비 제어네트워크 구축 논문자료

 

전력선 통신에 의한 공기조화설비 제어네트워크 구축
The Construction of AHU Control 
Network by Power Line Communication

로컬 레벨의 표준화 및 시스템간의 상호운용성을 높이기 위하여 공기조화설비 제어 계통도를 지하층(8포인트)과 기준층(15포인트)으로 구분하여 설계하고 전력선통신으로 제어 네트워크를 구축하였다. 공기조화 시스템의 각 디바이스는 개방형 프로토콜인 뉴런 C로 프로그램 하였다. 연구 결과 LONWORKS 프로토콜로 각 디바이스들의 자율분산제어가 가능하게 되었고 통신선의 길이와 회선수를 감소시킬 수 있었다.

[연구 주제]

1. 문제 정의

공기 흐름감지 센서 디바이스는 공기의 흐름감지를 통해 중앙감시실에 팬의 정상작동유무를 보고한다.

[연구 방법]

1. 제안 방법

HeartBeat, Throttle, SndDelta로 네트워크 변수의 속성을 구성하였다.

LONWORKS 공기조화설비 제어네트워크의 센서, 댐퍼 및 냉난방밸브를 peer-to-peer로 구성하였다

본 연구에서는 디지털화된 빌딩 시스템의 인터페이스 프로토콜이 제어 업체들마다 각각 다르고 공개되지도 않기 때문에 빌딩의 개보수시에 제어 업체의 주도로 되는 것을 방지하고, 빌딩의 확장성, 수명, 상호운용성 및 경제성 등을 개선하기 위하여 공기조화설비 제어네트워크를 LONWORKS로 구축하였으며 각 로컬 기기들 간의 배선공사의 간소화를 위하여 전력선통신을 사용하였다.

검출 값의 변화가 잦은 온도와 습도 값의 변수속성에 5초의 Throttle주기를 주어 네트워크 통신 트래픽을 조정해 주었다.

기준층과 지하층 자동제어시스템의 각 디바이스는 프로그램상의 When(조건)절에 해당하는 Event가 발생할 때 실행되는 Event-Driven방식으로 프로그램 되었다.

디바이스의 제어를 위하여 디바이스 뉴런 칩의 OSI-7계층에 Neuron C를 사용하여 어플리케이션을 프로그래밍 하였고, 커미셔닝 과정으로 프로그램을 upload하여 디바이스를 네트워크화 하였다.

송풍량을 일정하게 하고 냉난방 밸브의 개도를 조절하여 토출 공기 온도를 변화하는 정풍량식의 자동제어 시스템으로서 기준층은 15포인트, 지하층은 8포인트로 LONWORKS 자동제어시스템을 설계하였다.

에너지 관리와 효율적인 기기운용을 위한 환절기시 외기와 환기 온도를 비교하여 상호연동비례적분제어, 동 하절기시 외기 배기댐퍼의 최소개도 환기댐퍼 역동작제어, 워밍엎시 일정 온도까지 외기와 배기댐퍼의 전폐동작제어를 댐퍼 디바이스에 프로그래밍 한다.

온도 및 습도디바이스의 검출값 변화가 급격히 증감할 경우 정상적인 데이터가 아닌 것으로 판단하여 해당 데이터를 무시하도록 SndDelta를 설정하였다.

온습도 값을 검출하여 댐퍼디바이스를 상호연동 비례제어하기 위하여 환기 측과 외기측 온습도 센서 디바이스와 환기 댐퍼 디바이스를 바인딩 하여 외기온도와 환기온도를 비교하여 비례적분제어를 하고 외기 배기 댐퍼와 상호연동제어를 할 수 있도록 바인딩 하였다.

지하층의 급기팬은 동작이전에 급기댐퍼가 열리도록 바인딩 하였고, 급기 온도와 습도를 일정하게 유지시키기 위하여 온도센서는 냉난방밸브와, 습도센서는 가습밸브와 바인딩 하였다.

차압센서, 이온화연감지기, FAN에 디바이스의 신뢰성유지를 위해 5분의 HeartBeat주기를 주었다.

표준화된 변수상태를 구성하기 위하여 온도 값은 공조기에서 사용되는 온도 값의 범위를 갖는 SNVT_temp_p를 사용하였으며, 차압센서와 습도 값에는 SNVT_lev_percent를 사용하였고, 급기팬, 급기댐퍼 및 가습밸브에는 SNVT_switch를 사용하였다.

표준화된 변수상태를 구성하기 위하여 온도값은 공조기에서 사용되는 온도 값의 범위를 갖는 SNVT_temp_p를 사용하였고, 공기흐름감지센서(DF), 습도값, 댐퍼 개도치 제어 값에는 SNVT_lev_percent를 사용하였으며, FAN의 기동제어와 차압센서의 필터교환알람, 연감지기의 화재 경보에는 SNVT_switch로 구성하였다.

2. 이론/모형

디바이스간 통신은 별도의 통신배선이 필요없이 배선의 간소화를 위하여 전력선통신 프로토콜을 사용하였다.

[연구 결과]

1. 성능/효과

LONWORKS를 이용하여 공기조화설비의 제어네트워크를 구축하였으며 네트워크의 배선은 전력선 통신 프로토콜을 적용한 결과 공기조화설비의 각 기기들이 서로 협조하여 자율적으로 동작하면서 제어를 실현하는 자율분산시스템이 가능하였으며 댐퍼 및 냉난방 밸브와 기존의 DDC간에 사용하던 배선수도 대폭 절감할 수 있었다.

▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200826835631169

[논문]전력선 통신에 의한 공기조화설비 제어네트워크 구축