Datakeskuksen etä-I/O-järjestelmän suunnitteluratkaisut

Abstract

Työssä selvitettiin erilaisia tapoja suunnitella datakeskuksen I/O-järjestelmä etä-I/O-moduuleita käyttäen. Moduuleille mietittiin sopivat protokollat ja väyläkaapelointitavat. Järjestelmää käsiteltiin datakeskuksen verkkoarkkitehtuurista eteenpäin I/O-moduuleille ja moduulilta lopulliselle laitteelle. Suunnitteluosiossa käsiteltiin järjestelmän verkkoarkkitehtuuri, etä-I/O-järjestelmän suunnittelu, sähköjärjestelmän I/O-suunnittelu ja LVI- ja olosuhdevalvontalaitteiden I/O-suunnittelu.

Työssä käytiin läpi järjestelmälle oleelliset protokollat ja väylät, ja niistä valittiin työn tarkoitukseen sopivimmat. Tarkasteltiin erilaisia moduuleita, ja niistä valittiin parhaaksi tähän tapaukseen osoittautunut yksittäinen PoE-tekniikalla toimiva etä-I/O-moduuli sisäisellä CPU-yksiköllä. Tätä moduulia käyttäen käsiteltiin, miten eri laitteilta kerätään tulosignaalit moduulin tulokytkentäliittimiin.

Suunniteltaessa etä-I/O-järjestelmää huomattiin, miten paljon kaapelia säästyy, kun asetetaan I/O-moduulit lähelle laitteita, joilta tarvitsee kerätä tulosignaaleja. Ethernet-tekniikalla voidaan kuljettaa monta eri tulosignaalia samanaikaisesti moduulilta BMS-järjestelmälle, minkä seurauksena suosittiin Ethernet-tekniikkaa aina kun se oli mahdollista. Ethernet-väylällä on myös mahdollisuus PoE-tekniikkaan, jonka avulla I/O-moduulit voidaan sähköistää ilman erillistä pienjännitevirtalähdettä. Se säästää myös hankinta- ja asennuskustannuksissa.

This thesis describes different ways to design a data center remote I/O system using remote I/O modules. The appropriate protocols and bus cabling methods were designed for the I/O modules. The system was addressed from the data center network architecture onwards, extending to the I/O modules and from the I/O modules to the final device. The design section of the thesis addresses the design of network architecture, remote I/O system, electrical system I/O design, mechanical system I/O design and I/O design for condition monitoring devices.

In the thesis, essential protocols and buses for the system are discussed, providing an overview of their functionality. Different types of modules are reviewed, and the most suitable one for this case was an individual PoE-powered remote I/O module with an internal CPU unit. Using this module, the process of collecting input signals from different devices and connecting them to the module's input terminals is addressed.

When designing the system, it was apparent how much could be saved in cabling when placing remote I/O modules close to the devices that need their input signals collected. Many signals can be transmitted simultaneously to the building management system using just one Ethernet cable. Because of this, Ethernet cabling was used in all cases where possible. Ethernet has the capability to transmit power to the devices using Power over Ethernet (PoE) technology which makes it possible to power the devices without a separate power supply unit. This saves money in procurement and installation expenses.