软件可配置I / O如何改变楼宇自动化

楼宇自动化系统(BAS)将照明,能源,HVAC,安全性和安全性集成到一个直观的系统中,从而在建筑物运营的最佳效率与居住者的生产率和舒适度之间取得平衡。尽管楼宇自动化市场非常保守,但它却取得了可观的增长,主要是由于能源价格上涨,对节能的认识提高以及政府在消防安全和保安领域的举措不断增加。新的标准和规定,例如用于烟雾报警器的UL 217标准,已经生效,使建筑物更安全,更高效,更舒适。这些趋势刺激了新的楼宇自动化产品和解决方案的开发,促使制造商以更短的开发周期交付新技术。这种变化的步伐为BAS公司提供了机会,这些公司可以通过平台化的灵活系统解决方案来满足这些需求,从而提供更低的功耗和更小的尺寸。

楼宇自动化控制器是该产品的典型示例,该产品通常缺乏在当今瞬息万变的市场中如此看重的创新敏捷性。控制器是BAS的大脑。他们从整个建筑物中部署的传感器中获取数据,并执行系统的响应。这意味着控制器需要具有一定数量的输入和输出通道。一些控制器仅提供固定的通道功能,从而导致架构具有未使用的通道。这些额外的未使用渠道的相关成本无法从客户那里收回;但是,启用每个通道的完全可重配置性可确保所有通道都可以使用。在理想情况下,BAS应该具有数量有限的备用未使用通道,以使客户不必为未使用的功能付费。启用通道功能的完全可配置性可在BAS的设计和部署中提供最大的灵活性。

传统上,楼宇自动化控制器对固定和可配置通道都使用离散实现。但是,离散实现的可配置通道控制器的物料清单(BOM)可能包含数百个组件。经过多年的发展,分立式解决方案已经变得非常高效且经过优化,可以降低BOM成本,从而满足这个对成本敏感的市场的期望。但是,新趋势和对敏捷开发的更多需求凸显了这种方法的一些主要缺点,例如建筑自动化控制器中太多产品变型的规划,设计,生产和物流的复杂性。因此,必须基于总拥有成本而不是简化的BOM成本角度来评估BAS解决方案。

集成与离散

根据需要重新配置通道的能力是消除未使用通道的正确方法,但这本身并不能解决控制器设计的其他缺点。关键概念是集成,可简化通道设计,减小占用空间并提高性能。通过集成解决方案,可以使用软件命令轻松配置任何通道的功能。软件可配置的输入/输出(I / O)技术为易于设计重用和平台化提供了可能性,最终降低了BAS解决方案的总拥有成本,并在楼宇自动化控制器的整个产品生命周期中创造了价值(请参见图1)。 )。


图1.使用软件可配置的I / O在开发的每个阶段提高投资回报。 (来源:ADI公司)

控制器开发的第一阶段是系统架构。此时,将考虑所有客户需求并定义新产品。即使在开发的早期阶段,离散解决方案的不灵活性也是一个明显的缺点。客户的各种需求(例如,输入和输出通道的比率或数量)可能导致多种设计,这会增加成本并阻碍对市场需求的敏捷响应。集成的,软件可配置的I / O可在不同的应用中实现经过验证的设计的平台化和可重用性。如本文稍后所述,可重用性对于降低设计和生产成本至关重要。

按照产品定义,设计开始。在此阶段,设计重用充分显示了其重要性。与离散实现不同,集成且可配置的I / O可以实现快速迭代,减少时间并释放宝贵的资源。在硬件和软件设计中,从资源密集,冗长的多个产品变体开发向满足众多需求的单一设计的转变减少了R&节省时间和成本,同时保持成熟架构的高可靠性和鲁棒性。通过集成的可重新配置设计的“任何引脚上的任何功能”方法,满足不同应用的需求要容易得多(见图2)。


图2.具有可软件配置的I / O的任何引脚上的任何功能。 (来源:ADI公司)

从业务开发的角度来看,常规开发策略的响应速度较慢会给机会丢失或错过客户最后期限带来不必要的风险。集成的可配置I / O的灵活性和易用性有助于最大程度地提高投资回报率(ROI),同时尽可能缩短上市时间和收益时间。

从设计阶段开始,下一步是生产阶段。从BOM的购买和管理开始,集成解决方案很快就会显示出其优势。分立实现的通用控制器通常包含数百个组件,必须购买,存储在仓库中并运输到生产设施。管理如此大量的不同组件自然会增加总成本。通过单芯片解决方案和可重复使用的设计,简化了BOM物流-采购部门处理的供应商更少,所需的存储空间也更少。

由于减少了元件数量,PCB可以缩小多达40%,并且生产中的贴装成本也大大降低了。此外,由于可通过软件配置的I / O可以重用设计,因此控制器制造商将需要更多相同类型的PCB。因此,板上的批量折扣也有助于节省成本。图3总结了离散和集成通道功能实现的比较。

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图3.离散和集成通道功能实现的比较。 (来源:ADI公司)

最后但并非最不重要的一点是,与多变量,离散实施相比,生产测试遵循统一的程序,并且花费的时间更少。设计复杂性的增加甚至可能会增加测试失败的风险。认证只是集成,可重复使用的解决方案可以节省成本和其他资源的各个方面的另一个示例,并且涉及成品物流,安装和技术支持的清单还在继续。当众多不同的设计基于多个平台时,与基于集成软件可配置I / O的通用可重用解决方案相反,对销售,技术支持团队和安装技术人员的培训会更加广泛。

结论

可软件配置的I / O为楼宇自动化市场带来了创新,尽管传统上保守,但现在正被推动变得更加敏捷,并能更快地响应不断变化的客户需求。集成和设计可重用性是实现此过渡的关键功能。有些人可能将集成解决方案视为简单的BOM替代品,实际上可能会增加成本,但是实际上,从更大的角度考虑并考虑整个产品生命周期中创造的总体价值时,集成解决方案很快就消除了任何疑问。

诸如Analog Devices之类的设备 AD74412R 解决离散设计的缺点,将离散信号链集成在单个芯片中,并提供多个完全可配置的通道。从产品定义到设计和生产,再到安装和操作,这种类型的设备可在控制器的整个生命周期内创造价值。


米哈尔·拉尼内克(Michal Raninec) 是前工业自动化和能源业务部门工业物联网解决方案部门的系统应用工程师 模拟设备。他的专业领域包括电化学气体传感和无线传感器网络。 Michal获得了工程学士学位。捷克布尔诺工业大学电子工程学士学位。

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