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Create Value with More Integration in Building Automation Controllers 作者：ADI公司 Michal Raninec，系統應用工程師 樓宇自動(dòng)化系統(BAS)將照明、能源、HVAC、安全和安保集成到單個(gè)直觀(guān)的系統中，從而在樓宇的最佳運行效率與居住者的生產(chǎn)率和舒適度之間取得平衡。盡管樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)非常保守，但它卻取得了可觀(guān)的增長(cháng)，主要推動(dòng)因素是能源價(jià)格上漲、對節能的認識提高以及政府在消防和安保領(lǐng)域的舉措不斷增加。新的標準和法規（例如UL 217煙霧報警器標準）已經(jīng)生效，目的是讓建筑物更安全、更高效、更舒適。這些趨勢刺激了新的樓宇自動(dòng)化產(chǎn)品和解決方案的開(kāi)發(fā)，促使制造商以更短的開(kāi)發(fā)周期交付新技術(shù)。這種節奏變化為BAS公司提供了通過(guò)平臺化、功耗更低、尺寸更小的靈活系統解決方案滿(mǎn)足此類(lèi)需求的機會(huì )。 有些產(chǎn)品常常缺乏當今瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)所重視的創(chuàng )新敏捷性，樓宇自動(dòng)化控制器就是其中的一個(gè)典型例子�？刂破魇荁AS的大腦，其從建筑物中廣泛部署的傳感器獲取數據，并執行系統響應。這意味著(zhù)控制器需要有一定數量的輸入和輸出通道。有些控制器僅提供固定的通道功能，導致架構包含未使用的通道。這些額外的未使用通道會(huì )有一些關(guān)聯(lián)費用無(wú)法從客戶(hù)那里收回。然而，如果每個(gè)通道都有完全重新配置的能力，那么所有通道都能得到利用。在理想情況下，BAS應具有一定數量的備用通道，以使客戶(hù)不必為未使用的功能付費。使通道功能完全可配置可為BAS的設計和部署提供最大的靈活性。 
圖1.利用AD74412R可在每個(gè)開(kāi)發(fā)階段提高投資回報率 傳統上，樓宇自動(dòng)化控制器的固定和可配置通道均采用分立實(shí)現方式。但是，分立實(shí)現的可配置通道控制器的物料清單(BOM)可能包含數百個(gè)元器件。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，分立式解決方案已經(jīng)變得非常高效，而且優(yōu)化得非常好，BOM成本降低到與這一對成本敏感的市場(chǎng)的預期一致的水平。然而，新趨勢和對敏捷開(kāi)發(fā)的更大需求凸顯了這種方法的一些主要缺點(diǎn)，例如：樓宇自動(dòng)化控制器的產(chǎn)品變體太多，導致規劃、設計、生產(chǎn)和物流異常復雜。因此，BAS解決方案必須根據總擁有成本而非簡(jiǎn)單化的BOM成本來(lái)評估。 集成與分立 根據需要重新配置通道的能力是消除用不著(zhù)通道的正確方法，但單憑這點(diǎn)并不能解決控制器設計的其他缺點(diǎn)。關(guān)鍵概念是集成，通過(guò)集成簡(jiǎn)化通道設計、減小尺寸并提高性能。借助集成解決方案，利用軟件命令便可輕松配置任何通道的功能。軟件可配置的輸入/輸出(I/O)技術(shù)為簡(jiǎn)化設計重用和平臺化提供了可能性，最終將能降低BAS解決方案的總擁有成本，并為樓宇自動(dòng)化控制器的整個(gè)產(chǎn)品生命周期創(chuàng )造價(jià)值（參見(jiàn)圖1）。 控制器開(kāi)發(fā)的第一階段是系統架構，此時(shí)要考慮所有客戶(hù)需求并定義新產(chǎn)品。即使在開(kāi)發(fā)的這一早期階段，分立解決方案的不靈活也是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)�？蛻�(hù)的不同需求——例如輸入和輸出通道的比率或數量——可能導致產(chǎn)生多個(gè)設計，這會(huì )增加成本并阻礙對市場(chǎng)需求的敏捷響應。集成的軟件可配置I/O支持平臺化，使得一個(gè)經(jīng)過(guò)驗證的設計可以在不同應用中重復使用�？芍赜眯詫τ诮档驮O計和生產(chǎn)成本至關(guān)重要，稍后將加以討論。 定義好產(chǎn)品之后，設計即啟動(dòng)。在此階段，設計重用充分顯示了其重要性。與分立實(shí)現不同，集成且可配置的I/O可以快速迭代，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并釋放寶貴的資源。硬件和軟件設計均從資源密集型、冗長(cháng)、多產(chǎn)品變體開(kāi)發(fā)轉向通過(guò)單一設計來(lái)滿(mǎn)足眾多需求，這樣可減少研發(fā)時(shí)間和成本，同時(shí)保持成熟架構的高可靠性和穩健性。利用集成式可重新配置設計的“任何引腳提供任何功能”方法，滿(mǎn)足不同應用的需求要容易得多（參見(jiàn)圖2）。
圖2.軟件可配置I/O使任何引腳可提供任何功能 從業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)角度看，常規開(kāi)發(fā)策略的響應速度很慢，會(huì )帶來(lái)不必要的風(fēng)險，導致錯失機會(huì )或錯過(guò)客戶(hù)最后期限。集成式可配置I/O的靈活性和易用性有助于最大程度地提高投資回報率(ROI)，同時(shí)盡可能縮短上市時(shí)間和收益時(shí)間。 完成設計階段之后，下一步是生產(chǎn)階段。從BOM的采購和管理開(kāi)始，集成解決方案很快就會(huì )顯示出其優(yōu)勢。分立實(shí)現的通用控制器常常包含數百個(gè)元器件，這些元器件都需要采購、在倉庫中儲存并運輸到生產(chǎn)設施。管理如此大量的不同元器件自然會(huì )增加總成本。而采用單芯片解決方案和可重復使用的設計，BOM物流就會(huì )簡(jiǎn)單得多——采購部門(mén)需要打交道的供應商更少，所需的儲存空間更小。
圖3.分立和集成通道功能實(shí)現的比較 由于元器件數量減少，PCB尺寸可減小多達40％，生產(chǎn)中的貼裝成本也顯著(zhù)降低。此外，由于軟件可配置I/O支持設計重用，控制器制造商將需要更多同類(lèi)型的PCB。因此，電路板的批量折扣也有助于節省成本。圖3總結了分立和集成通道功能實(shí)現的比較。 最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，與多個(gè)變體的分立實(shí)現相比，生產(chǎn)中的測試遵循統一的程序，設置所花費的時(shí)間更少。設計復雜性的增加甚至可能會(huì )提升測試失敗的風(fēng)險。集成式可重復使用解決方案可以從多方面節省成本和其他資源，認證就是一個(gè)例子，此外還有成品物流、安裝、技術(shù)支持等方面。當許多不同設計基于多個(gè)平臺時(shí)，與基于集成式軟件可配置I/O的通用可重用解決方案相比，對銷(xiāo)售、技術(shù)支持團隊和安裝技術(shù)人員的培訓會(huì )更加繁瑣。 結論 軟件可配置I/O為樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)帶來(lái)了創(chuàng )新，該市場(chǎng)傳統上偏保守，但在多種因素的推動(dòng)下，它正變得更加敏捷，并能更快地響應不斷變化的客戶(hù)需求。集成和設計可重用性是實(shí)現這種轉變的關(guān)鍵特性。有些人可能認為集成解決方案是簡(jiǎn)單的BOM替代品，實(shí)際上可能會(huì )增加成本，但事實(shí)上，從更大的角度看待這件事，并考慮其在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中創(chuàng )造的總體價(jià)值，集成解決方案很快就會(huì )打消任何疑問(wèn)。 為了克服分立設計的缺點(diǎn)，ADI公司開(kāi)發(fā)了完全可通過(guò)軟件配置的I/O AD74412R。該器件將分立信號鏈集成在單個(gè)芯片中，并提供四個(gè)完全可配置的通道。從產(chǎn)品定義到設計和生產(chǎn)，再到安裝與運行，AD74412R可在整個(gè)控制器生命周期中創(chuàng )造價(jià)值。它是市場(chǎng)上的第一款此類(lèi)產(chǎn)品，為客戶(hù)提供一種簡(jiǎn)便的方法來(lái)增加投資回報，同時(shí)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和收益時(shí)間。
圖4.完全可通過(guò)軟件配置的集成I/O—AD74412R 作者簡(jiǎn)介 Michal Raninec是ADI公司自動(dòng)化與能源事業(yè)部工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案部門(mén)的前系統應用工程師。其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域包括電化學(xué)氣體檢測和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。Michal畢業(yè)于捷克布爾諾科技大學(xué)，獲得電子工程碩士學(xué)位。 |
