楼宇自动化系统 (BAS) 将照明、能源、暖通空调、安全和安保集成到一个直观的系统中,在建筑运营的最佳效率与居住者的生产力和舒适度之间取得平衡。虽然楼宇自动化市场非常保守,但它已经看到了相当大的增长,这主要是由于能源价格上涨,节能意识的提高以及政府在消防安全和安保领域的举措越来越多。新的标准和法规,如UL 217烟雾报警器标准,已经生效,使建筑物更安全,更高效,更舒适。这样的趋势刺激了新的楼宇自动化产品和解决方案的开发,推动制造商在更短的开发周期内提供新技术。这种节奏的变化为BAS公司创造了机会,通过平台化的灵活系统解决方案来满足这些需求,提供更低的功耗和更小的尺寸。
楼宇自动化控制器是一个典型的例子,该产品往往缺乏在当今瞬息万变的市场中如此重视的创新敏捷性。控制器是BAS的大脑。它们从部署在整个建筑物中的传感器获取数据,并执行系统的响应。这意味着控制器需要有一定数量的输入和输出通道。某些控制器仅提供固定通道功能,导致架构具有未使用的通道。这些额外的未使用渠道具有无法从客户那里收回的相关成本;但是,启用每个通道的完全可重配置性可确保可以使用所有通道。在理想情况下,BAS 应具有有限数量的备用未使用通道,以便客户无需为未使用的功能付费。启用通道功能的完全可配置性为BAS的设计和部署提供了最大的灵活性。
传统上,楼宇自动化控制器对固定通道和可配置通道都使用分立式实现。但是,离散实现的可配置通道控制器的物料清单 (BOM) 可以包含数百个组件。经过多年的发展,分立式解决方案已经变得非常高效和优化,以降低BOM成本,以满足这个成本敏感市场的期望。尽管如此,新趋势和对敏捷开发的更多需求突显了这种方法的一些主要缺点,例如楼宇自动化控制器中太多产品变体的规划、设计、生产和物流的复杂性。因此,必须根据总拥有成本而不是简化的BOM成本角度来评估BAS解决方案。
集成与分立
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,但仅凭这一点并不能解决控制器设计的其他缺点。关键概念是集成,使通道设计得以简化,占用空间更小,性能更好。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) 技术为轻松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价值。
控制器开发的第一阶段是系统架构。此时,将考虑所有客户要求并定义新产品。即使在开发的早期阶段,分立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,从而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使经过验证的设计在不同应用中实现平台化和可重用性。可重用性对于降低设计和生产成本至关重要,如本文后面所述。
在产品定义之后,设计开始。在这个阶段,设计重用充分揭示了它的重要性。与离散实现不同,集成和可配置的 I/O 可实现快速迭代、缩短时间并释放宝贵的资源。在硬件和软件设计中,从资源密集型、冗长、多产品变体开发向满足众多要求的单一设计转变,减少了研发时间和成本,同时保持了经过验证的架构的高可靠性和鲁棒性。采用集成式可重配置设计的“任何引脚上的任何功能”方法,可以更轻松地满足不同应用的需求。
从业务发展的角度来看,传统发展战略的缓慢响应会产生不必要的风险,例如失去机会或错过客户最后期限。集成、可配置的 I/O 的灵活性和易用性有助于最大限度地提高投资回报 (ROI),同时尽可能缩短上市时间和收入时间。
从设计阶段开始,生产阶段是下一步。从 BOM 的采购和管理开始,集成解决方案很快就显示出其优势。离散实施的通用控制器通常包括数百个组件,必须购买这些组件,存储在仓库中,然后运输到生产设施。管理如此大量的不同组件自然会增加总体成本。借助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。
由于组件数量较少,PCB可以缩小40%,并且生产中的拾取和放置成本也显着降低。此外,由于软件可配置的I/O可实现设计重用,因此控制器制造商将需要更多相同类型的PCB。因此,电路板上的批量折扣也有助于节省成本。图3总结了分立和集成通道功能实现的比较。
最后但并非最不重要的一点是,与多种变体、离散实施相比,生产中的测试遵循统一的程序,并且设置时间更少。增加设计复杂性甚至可能增加测试失败的风险。认证只是集成的、可重复使用的解决方案可以节省成本和其他资源的另一个例子,在成品物流、安装和技术支持方面,这个清单还在继续。当许多不同的设计基于多个平台时,销售、技术支持团队和安装技术人员的培训要广泛得多,而不是基于集成的软件可配置 I/O 的通用、可重用的解决方案。
结论
软件可配置的I/O为楼宇自动化市场带来了创新,虽然传统上是保守的,但现在正被推动变得更加敏捷,并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这种转变的关键功能。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,但实际上,当从更大的角度来看,并考虑整个产品生命周期中创造的整体价值时,集成解决方案很快就会超过任何疑虑。
为了解决分立式设计的缺点,ADI公司开发了AD74412R,这是一款完全软件可配置的I/O。它将分立信号链集成在单个芯片中,并提供四个完全可配置的通道。AD74412R在整个控制器生命周期中创造价值,从产品定义到设计和生产,再到安装和操作。它是市场上第一款此类产品,为客户提供了一种提高投资回报率的简单方法,同时缩短了上市时间和收入时间。
审核编辑:郭婷
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