樓宇自動(dòng)化系統(tǒng) （BAS） 將照明、能源、暖通空調(diào)、安全和安保集成到一個(gè)直觀的系統(tǒng)中，在建筑運(yùn)營(yíng)的最佳效率與居住者的生產(chǎn)力和舒適度之間取得平衡。雖然樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)非常保守，但它已經(jīng)看到了相當(dāng)大的增長(zhǎng)，這主要是由于能源價(jià)格上漲，節(jié)能意識(shí)的提高以及政府在消防安全和安保領(lǐng)域的舉措越來越多。新的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，如UL 217煙霧報(bào)警器標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)生效，使建筑物更安全，更高效，更舒適。這樣的趨勢(shì)刺激了新的樓宇自動(dòng)化產(chǎn)品和解決方案的開發(fā)，推動(dòng)制造商在更短的開發(fā)周期內(nèi)提供新技術(shù)。這種節(jié)奏的變化為BAS公司創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，通過平臺(tái)化的靈活系統(tǒng)解決方案來滿足這些需求，提供更低的功耗和更小的尺寸。

樓宇自動(dòng)化控制器是一個(gè)典型的例子，該產(chǎn)品往往缺乏在當(dāng)今瞬息萬變的市場(chǎng)中如此重視的創(chuàng)新敏捷性?？刂破魇荁AS的大腦。它們從部署在整個(gè)建筑物中的傳感器獲取數(shù)據(jù)，并執(zhí)行系統(tǒng)的響應(yīng)。這意味著控制器需要有一定數(shù)量的輸入和輸出通道。某些控制器僅提供固定通道功能，導(dǎo)致架構(gòu)具有未使用的通道。這些額外的未使用渠道具有無法從客戶那里收回的相關(guān)成本;但是，啟用每個(gè)通道的完全可重配置性可確保可以使用所有通道。在理想情況下，BAS 應(yīng)具有有限數(shù)量的備用未使用通道，以便客戶無需為未使用的功能付費(fèi)。啟用通道功能的完全可配置性為BAS的設(shè)計(jì)和部署提供了最大的靈活性。

傳統(tǒng)上，樓宇自動(dòng)化控制器對(duì)固定通道和可配置通道都使用分立式實(shí)現(xiàn)。但是，離散實(shí)現(xiàn)的可配置通道控制器的物料清單 （BOM） 可以包含數(shù)百個(gè)組件。經(jīng)過多年的發(fā)展，分立式解決方案已經(jīng)變得非常高效和優(yōu)化，以降低BOM成本，以滿足這個(gè)成本敏感市場(chǎng)的期望。盡管如此，新趨勢(shì)和對(duì)敏捷開發(fā)的更多需求突顯了這種方法的一些主要缺點(diǎn)，例如樓宇自動(dòng)化控制器中太多產(chǎn)品變體的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和物流的復(fù)雜性。因此，必須根據(jù)總擁有成本而不是簡(jiǎn)化的BOM成本角度來評(píng)估BAS解決方案。

集成與分立

根據(jù)需要重新配置通道的能力是消除未使用通道的正確方法，但僅憑這一點(diǎn)并不能解決控制器設(shè)計(jì)的其他缺點(diǎn)。關(guān)鍵概念是集成，使通道設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，占用空間更小，性能更好。通過集成解決方案，可以使用軟件命令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)為輕松設(shè)計(jì)重用和平臺(tái)化提供了可能性，最終降低了 BAS 解決方案的總擁有成本，并在樓宇自動(dòng)化控制器的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中創(chuàng)造價(jià)值（見圖 1）。

圖1.利用AD74412R提高每個(gè)開發(fā)階段的投資回報(bào)率。

控制器開發(fā)的第一階段是系統(tǒng)架構(gòu)。此時(shí)，將考慮所有客戶要求并定義新產(chǎn)品。即使在開發(fā)的早期階段，分立解決方案的不靈活性也是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。客戶的各種需求（例如，輸入和輸出通道的比率或數(shù)量）可能導(dǎo)致多種設(shè)計(jì)，從而增加成本并阻礙對(duì)市場(chǎng)需求的敏捷響應(yīng)。集成的、軟件可配置的I/O使經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)在不同應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化和可重用性?？芍赜眯詫?duì)于降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本至關(guān)重要，如本文后面所述。

在產(chǎn)品定義之后，設(shè)計(jì)開始。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)重用充分揭示了它的重要性。與離散實(shí)現(xiàn)不同，集成和可配置的 I/O 可實(shí)現(xiàn)快速迭代、縮短時(shí)間并釋放寶貴的資源。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中，從資源密集型、冗長(zhǎng)、多產(chǎn)品變體開發(fā)向滿足眾多要求的單一設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，減少了研發(fā)時(shí)間和成本，同時(shí)保持了經(jīng)過驗(yàn)證的架構(gòu)的高可靠性和魯棒性。采用集成式可重配置設(shè)計(jì)的“任何引腳上的任何功能”方法，可以更輕松地滿足不同應(yīng)用的需求（見圖2）。

圖2.任何引腳上的任何功能，具有軟件可配置的 I/O。

從業(yè)務(wù)發(fā)展的角度來看，傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略的緩慢響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不必要的風(fēng)險(xiǎn)，例如失去機(jī)會(huì)或錯(cuò)過客戶最后期限。集成、可配置的 I/O 的靈活性和易用性有助于最大限度地提高投資回報(bào) （ROI），同時(shí)盡可能縮短上市時(shí)間和收入時(shí)間。

從設(shè)計(jì)階段開始，生產(chǎn)階段是下一步。從 BOM 的采購(gòu)和管理開始，集成解決方案很快就顯示出其優(yōu)勢(shì)。離散實(shí)施的通用控制器通常包括數(shù)百個(gè)組件，必須購(gòu)買這些組件，存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)中，然后運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)設(shè)施。管理如此大量的不同組件自然會(huì)增加總體成本。借助單芯片解決方案和可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了 BOM 物流 — 采購(gòu)部門處理的供應(yīng)商更少，所需的存儲(chǔ)空間也更少。

由于組件數(shù)量較少，PCB可以縮小40%，并且生產(chǎn)中的拾取和放置成本也顯著降低。此外，由于軟件可配置的I/O可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)重用，因此控制器制造商將需要更多相同類型的PCB。因此，電路板上的批量折扣也有助于節(jié)省成本。圖3總結(jié)了分立和集成通道功能實(shí)現(xiàn)的比較。

圖3.分立和集成通道功能實(shí)現(xiàn)的比較。

圖4.集成式、完全軟件可配置的I/O—AD74412R。

最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，與多種變體、離散實(shí)施相比，生產(chǎn)中的測(cè)試遵循統(tǒng)一的程序，并且設(shè)置時(shí)間更少。增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性甚至可能增加測(cè)試失敗的風(fēng)險(xiǎn)。認(rèn)證只是集成的、可重復(fù)使用的解決方案可以節(jié)省成本和其他資源的另一個(gè)例子，在成品物流、安裝和技術(shù)支持方面，這個(gè)清單還在繼續(xù)。當(dāng)許多不同的設(shè)計(jì)基于多個(gè)平臺(tái)時(shí)，銷售、技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)和安裝技術(shù)人員的培訓(xùn)要廣泛得多，而不是基于集成的軟件可配置 I/O 的通用、可重用的解決方案。

結(jié)論

軟件可配置的I/O為樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)帶來了創(chuàng)新，雖然傳統(tǒng)上是保守的，但現(xiàn)在正被推動(dòng)變得更加敏捷，并更快地響應(yīng)不斷變化的客戶需求。集成和設(shè)計(jì)可重用性是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵功能。有些人可能將集成解決方案視為簡(jiǎn)單的BOM替代品，實(shí)際上可能會(huì)增加成本，但實(shí)際上，當(dāng)從更大的角度來看，并考慮整個(gè)產(chǎn)品生命周期中創(chuàng)造的整體價(jià)值時(shí)，集成解決方案很快就會(huì)超過任何疑慮。

審核編輯：郭婷