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，在樓宇運(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)看到了可觀的增長(zhǎng)，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)域的舉措不斷增加。新的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)（例如煙霧報(bào)警器的 UL 217 標(biāo)準(zhǔn)）已經(jīng)生效，以使建筑物更安全、更高效、更舒適。此類趨勢(shì)刺激了新樓宇自動(dòng)化產(chǎn)品和解決方案的開(kāi)發(fā)，促使制造商在更短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)交付新技術(shù)。

樓宇自動(dòng)化控制器是一個(gè)典型的產(chǎn)品示例，通常缺乏在當(dāng)今瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)中如此看重的創(chuàng)新敏捷性。控制器是 BAS 的大腦。他們從部署在整個(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。一些控制器僅提供固定通道功能，從而導(dǎo)致架構(gòu)具有未使用的通道。這些額外未使用的渠道具有無(wú)法從客戶那里收回的相關(guān)成本；但是，啟用每個(gè)通道的完全可重新配置可確保可以使用所有通道。在理想情況下，BAS 應(yīng)該有數(shù)量有限的備用、未使用的通道，這樣客戶就不必為未使用的功能付費(fèi)。

傳統(tǒng)上，樓宇自動(dòng)化控制器對(duì)固定和可配置通道都使用離散實(shí)現(xiàn)。然而，離散實(shí)現(xiàn)的可配置通道控制器的物料清單 （BOM） 可能包含數(shù)百個(gè)組件。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，分立解決方案已經(jīng)變得非常高效和優(yōu)化，以降低 BOM 成本，以滿足這個(gè)對(duì)成本敏感的市場(chǎng)的期望。盡管如此，新趨勢(shì)和對(duì)敏捷開(kāi)發(fā)的更多需求凸顯了這種方法的一些主要缺點(diǎn)，例如樓宇自動(dòng)化控制器中過(guò)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(lái)評(píng)估 BAS 解決方案。

集成與離散

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，但這本身并不能解決控制器設(shè)計(jì)的其他缺點(diǎn)。關(guān)鍵概念是使通道設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化、占用空間更小、性能更好的集成。通過(guò)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。軟件可配置輸入/輸出 （I/O） 技術(shù)開(kāi)辟了輕松設(shè)計(jì)重用和平臺(tái)化的可能性，最終降低 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(jiàn)圖 1 ）。

圖 1. 通過(guò)軟件可配置 I/O 在開(kāi)發(fā)的每個(gè)階段提高投資回報(bào)率。

控制器開(kāi)發(fā)的第一階段是系統(tǒng)架構(gòu)。此時(shí)，所有客戶需求都被考慮在內(nèi)，并定義了一個(gè)新產(chǎn)品。即使在開(kāi)發(fā)的早期階段，離散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例或數(shù)量——可能導(dǎo)致多種設(shè)計(jì)，這增加了成本并阻礙了對(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(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)在不同應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化和可重用性。正如本文后面討論的那樣，可重用性對(duì)于降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本至關(guān)重要。

根據(jù)產(chǎn)品定義，設(shè)計(jì)開(kāi)始。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)重用充分體現(xiàn)了它的重要性。與離散實(shí)現(xiàn)不同，集成且可配置的 I/O 可實(shí)現(xiàn)快速迭代、縮短時(shí)間并釋放寶貴資源。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中，從資源密集型、冗長(zhǎng)的多產(chǎn)品變體開(kāi)發(fā)向滿足眾多要求的單一設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變可減少研發(fā)時(shí)間和成本，同時(shí)保持成熟架構(gòu)的高可靠性和穩(wěn)健性。使用集成、可重新配置設(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（參見(jiàn)圖 2）。

圖 2. 具有軟件可配置 I/O 的任何引腳上的任何功能。

從業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看，傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)策略的緩慢響應(yīng)會(huì)為失去機(jī)會(huì)或錯(cuò)過(guò)客戶最后期限帶來(lái)不必要的風(fēng)險(xiǎn)。集成的可配置 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)間和創(chuàng)收時(shí)間。

從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，下一步是生產(chǎn)階段。從 BOM 的采購(gòu)和管理開(kāi)始，集成解決方案很快就顯示出它的優(yōu)勢(shì)。離散實(shí)現(xiàn)的通用控制器通常包括數(shù)百個(gè)組件，必須購(gòu)買(mǎi)、存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)中并運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)設(shè)施。管理如此大量的不同組件自然會(huì)增加總成本。通過(guò)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(mén)與更少的供應(yīng)商打交道，所需的存儲(chǔ)空間也更少。

由于元件數(shù)量較少，PCB 可以縮小多達(dá) 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 I/O 支持設(shè)計(jì)重用，控制器制造商將需要更多相同類型的 PCB。因此，板上的批量折扣也有助于節(jié)省成本。圖 3 總結(jié)了離散和集成通道功能實(shí)現(xiàn)的比較。

圖 3. 離散和集成通道功能實(shí)現(xiàn)的比較。

最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，與多變體、離散實(shí)施相比，生產(chǎn)測(cè)試遵循統(tǒng)一的程序并且需要更少的時(shí)間來(lái)設(shè)置。增加的設(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)支持方面不勝枚舉。與基于集成軟件可配置 I/O 的通用、可重用解決方案相比，當(dāng)眾多不同的設(shè)計(jì)基于多個(gè)平臺(tái)時(shí)，對(duì)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。

結(jié)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，雖然傳統(tǒng)上較為保守，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)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵特性。有些人可能將集成解決方案視為一種簡(jiǎn)單的 BOM 替代品，實(shí)際上可能會(huì)增加成本，但實(shí)際上，從更大的角度考慮并考慮在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中創(chuàng)造的整體價(jià)值，集成解決方案很快就會(huì)勝過(guò)任何疑慮。

Analog Devices AD74412R等器件解決了分立設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，將分立信號(hào)鏈集成在單個(gè)芯片中，并提供多個(gè)完全可配置的通道。這種類型的設(shè)備在整個(gè)控制器生命周期中創(chuàng)造價(jià)值，從產(chǎn)品定義到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，再到安裝和運(yùn)行。

審核編輯：郭婷