Как программно конфигурируемый ввод-вывод меняет автоматизацию зданий

Системы автоматизации зданий (BAS) объединяют освещение, энергию, HVAC, безопасность и охрану в единую интуитивно понятную систему, уравновешивая оптимальную эффективность эксплуатации здания с производительностью и комфортом его жителей. Хотя рынок автоматизации зданий очень консервативен, он демонстрирует значительный рост, в основном за счет роста цен на энергоносители, повышения осведомленности в вопросах энергосбережения и растущих правительственных инициатив в областях пожарной безопасности. Новые стандарты и правила, такие как стандарт UL 217 для дымовой сигнализации, вступили в силу, чтобы сделать здания более безопасными, эффективными и комфортными. Подобные тенденции стимулируют разработку новых продуктов и решений для автоматизации зданий, подталкивая производителей к внедрению новых технологий в более короткие циклы разработки. Это изменение темпов развития создает возможности для компаний BAS удовлетворять эти потребности с помощью гибких системных решений, которые являются платформенными, предлагают меньшую мощность и меньший размер.

Контроллеры для автоматизации зданий являются типичным примером продукта, которому часто не хватает инновационной гибкости, столь ценимой на сегодняшних быстро меняющихся рынках. Контроллеры - это мозг BAS. Они берут данные с датчиков, развернутых по всему зданию, и выполняют ответ системы. Это означает, что у контроллеров должно быть определенное количество входных и выходных каналов. Некоторые контроллеры предлагают только функции фиксированного канала, что приводит к архитектуре с неиспользуемыми каналами. Эти дополнительные неиспользованные каналы имеют связанные с ними расходы, которые не могут быть возмещены заказчиком; однако полная реконфигурируемость каждого канала гарантирует, что все каналы могут быть использованы. В идеальном сценарии BAS должен иметь ограниченное количество запасных неиспользуемых каналов, чтобы заказчик не платил за неиспользуемые функции. Включение полной настраиваемости функции канала обеспечивает максимальную гибкость при проектировании и развертывании BAS.

Традиционно контроллеры автоматизации зданий использовали дискретные реализации как для фиксированных, так и для настраиваемых каналов. Однако перечень материалов (BOM) дискретно реализованных конфигурируемых контроллеров каналов может включать сотни компонентов. После многих лет разработки дискретные решения стали очень эффективными и оптимизированными для снижения стоимости спецификации, чтобы соответствовать ожиданиям этого чувствительного к стоимости рынка. Тем не менее, новые тенденции и растущий спрос на гибкую разработку подчеркивают некоторые серьезные недостатки этого подхода, такие как сложность планирования, проектирования, производства и логистики слишком большого количества вариантов продукта в контроллерах автоматизации зданий. Следовательно, решения BAS должны оцениваться на основе общей стоимости владения, а не с точки зрения упрощенной стоимости спецификации.

Интегрированные и дискретные

Возможность перенастроить канал по мере необходимости является правильным подходом к устранению неиспользуемых каналов, но это само по себе не устраняет другие недостатки конструкции контроллера. Ключевой концепцией является интеграция, которая позволяет упростить дизайн канала, уменьшить занимаемую площадь и повысить производительность. Благодаря интегрированному решению функцию любого канала можно легко настроить с помощью программных команд. Программно-конфигурируемая технология ввода / вывода (I / O) открывает возможности простого повторного использования дизайна и платформы, что в конечном итоге снижает общую стоимость владения решением BAS и создает ценность на протяжении всего жизненного цикла продукта контроллеров автоматизации зданий (см. Рисунок 1 ).

Рис. 1. Повышение рентабельности инвестиций на каждом этапе разработки с помощью программно конфигурируемого ввода-вывода. (Источник:Analog Devices)

Первым этапом разработки контроллера является архитектура системы. На этом этапе рассматриваются все требования заказчика и определяется новый продукт. Жесткость дискретного решения - заметный недостаток даже на этой ранней стадии разработки. Различные потребности клиентов - например, соотношение или количество входных и выходных каналов - могут привести к созданию нескольких дизайнов, что увеличивает стоимость и препятствует гибкому реагированию на потребности рынка. Интегрированный программно-конфигурируемый ввод-вывод обеспечивает платформизацию и возможность многократного использования проверенной конструкции в различных приложениях. Как обсуждается далее в этой статье, возможность повторного использования имеет важное значение для снижения затрат на проектирование и производство.

После определения продукта начинается дизайн. На этом этапе повторное использование дизайна полностью раскрывает свою важность. В отличие от дискретной реализации, интегрированный и настраиваемый ввод-вывод позволяет выполнять быстрые итерации, сокращает время и высвобождает ценные ресурсы. При проектировании как аппаратного, так и программного обеспечения переход от ресурсоемких длительных разработок с несколькими вариантами продукта к единой конструкции, отвечающей многочисленным требованиям, сокращает время и затраты на НИОКР, сохраняя при этом высокую надежность и устойчивость проверенной архитектуры. Удовлетворение потребностей различных приложений намного проще с подходом «любая функция на любом выводе» интегрированной реконфигурируемой конструкции (см. Рисунок 2).

Рис. 2. Любая функция на любом выводе с программно конфигурируемым вводом / выводом. (Источник:Analog Devices)

С точки зрения развития бизнеса, медленная реакция традиционной стратегии развития создает ненужный риск упущенных возможностей или несвоевременных сроков выполнения заказов. Гибкость и простота использования интегрированного настраиваемого ввода-вывода помогает максимизировать рентабельность инвестиций (ROI), сокращая время выхода на рынок и время до получения прибыли.

Переходя от этапа проектирования к этапу производства, мы переходим к следующему этапу. Начиная с закупки и управления спецификациями, интегрированное решение вскоре показывает свои преимущества. Дискретно реализованные универсальные контроллеры часто включают в себя сотни компонентов, которые необходимо закупить, хранить на складе и доставить на производственный объект. Управление таким большим количеством различных компонентов, естественно, увеличивает общую стоимость. Благодаря однокристальному решению и многоразовой конструкции логистика спецификации упрощается - отдел закупок имеет дело с меньшим количеством поставщиков и требуется меньше места для хранения.

Благодаря меньшему количеству компонентов печатные платы могут быть на 40% меньше, а затраты на сборку и размещение в производстве также значительно снижаются. Более того, поскольку программно конфигурируемый ввод / вывод позволяет повторно использовать конструкцию, производителям контроллеров потребуется больше печатных плат того же типа. Следовательно, оптовые скидки на платы также способствуют экономии затрат. На рисунке 3 показано сравнение реализаций функций дискретного и интегрированного каналов.

щелкните, чтобы просмотреть изображение в полном размере

Рис. 3. Сравнение реализации функций дискретного и интегрированного каналов. (Источник:Analog Devices)

И последнее, но не менее важное:производственное тестирование следует унифицированным процедурам и требует меньше времени на настройку по сравнению с множественным вариантом дискретной реализации. Повышенная сложность конструкции может даже повысить риск неудачи теста. Сертификация - это еще один пример аспектов, в которых интегрированные решения многократного использования могут сэкономить средства и другие ресурсы, и этот список можно продолжить, когда речь идет о логистике готовой продукции, установке и технической поддержке. Подготовка специалистов по продажам, технической поддержки и специалистов по установке намного шире, когда множество различных проектов основано на нескольких платформах, в отличие от универсальных многоразовых решений, основанных на интегрированном программно конфигурируемом вводе-выводе.

Заключение

Программно-конфигурируемый ввод-вывод привносит инновации на рынок автоматизации зданий, который, будучи традиционно консервативным, теперь становится более гибким и быстрее реагирует на постоянно меняющиеся потребности клиентов. Интеграция и возможность повторного использования дизайна - ключевые особенности, обеспечивающие этот переход. Некоторые могут рассматривать интегрированное решение как простую замену спецификации, которая может фактически увеличить стоимость, но на самом деле, если взглянуть на более широкую картину и принять во внимание общую ценность, создаваемую на протяжении всего жизненного цикла продукта, интегрированное решение быстро перевешивает любые сомнения.

Такие устройства, как Analog Devices AD74412R, устраняют недостатки дискретной конструкции, объединяя дискретную сигнальную цепь в одном кристалле и обеспечивая несколько полностью настраиваемых каналов. Этот тип устройства создает ценность на протяжении всего жизненного цикла контроллера, от определения продукта, проектирования и производства до установки и эксплуатации.

Связанное содержание:

• Программно-конфигурируемые устройства ввода-вывода предназначены для управления зданием.
• Разработка энергоэффективных и безопасных систем домашней автоматизации.
• Безопасность промышленного Интернета вещей основывается на оборудовании
• Снижение сложности беспроводного подключения, сосуществование
• Как системные шумы в цифровых интерфейсах могут привести к ложным ошибкам в последовательной флэш-памяти.
• Взаимодействие с современными датчиками:дизайн интерфейса

Чтобы получить больше информации о Embedded, подпишитесь на еженедельную рассылку Embedded по электронной почте.