ビル制御盤へのモジュラーアプローチ

著者:  Mike Sandyck  - 06-17-2022 

KNX®は、ビルディングオートメーションとホームオートメーションの主要プロトコルとして、8,000以上の認定製品と500社のKNX協会会員、190カ国の約10万社のインストールパートナーと連携していることは驚くことではありません。実際、KNXは真にオープンでベンダーに依存しない唯一の世界標準であり、約4億台のデバイスが市場に展開されています。

KNXバスプロトコルは、複数の国際・地域規格で標準化されており、従来のプロトコルを組み合わせて、メディアに依存しないOSIプロトコルを実現しています。KNXは、RFやIPを使ったワイヤレスでの導入も可能ですが、ノードの電源とデータを伝送するシンプルなツイストペアは、低コストでシンプルなため、高い人気を誇っています。電話配線に似ていることも、KNXの配線に親しみを持たせるのに一役買っています。

相互接続性の必要性

KNXの普及率は非常に高いため、各ベンダーの製品間の相互接続性なしには成立しません。KNX協会が運営する認定プログラムは、プロトコルの特徴、対応プロファイル、インターネットワーキング、オプション機能などを中心に、製品が準拠していることをベンダーに要求しています。

試験は大変ですが、100%の相互接続性を確保すればよいのです。しかし、ベンダーが協会メンバーから購入した認定済み製品を自社ブランドで再販しようとする場合、提供されている物理層 (PHY) とソフトウェアスタックが存在し、変更されていなければ、この「派生」または「OEM」製品のさらなるテストは必要ありません。これによりプロセスが大幅に簡素化され、不要なテストにかかる時間とコストが削減されます。製品に必要なのは、完全な適合テストを受ける代わりに、KNX Declaration of Product Modificationを引き継げばよいのです。

KNXへのモジュラーアプローチ

KNXの事前認証を受けた初のシステムインパッケージ(SiP)であるNCN5140Sは、ビルオートメーションにおけるKNXネットワークの採用を拡大する上で大きな前進となります。KNXネットワークを設計するための従来のアプローチでは、別々の部品を使用してシステムを構築する必要がありました。NCN5140S SiPは事前に認証されており、基本的なファームウェア、PHY、ソフトウェアスタックに触れることなく、ハイレベルなカスタマイズのみを必要とします。システム設計のすべてのバリエーションをテストし認証する必要がなく、カスタマイズされたKNXシステムを開発することがついに可能になったのです。

オンセミのNCN5140Sには、KNXネットワークスタックとアプリケーション・ソフトウェアを備えたPHYとMAC(Media Access Controller)を含め、重要かつ認証可能な要素がすべて含まれています。これらの要素は、ARM® Cortex®-M0+ベースのマイクロコントローラで動作するSiPに統合されています。

onsemi NCN5140S KNX Wall Switch System-in-Package

KNXトランシーバ(PHY+MAC)、ネットワークスタック、アプリケーション・ソフトウェアは事前に認証されているため、NCN5140Sを使用して開発した製品は、派生製品またはOEM製品と見なすことができます。この新しいSiPは、新しいKNX製品を開発する際の時間とコストを削減し、設計リスクを軽減できます。

容量性入力は難しい場合があるため、オンセミはSiPをこの入力タイプにインタフェースするために必要なファームウェアも提供しています。アプリケーション・ソフトウェアと認証済みスタックは、いずれも組み立て時にプログラムされたバイナリコードとして提供され、その後、エンジニアリング・ツール・ソフトウェア(ETS)により設定されます。

モジュラー型プロセス

NCN5140S SiPのSiPベースのモジュール式KNXプロセスは、合計3つのステップを必要とします。

1)      ARMマイクロコントローラにファームウェア(バイナリファイル)をプログラムする。

2)      生産の最後に行うプログラミングで、固有のネットワークIDとアプリケーションオプションを設定する

3)      ビルへの設置時にETSデータベースを使用してデバイスパラメータを設定する

NCN5140Sは、壁スイッチまたは調光器向けに明示的に設計されています。ほとんどの場合、これらは照明、HVAC、ウィンドウ制御、ビルアクセスなどのビル機能を制御するためのユーザインタフェースパネルです。

このSiPデバイスを設計に利用する機器メーカーは、生産の最後に行うプログラミングでデバイスをセットアップできます。このセットアップで最も重要なのは、機器メーカー固有のKNXネットワークIDをプログラムすることです。次に、スイッチやタッチボタンの数、調光が必要な場合、モノクロまたはRGBのLEDの設定など、アプリケーションの設定を行います。

最後に、インストーラは、KNX協会を通じて提供されるETSを通じて、壁スイッチを完全にカスタマイズできます。名称の割り当て、ボタン機能、LEDの動作、状態表示、タイマー、シーン設定など、すべて個々の建物に合わせてカスタマイズが可能です。

NCN5140Sシステムインパッケージ(SiP) の詳細はリンク先をご覧ください。

Tags:Industrial, Internet of Things, IoT, Smart Home
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