Gebäudesystemtechnik
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Elektrotechnik
BuildNet Controlsystem - Automation über TCP/IP
ep12/2009, 3 Seiten
Nur ein Netz Betrachtet man die Vernetzung in modernen Gebäuden, so findet man vielfach neben dem Niederspannungsnetz - dem 230-V-Netz zur Versorgung von Verbrauchern mit elektrischer Energie - bis zu drei voneinander unabhängige Netze zur Übertragung von Informationen. Im Einzelnen unterscheidet man die Vernetzung von: · Informations- und Telekommunikationsgeräten, · Unterhaltungselektronik und · Komponenten zur Gebäudeautomation. Während für die Informations- und Telekommunikationssysteme und die Unterhaltungselektronik vergleichsweise hohe Bandbreiten benötigt werden, ist das Volumen der zur Gebäudeautomation zu übertragenden Informationen vergleichsweise gering. Es liegt daher nahe, für diesen Zweck die bereits vorhandene Verkabelung mit zu nutzen. Diesen Weg hat die in Berlin beheimatete Firma Life Art Technologie Electronic Gmb H (www.life-art.de) mit dem Build Net Controlsystem [1] eingeschlagen. So wurden ein universell einsetzbares Gebäudeautomationssystem geschaffen, dass sich geradezu nahtlos in moderne IT-Strukturen einfügt. Das Build Net Controlsystem eignet sich insbesondere für den Einsatz in Bürogebäuden (Bild ) aber auch in Zweckbauten wie etwa Hotels oder Messe- und Kongresszentren. Systemarchitektur Das vorgestellt System ist geeignet zur Ansteuerung aller in Zweckbauten (Bild ) vorhandenen elektrischen Verbraucher wie: · Lampen und · Jalousien/Rollläden. Darüber hinaus stehen Komponenten zur Verfügung für die · Heizungsregelung, · Zutrittskontrolle, · Alarmmeldung und · Videoüberwachung. Für besondere Anwendungsfälle - wie etwa Hotels und Kongresscenter - lassen sich aber auch Anlagen zur zentralen Bereitstellung von Audio- und Videodateien sowie interaktive Leitsysteme realisieren. Um die Architektur des Build Net Controlsystems verstehen zu können, bedarf es solider Netzwerkkenntnisse. 2.1 Strukturierte Verkabelung Die „intelligenten“ Komponenten des Systems kommunizieren über die ohnehin nach DIN EN Elektropraktiker, Berlin 63 (2009) 12 972 FÜR DIE PRAXIS Gebäudeautomation Build Net Controlsystem - Automation über TCP/IP H. Möbus, Groß Düben Technologien, die das Internet und lokale Büronetzwerke prägen, hielten in den letzten Jahren Schritt für Schritt in der Automatisierungstechnik Einzug. Während diverse Lösungsansätze einerseits auf die Nutzung von Teilaspekten beschränkt bleiben und andererseits Systemübergänge realisiert werden, gibt es zunehmend Konzepte die nahezu vollständig auf Internet-/Intranet-Techniken basieren. Im Beitrag wird ein System vorgestellt, welches die Vorzüge einer solchen Vorgehensweise verdeutlicht und die Realisierung anspruchsvoller Anlagen ohne zusätzlichen Integrationsaufwand erlaubt. Autor Dr.-Ing. Horst Möbus ist als Honorardozent und Fachautor tätig, Groß Düben. Build Net Controlsystem - Automation für anspruchsvolle Bürobauten Steuerung aller Funktionen in Räumen 50173 in Bürogebäuden zu installierende anwendungsneutrale strukturierte Verkabelung. Diese Verkabelung dient der Verbindung von Informations- und Telekommunikationstechnik. Man unterscheidet hier zwischen der Primär-, Sekundär- und Tertiärverkabelung. 2.2 Ethernet Im letzten Jahrzehnt haben sich Ethernet-Netzwerke im Bürobereich eindeutig durchgesetzt und sind auch zunehmend in die Automatisierungstechnik eingezogen. Diese Entwicklung wurde vor allem aus Kostengründen voran getrieben. Bereitet der Etherneteinsatz im Industriebereich wegen des stochastischen Zugriffsverfahrens und der dort vorhandenen Umgebungsbedingungen zuweilen Schwierigkeiten, gibt es im Bereich der Gebäudeautomation kaum Probleme. Ethernet liefert die unmittelbare hard- und softwareseitige Schnittstelle (Schicht 1 und 2 des OSI-Modells) zwischen der Verkabelung und den „intelligenten“ Modulen. 2.3 TCP/IP Das Kürzel TCP/IP steht als Synonym für den im Internet verwendeten Protokollstapel. Die für die Transport- und Interschicht getroffenen Festlegungen zum Format von Dateneinheiten sowie deren Übermittlungsprozeduren werden hier als Namensgeber verwendet. Die Nutzung von Ethernet und TCP/IP ermöglicht eine unmittelbare Nutzung der in der Büro-IT weit verbreiteten Hard- und Software. Das gilt sowohl für die End- als auch die Transitsysteme. Das Build Net Controlsystem bedient sich dieses Protokollstapels und schafft damit die Voraussetzung zur Nutzung weiterer im Internet verwendeter Protokolle, wie etwa HTTP, DHCP, FTP usw. 2.4 Intelligente Module Die entscheidende Komponente des Systems sind universell einsetzbare „intelligente“ Module, die über das Datennetz miteinander kommunizieren sowie über Ein- und Ausgänge zum Anschluss von Sensorik und Aktorik verfügen. Diese Komponenten werden raumbezogen dezentral installiert und an die Tertiärverkabelung angeschlossen. Die Zuordnung dieser Module erfolgt mittels IP-Adressen aus dem Bereich der privaten Adressen. Gerätetechnik Unter Berücksichtigung des Funktionsumfanges des Systems ist das zur Verfügung stehende Gerätesortiment - zumindest für die IT-Fachkraft - durchaus überschaubar. 3.1 Web Control-Modul und Zubehör Das Web Control-Modul (Bild ) ist als Universalmodul (Tafel ) konzipiert und verfügt sowohl über „eigene Intelligenz“ als auch über Ein- und Ausgänge zum Anschluss von Sensorik und Aktorik. Kern dieses Moduls ist ein in der Automatisierungstechnik weit verbreiteter Chip der Firma Beck welcher über ein spezielles Multitasking-/Echtzeitbetriebssystem verfügt. Auf der Basis dieses „Rechners“ können alle notwendigen Verknüpfungs- und Kommunikationsfunktionen realisiert werden. Wegen der vergleichsweise großen Zahl verfügbarer Ein- und Ausgängen ist das Modul zur Steuerung und Regelung der Verbraucher in etwa zwei Büroräumen geeignet. An die potentialfreien Eingänge können handelsübliche Taster und Drehregler als Bediengeräte angeschlossen werden. Die IR-Schnittstelle erlaubt die Einbindung von Fernbedienungen. Darüber hinaus liefert der Hersteller ein umfangreiches Sortiment an Zubehör (Tafel ) zur Realisierung von Zutrittskontrollsystemen, Sicherheitsfunktionen und Heizungsregelungen. 3.2 Switches, Router und spezielle Geräte Zum Sortiment des Systems gehören verschiedenen Switches (24, 16, 8 und 5 Port) und Router (ISDN, xDSL und Wireless). Hierbei handelt es sich um die aus der Netzwerktechnik bekannten Lösungen. Darüber hinaus werden Spezialgeräte angeboten, wie Geräte mit einer bzw. zwei bidirektional nutzbaren seriellen Schnittstellen (RS 232) und ein Gerät mit 12 universell nutzbaren Ein- und Ausgängen. Über das EIB/KNX-Gateway kann eine Verbindung zur KNX-Anlage hergestellt werden. Elektropraktiker, Berlin 63 (2009) 12 973 Gebäudeautomation FÜR DIE PRAXIS Web Control-Modul - Universalmodul mit „eigener Intelligenz“ Tafel Web Control-Modul - wichtige Daten Netzwerkanschluss 10/100Base T Schnittstellen 2 x RS232 bidirektional Infrarot-Schnittstelle I²C-Bus unterstützte Webserver/HTTP, Telnet Protokolle FTP, DHCP, PPP POP3, SMTP Watchdog Timer ... digitale Ausgänge 8 x Relaisausgänge 4 x Open-Collector-Ausgänge programmierbare Logikfunktionen digitale Eingänge 12 x optisch isolierte Eingänge programmierbare Ereignis- und Logikfunktionen analoge Ausgänge 4 x Ausgänge 0-10 V analoge Eingänge 4 x Analogeingänge 12 bit (0-10 V) Informationsserver - zentrale Informationsverwaltung Tafel Build Net Controlsystem - Zubehör (Auszug) Zutrittskontroll-Leser Rauchmelder IR-Bewegungsmelder Raumtemperaturregler Raumtemperaturregler mit digitaler Anzeige Heizkörper-Stellantrieb 3.3 Informationsserver Dieser Server (Bild ) dient der zentralen Konfiguration und der Verwaltung von Berechtigungen sowie der Breitstellung von Informationen über den Systemzustand zur Realisierung von Visualisierungen. Das in einem 19"- Gehäuse befindliche Gerät unterscheidet sich von einem normalen Büro-PC vor allem bezüglich der Qualität der verwendeten Bauteile. 3.4 Videoüberwachung und Videogegensprechanlage Zum Build Net Controlsystem gehören verschiedene Komponenten (Tafel ) die eine Übertragung von Live-Videobildern (inkl. Audio) in hoher Qualität über das Ethernet-Netzwerk ermöglichen. Zum Sortiment gehören Kameras, ein Gerät zur Komprimierung, ein Videoserver im 19"-Gehäuse, diverse Erweiterungsboards und eine IP-Video-Türstation. 3.5 Bedienstationen Die konsequente Ausrichtung des Systems auf den TCP/IP-Protokollstapel ermöglicht die unkomplizierte Einbindung aller Geräte die über einen Web-Browser verfügen. Ob PC, Netbook, Touchpanel-PC oder PDA, alle diese im Bereich der Büro-IT genutzten Geräte können zur Visualisierung von Systemzuständen und als Bedienstationen genutzt werden. Seitens des Herstellers werden Geräte mit 4", 8,4" und 10,4" Touchpanels als mobile Bediengeräte und Wandeinbautableaus mit 8,4", 10,4", 12" und 15" als fest installierte anspruchsvolle Bedienstationen angeboten. Diese Geräte kommunizieren über WLAN oder die strukturierte Verkabelung mit den übrigen Build Net Komponenten. 3.6 IP-Telefonie Wenn schon die strukturierte Verkabelung und der TCP/IP-Protokollstapel zur Gebäudeautomation genutzt werden, liegt es nahe, auf dieser technischen Grundlage auch die Telefonie im Gebäude zu realisieren. Durch den Einsatz der IP-Telefone kann auf eine TK-Anlage im üblichen Sinne verzichtet werden, da diese Aufgabe durch speziell konfigurierte Systemtelefone übernommen wird. IP-Telefonie bietet eine Vielzahl zusätzlicher Komfortmerkmale, allerdings sind diese Geräte auch deutlich teurer. 3.7 Spezielle Geräte Für den Einsatz des Systems in Hotels steht ein aus Server und Raumstation bestehendes multimediales Kommunikationscenter zur Verfügung (Tafel ). Damit werden dem Gast Videofilme und Musik auf Abruf bereit gestellt. Darüber hinaus kann auf Hotelinformationen, Computerspiele, das Internet usw. zugegriffen werden. Zur Erleichterung der Orientierung in Konferenzzentren gibt es interaktive Türschilder und Informationssäulen. Im Grunde genommen sind es Flachbildschirme unterschiedlicher Größen, die per Kabel oder Funk in das System eingebunden werden und eine Neubeschilderung auf Knopfdruck erlauben. Programmierung und Einarbeitung Wer sich in Build Net einarbeiten möchte, benötigt solide Kenntnisse in der Netzwerktechnik. Darüber hinaus sollte man in der Lage sein, HTML-Seiten unter Nutzung von Java-Applets zu erstellen, da damit die Programmierung von Bedienoberflächen (Bild ) und Visualisierungen erfolgt. Verglichen mit anderen Gebäudeautomationssystemen sind daher die Anforderungen an die Programmierung und Inbetriebnahme einer Build Net-Anlage vergleichsweise hoch. Wer sich ohnehin - auch aus anderen Gründen - in die Netzwerktechnik und die professionelle Erstellung von Web-Seiten eingearbeitet hat, wird dieses System fast „auf Anhieb“ einsetzen können. Fazit Build Net ist ein außerordentlich modernes System, das die Realisierung anspruchsvoller Anlagen in Büro- und Zweckbauten jeglicher Größe erlaubt. Das zugrunde liegende Systemkonzept ermöglicht die Umsetzung allumfassender Lösungen und vermeidet von vorherein das Nebeneinander verschiedener Systeme. Gebäudeautomation, Multimedia, Zutrittskontrolle und Sicherheitsfunktionen können ohne zusätzlichen Integrationsaufwand mittels einer Anlage realisiert werden. Build Net ist noch recht neu am Markt und verfügt wegen des zukunftsfähigen Systemkonzepts noch über erhebliche Entwicklungsmöglichkeiten. Literatur [1] Build Net Controlsystem - Produktinformationen und Datenblätter der Firma Life Art Technologie Elektronik Gmb H Berlin 2009. Elektropraktiker, Berlin 63 (2009) 12 974 Tafel Videoüberwachung und Videogegensprechanlage Webcam Webcam, motorisch Videocontrolserver Erweiterungsboard 4 x Fbas-Video Erweiterungsboard 24 x Alarm-I/O Video-Türstation Tafel Spezielle Geräte Audio-/ Videoserver Raumstation Türschild (aktiv) Informationssäule (aktiv) FÜR DIE PRAXIS Gebäudeautomation Bedienung und Visualisierung mittels Browser Bilder: Firma Life Art megacom ist ein deutscher Hersteller für Schwesternrufanlagen drahtlos und drahtgebunden, mit und ohne Sprache, zu einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis. Nähere Infos unter Telefon 04191 90850 oder www.megacom-gmbh.de Anzeige
Autor
- H. Möbus
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