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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Heizlüfter über KNX regeln

In Bestandsanlagen findet man oft Deckenheizlüfter der GEA-Gruppe, um größere Hallen beheizen zu können. Bei guter Wartung ist die Lebensdauer der Heizluftgeräte sehr hoch, aber bei den zentralen Steuer- bzw. Regelgeräten macht sich in der Praxis der technologische Wandel bemerkbar und führt zu Ersatzteilproblemen.

Deckenheizlüfter

Deckenheizlüfter mit GEA-Steuerung (Foto: : H. Leidenroth)

Der Ist-Zustand

In einem Umrüst-Projekt einer Werkshalle sind über hundert solcher Deckenheizlüfter verbaut. Diese wandeln über Wärmetauscher die Heizenergie heißen Wassers in warme Raumluft um. Früher wurden diese Deckengeräte mit konventionellen GEA MultiMAXX-Reglern „MC500“ angesteuert. Ein Regler konnte dabei bis zu acht Deckenheizlüfter kontrollieren.

Im Jahr 2004 wurde die Halle auf Bus-Technologie umgerüstet (KNX und LON). Eine übergeordnete Gebäudevisualisierung sollte ab diesem Zeitpunkt die zentrale Kommandostelle sein. Die Deckengeräte blieben unverändert, aber die konventionellen MC500-Regler (ohne Abbildung) wurden durch kompatible LON-Module ersetzt. Damit konnte die Vernetzung und Visualisierung der Gesamtanlage durch LON realisiert werden. Ein LON-Modul regelte dabei eine Heizgruppe mit maximal acht Deckengeräten. Im Objekt gab es mehr als zwanzig solcher Module.

Das Problem

Fielen in der Vergangenheit diese LON-Module aus, erhielt man noch Ersatzteile. Allerdings stieg der Preis in den letzten Jahren bedenklich stark an und mittlerweile gibt es keine Ersatzgeräte mehr. Für den Anlagenbetreiber ist das natürlich nicht so erfreulich, aus technischer Sicht jedoch völlig normal. Diese Geräte lassen sich oft nicht mehr produzieren, da die darin enthaltenen Mikro-Chips veraltet sind und ihre Herstellung eingestellt wurde. Irgendwann ist auch die letzte Lagerware verbraucht und dann kommt es eben zu diesen „nicht-mehr-lieferbar“-Situationen. Aus diesem Grunde wurde eine Ersatzlösung erdacht, die drei Kriterien erfüllen sollte: Zum einen wurde eine „Standard-Industrieware“ gesucht und zum anderen musste der spezielle und proprietäre Sonder-Datenbus weiterhin genutzt werden, der die Verbindung zu den Deckengeräten bildete. Diese Sonder-Bus-Verdrahtung bestand ja schon. Der Sonder-Bus besteht aus vier Adern:

  •  Masse
  • 12 V
  • Data
  • Analog/Fehler.

Über die Data-Ader muss ein serielles Datensignal an die Deckengeräte gesendet werden (Simplexbetrieb, d. h., Datenfluss nur in eine Richtung möglich). Das Datensignal ist auf bestimmte Weise moduliert und hat teilweise eine Impulsfolge mit einer Frequenz von 1 500 Hz, ein Verfahren mit redundanzbehafteten Pulspaketen. Je nach Art der Impulsfolge schaltet im Deckengerät ein zugehöriger Kanal (z. B. Stufe 1, 2 oder Stufe 3). Dieses Signal wird zyklisch/periodisch wiederholt.

Die Deckenheizlüfter müssen auch eine Minimalinformation in die andere Richtung übertragen können. Dafür gibt es die gemeinsam genutzte Ader „Analog/Fehler“. Hier wird eine Analogspannung zwischen 0 und 10 V übertragen und vom LON-Modul ausgewertet. Je nach Pegel bedeutet das beispielsweise, dass eines der Deckengeräte „Frostschutz“ oder „Motorstörung“ meldet. Die Gebäudevisualisierung zeigt alle Statusmeldungen an und kann Lüfterstufen manuell oder den Automatikbetrieb wählen, bei dem die Hallentemperatur geregelt wird. Für die lokale Temperaturmessung ist ein NTC-Messwiderstand am LON-Modul angeschlossen. Das dritte Kriterium bestand aus dem Wunsch, KNX als übergeordnetes Bus-System zu nutzen, und nicht mehr LON.

Die Lösung

Unter dem Strich wurde also ein Gateway zwischen dem KNX-System und dem proprietären Sonder-Bus gesucht, das möglichst aus „industrieller Standardware“ bestehen sollte. Da die Anforderungen relativ einfach erschienen, wurde zunächst eine Lösung mit einer Siemens Logo-SPS geprüft, da es für die Logo ein passendes KNX-Modul gibt. Leider erwies sich die relativ langsame Verarbeitungsgeschwindigkeit (Zykluszeit) als Hindernis, zumal die Zykluszeiten nicht konstant waren (Jitter-Effekt). Daher fiel die Wahl auf eine Siemens S7-SPS. Neben digitalen Ein- und Ausgängen wurden noch zwei weitere Karten benötigt. Eine Analogeingangskarte, an die die neuen PT100-Temperatursensoren angeschlossen sind, und ein EIB/KNX-Modul (Hersteller Helmholz) zur Ankopplung an KNX. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit der S7 ist ausreichend schnell, sodass ein „SPS-Block“ sogar zwei LON-Module ersetzen kann, und somit für 
2 Heizgruppen á acht Deckengeräten geeignet ist.

Fazit

Es handelt sich hier um eine kundenspezifische Problemlösung und nicht um eine generelle Lösung. Eine Reihe von Anschlusspunkten des LON-Moduls wurden vor Ort nicht verwendet und stehen daher bei der Ersatzlösung auch nicht zur Verfügung. Der Software-Regler befindet sich momentan nicht in der S7, sondern wird KNX-seitig realisiert, was ebenfalls eine Abweichung zum LON-Modul darstellt. Auch die Änderung des Bus-Systems von LON auf KNX ist eine gravierende Änderung. Die Deckenheizlüfter bleiben durch die Lösung natürlich alt. Trotzdem zeigt diese Lösung, dass es unter Umständen möglich und wirtschaftlich sein kann, Spezialgeräte durch Standardgeräte zu ersetzen.

Der Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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