Inhaltsverzeichnis. 1 Einleitung... 1

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Vergleich mit dem Kfz Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Energiemanagementfunktionen Störmeldefunktionen Limitvorgaben Adaptives Nutzerverhalten Funktionen der Gebäudeautomation Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Energiemanagementfunktionen Multimediafunktionen Dokumentmanagementfunktionen Funktionen eines CMS Anwendung des CMS-Systems Joomla XJ! Fazit zu CMS-Systemen Systemvergleich der Gebäudeautomationssysteme Strukturierung der Gebäudeautomationssysteme Zentrale Systeme Dezentrale Systeme Halbdezentrale Systeme Medien der Gebäudeautomationssysteme Drahtgebundene Systeme Funkbasierte Systeme Powerline-basierte Systeme LAN-/WLAN-basierte Systeme Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)... 57

2 X Inhaltsverzeichnis 5 Automatisierungspyramide der Gebäudeautomation Konventionelle Elektroinstallation Hausanschluss Zählerplatz Stromkreisverteiler und Sicherungseinrichtungen Kabel und Leitungen Dezentrale Stromkreisverteiler Kabelkanäle Schalter, Steckdosen, Strom- und Lichtanschlüsse Kommunikationseinrichtungen Netzwerkeinrichtungen Multimediaeinrichtungen Feldbusebene Automatisierungsebene Leitebene BuB-Systeme Visualisierung Steuerung Störmeldung Einbindung weiterer Funktionen Gateways und Systemschnittstellen Standards KNX/EIB LON IEC RS Funk 868 MHz EnOcean Standardschnittstellen zwischen Feldbus- und Automatisierungsebene Gateways Echte Gateways Einsatzgebiet Beispiele für Gateways Medienkoppler Zubringersysteme Beispiele für Zubringersysteme Systemschnittstellen Beispiele für Systemschnittstellen... 82

3 Inhaltsverzeichnis XI 7 Gateways auf der Basis von Multifunktionssystemen Contronics Homeputer IP-Symcon Installation und Aufruf von IP-Symcon Bestandteile von IP-Symcon Anlage von Geräten mit der Quick-and-Dirty-Methode Strukturierte Methode zum Aufbau einer IP-Symcon-Anwendung Integration von KNX/EIB im Gebäudebeispiel Integration von EnOcean im Gebäudebeispiel Integration von HomeMatic im Gebäudebeispiel Integration von LCN im Gebäudebeispiel Integration einer WAGO-SPS im Gebäudebeispiel Integration einer Siemens-S7-SPS im Gebäudebeispiel Integration von EATON-xComfort im Gebäudebeispiel Integration von Z-Wave im Gebäudebeispiel Integration von 1-Wire im Gebäudebeispiel Integration von DMX im Gebäudebeispiel Integration von M-Bus im Gebäudebeispiel Zusammenfassung zur Integration verschiedener Gebäudeautomationssysteme in IP-Symcon Rangfolge der Güte und Möglichkeit zur Integration von Gebäudeautomationssystemen in IP-Symcon Konfiguratoren Verwendung des Konfigurators für KNX/EIB Verwendung des HomeMatic-Konfigurators Verwendung des LCN-Konfigurators Verwendung des EATON-xComfort-Konfigurators Verwendung des Z-Wave-Konfigurators Vor- und Nachteile von Konfiguratoren Smart-Metering-Möglichkeiten von IP-Symcon Fazit zur Anwendung von IP-Symcon Übersicht über Gebäudeautomationssysteme Konventionelle Elektroinstallation Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

4 XII Inhaltsverzeichnis 8.2 X Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude KNX/EIB-Powernet Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Rademacher Homeline/Contronics Homeputer Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren/Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude digitalstrom Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren (mit integriertem Sensor)

5 Inhaltsverzeichnis XIII Programmierung/Software Programmierung des digitalstrom-servers Erweiterung der Automatisierung um Apps Automatisierung und Visualisierung mit IP-Symcon Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako Powerline Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude KNX/EIB TP Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Smart-Metering-Lösungen Automatisierung durch Hardware KNXNode und Software KNXVision Funktionen des KNX-Node Ausstattungsmerkmale des KNX-Node KNX/EIB-Vision-Software Programmierung des KNX/EIB mit der Engineering- Tool-Software ETS Adressen und Teilnehmer KNXVision Classic Analyse Neubau

6 XIV Inhaltsverzeichnis Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude LCN Typische Geräte Systemkomponenten Module Peripherie zu Modulen Programmierung Software LCN-Pro Globales Visualisierungssystem (LCN-GVS) Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude LON Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude PEHA PHC Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung mit der PEHA PHC Systemsoftware Programmierung mit der PEHA PHC Comfortsoftware 347

7 Inhaltsverzeichnis XV Andere Möglichkeiten zur Programmierung des PEHA-Systems Protokollanalyse Verwendung der Klemme am WAGO-Controller Fazit zur Ankopplung PEHA-PHC an WAGO-SPS Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELV/eQ-3 HomeMatic RS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELSO IHC Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Doepke Dupline Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau

8 XVI Inhaltsverzeichnis Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako RS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude INSTA-433-MHz-Funkbussystem (Berker, GIRA, Jung) Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELV FS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Direkte Point-to-point-Zuordnung Erweiterte Programmiermöglichkeit mit Homeputer Analyse Neubau Sanierung Erweiterung

9 Inhaltsverzeichnis XVII Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement eq-3 HomeMatic 868-MHz-Funk Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung durch direkte Verknüpfung Programmierung auf der Zentrale CCU Software Homeputer Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement EATON xcomfort Typische EATON-xComfort-Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Programmierung der Funkkomponenten Programmierung im Basic Mode Programmierung im Comfort Mode Programmierung mit Homeputer Fazit zur Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Merten Connect Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren

10 XVIII Inhaltsverzeichnis Programmierung Die EASY CONNECT-Methode: Der Funkkonfigurator CONNECT Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Z-Wave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung über die Homepage Programmierung mit IP-Symcon Programmierung über den Controller Vera lite Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELDAT Easywave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Direkte Programmierung über Point-to-point- Verknüpfung Programmierung über die Software CCsoft Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

11 Inhaltsverzeichnis XIX 8.22 PEHA Easywave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EnOcean Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako Funkbussystem Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung durch Point-to-point-Verknüpfung Programmierung über die Zentrale und Software FVS Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

12 XX Inhaltsverzeichnis 8.25 PEHA Easyclick Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude RWE SmartHome Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Hager tebis KNX Funk Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Siemens S Typische Geräte Programmierung Analyse

13 Inhaltsverzeichnis XXI Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Siemens S Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Siemens LOGO Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude WAGO Typische Geräte Systemkomponenten WAGO-Busklemmensystem Sonderklemmen Programmierung Implementierung der EnOcean-Klemme von WAGO Implementierung der KNX/EIB-Klemme von WAGO Datenaustausch zwischen verteilten SPS-Systemen Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

14 XXII Inhaltsverzeichnis 8.32 Beckhoff Typische Geräte Beckhoff Embedded-PC CX9000 mit K-Bus Beckhoff-Busklemmensystem KNX/EIB-Busklemme Programmierung Beckhoff Software TwinCAT TwinCAT System Manager TwinCAT PLC Umsetzung von Gebäudeautomationsfunktionen mit dem Beckhoff CX Implementierung der EnOcean-Klemme von Beckhoff Implementierung der KNX/EIB-Klemme von Beckhoff Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Phoenix Contact Interbus Typische Geräte Phoenix Contact ILC 150 ETH Sensoren Aktoren Software Software Phoenix PC Worx Anbindung von KNX/EIB Kopplung zwischen Phoenix Contact Interbus und KNX/EIB Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Phoenix Contact Nanoline Typische Geräte Systemkomponenten Eingangsmodule Kombinierte Eingangs-/Ausgangsmodule

15 Inhaltsverzeichnis XXIII Software Ablaufsprache Kontaktplan Anlage eines Projekts Konfiguration der Geräte Beschreibung der Datenelemente Verbinden von Ablaufdiagrammen Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EATON Easy Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren und Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Schneider Electric Zelio Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren und Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EM Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren

16 XXIV Inhaltsverzeichnis Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude DALI Typische Geräte Systemkomponenten Aktoren Programmierung Programmierung im KNX/EIB mit der ETS Programmierung mit der Codesys im WAGO-SPS-System Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude SMI Typische Geräte Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude IP-Symcon-Hardware Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung

17 Inhaltsverzeichnis XXV Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Wire Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Rutenbeck-Serie TC IP Typische Geräte Bedienung/Konfiguration/Programmierung Analyse Temperaturüberwachung und -aufzeichnung in einem Gewächshaus Stromfresser über das Netzwerk aufspüren (weiße und braune Ware) Schalten über das Netzwerk Beleuchtungssteuerung einer Firma mit dem TC IP Waschmaschine fertig? Überwachen der Last Weitere denkbare Funktionen Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Systemvergleich Argumente für den Systemvergleich Systemspezifische Beurteilung Beurteilungsmatrix Grundlagen zur elektromechanischen Messung Messgeräte zur Bestimmung elektrischer Größen Spannungs- und Strommessgeräte Energie-Zähler Konventionelle Haushaltszähler (Ferraris-Zähler)

18 XXVI Inhaltsverzeichnis Elektronischer Energiezähler Elektronische Energiezähler Elektronische Zähler mit S0-Schnittstelle Energiezähler mit Gebäudeautomations-Interface Gebäudeautomationsintegrierte elektronische Zähler Zähler anderer Energiearten Gasmengenzähler Mechanische Gaszähler Wasserzähler Flügelradwasserzähler Ultraschall-Zähler Andere Bauformen und Messgeräte Wärmemengenzähler Heizkostenverteiler-Verdunster Elektronische Wärmemengenzähler Elektronische Abwassermengenzähler Füllstandsmessung Mechanische Füllstandsmessung Elektronische Füllstandsmessgeräte Gesetzliche Grundlagen für Smart Metering Endenergieeffizienzrichtline Richtlinien-Text Kommentar zur Endenergieeffizienzrichtlinie der EU Zusammenfassung Energiewirtschaftsgesetz (EnWG von 2005, letzte Änderung 2012) Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV von 2007, letzte Änderung 2009) Energie Wärme Gesetz (EEWärmeG von 2008, letzte Änderung 2011) Messzählerverordnung von 2008, zuletzt geändert Initiierte Prototypen-Projekte für Smart Metering Abschließender Kommentar zur gesetzlichen Regelung der Einführung von Energieeffizienz Funktionalität des Smart Meterings Anwendung der Smart Meter Nutzen für den EVU-Kunden Nutzen für das EVU Erweiterungsmöglichkeiten

19 Inhaltsverzeichnis XXVII 13 Energiemanagement Persönliches, manuelles Energiemanagement Gebäudeautomationsbasiertes Energiemanagement Smart-Metering-basiertes Energiemanagement Psychologisches Energiemanagement Aktives Energiemanagement Messung energetischer Grundlagen Korrelation von Energiemess- mit Sensordaten Hinweissystem Aufforderung zur Verhaltensänderung Energie- und Kosteneinsparpotenziale Systematische Umsetzung als Energieberatungssystem Passives Energiemanagement Messung energetischer Grundlagen Korrelation von Energiemess- mit Sensordaten Hinweissystem Einzelraumtemperaturregelung/Heizungssteuerung Lichtsteuerung Stromkreissteuerung (schaltbare Steckdosen) Stromkreissteuerung (schaltbare Geräte) Einbindung von Komfortfunktionen Haus-wird-verlassen-Steuerung Haus-wird-betreten-Steuerung Frühstücksszenario Ankommenszenario Einbindung von Sicherheitsfunktionen Fensterkontaktüberwachung Präsenz-/Bewegungsmeldereinbindung Webcams Leckageerfassung Regendetektion und -mengenerfassung Feuchtedetektion Der Monitor als Multifunktionssystem Grundlagen Audiofunktionen Bildfunktionen Videofunktionen Internet Notizblockfunktion/Stundenpläne/Einkaufszettel Archivierungssystem Videotürsprechstellen Weitere Funktionen

20 XXVIII Inhaltsverzeichnis 14 Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit FS20/Homeputer Prototypenfunktion des Systems Smart-Metering-Einbindung Intelligentes Smart Metering Aktives Energiemanagement Passives Energiemanagement Einbindung von Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Graphische Darstellung von geloggten Daten Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit KNX/EIB Funktionalität des KNXnode Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Anzeigen der elektrisch aufgenommenen Leistung jedes Verbrauchers Anzeigen der aufgenommenen Wirkleistung der Steuerung Anzeigen der aufgenommenen Leistung, des Leistungsfaktors und des Zählerstandes der Demonstrations-Leuchtwand Anzeige der Raumtemperatur Passives Energiemanagement Lastmanagement Spitzenlasttarifabhängige Abschaltung einiger Verbraucher Tarifabhängiges Einschalten einiger Verbraucher Leistungsfaktorabhängige Abschaltung induktiver Verbraucher Heizungssteuerung inklusive Fernparametrieroption Einbindung von Komfortfunktionen Abschalten kritischer Geräte beim Verlassen des Gebäudes Optische Türklingelunterstützung für verschiedene Räume Optionales Frühstücksszenario mittels Funktaster Mehrfachbelegung eines Sensors für Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Alarmanlagen Unterstützung Internetbasierte USB-Überwachungskamera Multifunktionssystem Rezeptauswahl mit Hilfe des Internetbrowsers

21 Inhaltsverzeichnis XXIX Internetbasiertes Einkaufs- und Bestellsystem mit Handy- Ankopplung Informationssystem/Stundenpläne Funktionen des altengerechten Wohnens (Ambient Assisted Living) Einbindung eines Armbands mit Panik-Taster Funktion Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit LCN Programmierung des LCN-Systems Globales Visualisierungssystem (LCN-GVS) Aufbau des Demonstrationsmodells Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Funktion Haus ist verlassen Funktion Heizungsteuerung Funktion Heizungsüberwachung Funktion Jalousiesteuerung (über EnOcean-Funktaster) Funktion Jalousieüberwachung Passives Energiemanagement Funktion Haus ist verlassen Funktion Außenlicht Funktion Konstantlichtregelung Funktion Heizungsteuerung Funktion Jalousiesteuerung Einbindung von Komfortfunktionen Funktion Lichtszenen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Funktion Alarmanlage Multifunktionssystem Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit WAGO Hardware Software CoDeSys Anweisungsliste (AWL) Kontaktplan (KOP) Funktionsplan (FUP) Ablaufsprache (AS) Strukturierter Text (ST, structured text) Freigraphischer Funktionsplan-Editor (Continuous Function Chart CFC)

22 XXX Inhaltsverzeichnis Programmierung einer Funktion Programmierung eines Funktionsblocks Bibliotheken CoDeSys-Visualisierung Grundlagen Erstellung einer Visualisierung Realisierung eines Gebäudeautomationsprojekts Hardware des Demonstrationsmodells Taskkonfiguration Controllerauswahl Variablendeklaration Visualisierung Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Passives Energiemanagement Gebäudeautomation Einbindung von Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit IP-Symcon Gesamtansicht Feldbussysteme Visualisierungsparametrierung Energetische Rechnung Gebäudeautomation Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Medienübernahme Archivierung und Eventhandling Fazit Kostenbetrachtung und Systemvergleich Fazit und Schlussfolgerung Quellenverzeichnis Sachwortverzeichnis

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