Plug and Play in der Gebäudeautomation

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Ewald Moritz Heinrich
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1 Hauptseminar Technische Informationssysteme Plug and Play in der Gebäudeautomation Vortragender: Yihan Deng Betreuer: Dipl.-Inf. Henrik Dibowski Dresden,

2 Gliederung 1. Einführung 2. Plug and Play in der Gebäudeautomation 3. Plug and Play in KNX 3.1. Konnex Standard 3.2. KNX/RF 3.3. Konfigurations-Methoden in KNX Easy Mode (E-Mode) Automatic Mode (A-Mode) 4. Plug and Play in LON 4.1. Das ISI Protokoll (Plug&Play in LON) 4.2. ISI Protokoll Eigenschaften 4.3. Die drei Schlüssel-Funktionen des ISI Protokolls 4.4. Wie das ISI Protokoll funktioniert 5. Weitere Ansätze 5.1. ZigBee 5.2. WSD 2/23

3 1. Einführung Die Gesamtheit von Überwachungs-, Steuer- Regel- Optimierungseinrichtungen in Gebäuden. 3/23

4 1. Einführung Ziel: Funktionsabläufe gewerkeübergreifend automatisch (selbständig), nach vorgegebenen Einstellwerten (Parametern) durchzuführen oder deren Bedienung zu vereinfachen. Erhöht den Komfort und senkt gleichzeitig den Energieverbrauch. Vorteile: Geringe Betriebskosten Energieeinsparungen Zeitersparnis Flexibilität und Anpassungsfähigkeit 4/23

5 2.Plug and Play in der Gebäudeautomation Begrifflichkeit: neue GA-Geräte (Beleuchtung,Jalousien,Heizung,usw) vernetzen zu können, ohne anschließend Treiber zu installieren oder andere Einstellungen vornehmen zu müssen. Ideal: GA-Hardware Komponenten "out of the box" direkt hinzufügen und in Gang setzen, ohne weitere Konfiguration vornehmen zu müssen Realistisch: Konfigurationszeit und Konfigurationskosten reduzieren Ziel von Plug and Play in der GA 1) Die Konfiguration des Systems in der Installationsphase erleichtern. 2) Rekonfiguration während der Betriebsphase zu vereinfachen. Dienst Elemente 1) Ressource Allokation 2) Selbst-Beschreibung 3) Entdeckung (Discovery) 5/23

6 Anforderungen: 1) Unterstützung von quasi-automatisch Binding der Geräten 2) Vermeiden von Doppeldeutigkeit 3) Die Funktionsblöcke in dem Netzwerk müssen gut isoliert werden 4) einfache Konfiguration und Verbergen von Komplexität 5) Unterstützung der Konfigurationen von verteilten P2P Netzwerken Herausforderungen : 1) Heterogenität von Einsatzgeräten 2) Bedienbarkeit (benutzerfreundlich) 3) Kostentransparenz und steuerung (Facility Management) 4) Skalierbarkeit von vielfältigen Funktionen und Geräten 6/23

7 3.Plug and Play in KNX 3.1. Konnex Standard Konnex KNX Standard (ein Bussystem aus der Gebäudeautomation) 1) offener europäischer Standard 2) unterschiedliche Hersteller am Konsortium beteiligt 3) EHS (European Home Systems) und BatiBUS sowie EIB werden in das KNX-Protokoll aufgenommen Medien 1) TP Twisted Pair 2) PL Power Line 3) Ethernet 4) RF Radio Frequency 7/23

8 3.2. KNX/RF das neue Funksystem GAMMA wave (Siemens) ohne neue Leitungen verlegen zu müssen basiert auf dem neuen einheitlichen Standard für Gebäudesystemtechnik KNX/RF im Bereich 868 MHz KNX-RF bietet die Möglichkeit, Daten innerhalb eines Gebäudes drahtlos zu übertragen. 8/23

9 3.3. Konfigurations-Methoden in KNX System-Mode Easy-Mode Automatic Mode 9/23

10 3.3.1.Easy Mode (E-Mode) Ohne PC Keine Produktdatenbank erforderlich Alle für die Konfiguration benötigten Informationen werden in den Geräten gespeichert Nur Channel Codes und Connection Codes werden definiert Für drahtlose Kommunikation geeignet. 10/23

11 Easy Mode spaltet sich auf in die Unter-Modi Aktuator 1) Push Button Mode (GAMMA Wave SIEMENS) Schalter Schalter Start Link Channel Fnct.Schalter Set Link Switch On/Off Set Link Setp Up/Dn Set Link Move Up/Dn Set Link Dimm.Ctrl Set Link Scene Num. Stop Link Aktor Channel Fnct.Actuator Begin Connection Link Response(Added.Deleted.Ignored) Link Response(Added.Deleted.Ignored) Link Response(Added.Deleted.Ignored) Link Response(Added.Deleted.Ignored) Link Response(Added.Deleted.Ignored) Konfigurations-Telegramme bei bidirektionalen Push Button Geräten 11/23

12 2) Controller Mode (Hager) Beispiel einer easy-mode-installation(unidirectional) Kontroller Panel Portables Verknüpfungsgerät tebis TX100 von Hager 12/23

13 3.3.2.Automatic Mode (A-Mode) Konfiguration durch den User ist nicht nötig Jedoch nur für einfache Netzwerke mit wenigen Knoten geeignet Angekündigt wurden die Geräte im Bereich der weißen Ware, wo sie mit dem Medium Powerline 132 zum Einsatz kommen sollen 13/23

14 4.Plug and Play in LON LON steht für Local Operating Network: es ist ein Feldbus, der in der GA eingesetzt wird ermöglicht den neutralen Informationsaustausch zwischen Anlagen und Geräten von verschiedensten Herstellern und unabhängig von den Anwendungen 14/23

15 4.1. Das ISI Protokoll (Plug&Play in LON) das ISI Protokoll ist ein Applikation-Layer Protokoll, völlig Peer to Peer Es befähigt die Geräte von verschiedenen Herstellern miteinander zu kooperieren Und Verbindung ohne die Nutzung von zusätzlichen Netzwerk-Verwaltungs-Tools zu verwalten Interoperable self Installation method (ISI) ermöglichen die automatische Installation, und Plug and Play in LON Das ISI Protolkoll kann für zwei Typen von kleinen Netzwerken (ISI-S, bis zu 32 Geräte und ISI-DA, bis zu 200 Geräte) verwendet werden. um eine Verbindung mit dem ISI Netzwerk herstellen zu können, muss auf jedem beteiligten Gerät teilweise das ISI Protokoll implementiert werden, dafür benötigt jedes Gerät min. 3Kbyte Speicher 15/23

16 4.2. ISI Protokoll Eigenschaften Anpassungsfähigkeit Isolation von Geräten Dezentraler Aufbau einfache Nutzung Skalierbarkeit 16/23

17 4.3.Drei Schlüssel-Funktionen des ISI Protokolls 1) Domain acquisition 2) Address assignment 3) Connection management Manual Enrollment Aktor Kontroller Panel Automatic Enrollment Schalter Controlled Enrollment 1) Kontroller Panel sendet CTRQ (connection request code + ein Parameter (Neuron ID)) an den Aktor 2) Aktor sendet CTRP (Kontroller Response) zum Kontroller Panel und die Subnet und NodeID an den Schalter zurück 3) Die Neuron ID erlaubt die einfache Gerätenachverfolgung, sodass der Kontroller weiterhin Konfigurationen vornehmen kann ohne die Subnet Node ID kennen zu müssen 17/23

18 4.4.Wie das ISI Protocol funktioniert? Fire-and-Forget Der Algorithmus um Zuordnungskonflikte von Netzwerkressourcen zu lösen Fire and Forget Algorithmus besteht aus zwei Phasen 1) Fire 2) Forget Periodic Broadcasting of Data 1) jedes Gerät führt periodisch einen Rundruf durch, 2) um seine Subnet und Node ID an andere Geräte weiterzugeben,. 3) um dem Broadcast-Aufwand zu begrenzen(nicht mehr als 1,5% von der vorhandenen Bandbreite im Durchschnitt), darf die Broadcastrate die Verkehrsrate nicht übersteigen. 18/23

Funknetz-Standard. Phy- und Mac- Layer basieren auf IEEE 802.15.

19 5.Weitere Ansätze 5.1.ZigBee Binding Entdeckung Discovery Selbst Beschreibung ZigBee ist ein offener Funknetz-Standard. Phy- und Mac- Layer basieren auf IEEE , der es ermöglicht, Haushaltsgeräte, Sensoren, uvm. auf Kurzstrecken ( m) zu verbinden. ZigBee stellt einen Protokollstapel (Stack) dar 19/23

20 Addressing und Binding Transporting Clusters 20/23

21 5.2. WSD (Web Services on Devices) Neuer Standard für ethernetbasiertes Plug and Play für Haushalts- und Gebäudegeräte 1) Automatische Erkennung von Geräten 2) Ethernetbasierte Geräte 3) Ein Beckhoff Eingebetteter PC mit Windows CE 6.0 R2 als Verwaltungssystem 4) das implementierte Profil Web Services on Device wird in jedem Endgerät intergriert, alle Profile werden in Verwaltungssystem zur Verfügung gestellt. 21/23

22 Quelle: Plug and Play in Gebäudeautomation: KNX/RF: LON: ZigBee: WSD: 22/23

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? 23/23

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