Testierung von anwendungsorientierten Systemen der Gebäudeautomation Ralf Ulmer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Technische Hochschule Köln

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1 Testierung von anwendungsorientierten Systemen der Gebäudeautomation Ralf Ulmer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Technische Hochschule Köln Berlin, 22./23. März 2018 Ralf Ulmer, Technische Hochschule Köln

2 Kooperation Projektbeteiligte: Prof. Dr. Jochen Müller, Ralf Ulmer (B.Eng.), Dipl.-Ing. (FH) Eike Hinck Marius Ostermeier (B.Eng.) Energiemanagement - Gebäudewirtschaft der Stadt Köln Berlin, 22./23. März 2018 Ralf Ulmer, Technische Hochschule Köln

3 anwendungsorientierten Zertifizierung Probleme: BACnet-Standard-Zertifizierung, AMEV-Testat für Betrieb des Gebäudes nicht ausreichend Überprüfung der Funktionalität und Performance der Automationssysteme findet erst in der ersten Betriebsphase statt Behebung von Mängeln erst im Betrieb -> sehr zeit- und kostenintensiv Lösung: Überprüfung von Automationsstationen aus anwenderorientierter Sicht vor der Inbetriebnahme Seite: 3

4 Labor zur anwendungsorientierten Zertifizierung 3 Cluster zur Überprüfung von Automationsstationen Überprüfung BACnet-Protokoll anhand Anwenderspezifikationen Überprüfung geforderter Funktionalitäten der Automationssysteme in einer HiL-Umgebung Ermittlung der technischen Grenzen der Automationsstationen Seite: 4

5 Überprüfung BACnet-Protokoll anhand Anwenderspezifikationen Anwenderspezifikation BACnet-Protokoll: Prüfung zusätzlicher Anwenderanforderungen mit dem BACnet Test Framework Test wird mit Automationsstation durchgeführt Ergebnisse: Überprüfung vorhandener Lese-/Schreibrechte Überprüfung Anzahl von Zeichen in Description, Object Name weitere Anwenderanforderungen Seite: 5

6 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Funktionalität Automationsstation: Einbindung projektierter Automationsstationen in die HiL über einen OPC-Server Automatisierte Überprüfung der Funktionalitäten der Automationsstation mittels anwenderorientierter Testszenarien (Optimierungsprogramme, Zeitprogramme, ) Hardware in the Loop (HiL) Standard Anlagenmodell Standard Raummodell Seite: 6

7 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Standard-Anlagenmodell: Seite: 7

8 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Standard-Anlagenmodell: Simulation von Stoff- und Energieströmen in der Heizungs- oder Klimaanlage Beispiel einer Standard-Heizungsanlage: Wärmeerzeuger (Fernwärme, Kesselanlagen, ) Wärmeverteilung (Ein-/Zweirohrsysteme) Wärmeübergabe (Konvektor, Radiator oder Strahlungsheizung) Seite: 8

9 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Standard-Raummodell: Seite: 9

10 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Standard-Raummodell: Simulation des Raumverhaltens (Temperatur, CO 2 -Konzentration) Beispiel eines Standard-Raumes: Wärmegewinne/-Verluste über raumumschließende Bauteile Berücksichtigung von Wetterdaten (stündliche Werte) Berücksichtigung interner Lasten Seite: 10

11 Überprüfung geforderter Funktionalitäten in einer HiL-Umgebung Ergebnisse: Graphische oder tabellarische Auswertung Uhrzeit SW-Vorlauft. IST Vorlauft. Stellsignal 14:30 60 C 57,7 C 84 % 14:45 58 C 55,4 C 77 % 15:00 43 C 55 C 63 % 15:15 44 C 52,3 C 60 % 15:30 45 C 50,2 C 58 % Seite: 11

12 Ermittlung technischer Grenzen der Automationsstation Überprüfung der Performance der Automationsstation: Prüfung instanziierbarer Objekte (z.bsp. Trendlog-Objekte) Verhalten der Automationsstation bei erhöhter Buslast Verhalten der Automationsstation bei fehlerhaften Protokollen Seite: 12

13 Zusammenfassung und Ausblick Vorteile: Prüfung der Anwenderanforderungen an das BACnet-Protokoll Verhalten der Automationsstation über das gesamte Jahr kann innerhalb weniger Tage geprüft werden Prüfung der Funktionalität der Automationsstation vor Inbetriebnahme Kosteneinsparung durch anwendungsorientierte Zertifizierung Seite: 13

14 anwendungsorientierten Zertifizierung Seite: 14

15 anwendungsorientierten Zertifizierung Kontakt: TH Köln Ralf Ulmer, F09 Betzdorfer Str Köln ralf.ulmer@smail.th-koeln.de Seite: 15