Local Process Bus LPB

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1 200Z Local Process Bus LPB Systemgrundlagen Die Systemgrundlagen enthalten grundlegende Informationen über den Local Process Bus LPB und die daran anschliessbaren Prozessgeräte (Regelgeräte). Im weiteren werden die Anwendungsmöglichkeiten und die Systemphilosophie erläutert. In den Grundlagen finden Sie alle relevanten Daten für die Planung, den korrekten Betrieb und die Diagnose von Heizungssystemen, die mit dem LPB arbeiten. Systemübersicht Durch Kombinieren von LPB-fähigen Regelgeräten lässt sich ein kommunikationsfähiges LPB-System für Heizungsanwendungen aufbauen, das ein sehr grosses Anwendungsspektrum abdeckt. LPB-Regelgeräte können einzeln oder im Verbund eingesetzt werden. Die Kommunikation erfolgt über den LPB. N1 N2 N LPB N4 N5 Regelgeräte N1...N5 am LPB Anwendungen Zonenregelung mit zentraler Wärmeerzeugung Fernüberwachung von Heizungsanlagen Verwendung eines gemeinsamen Witterungsfühlers für mehrere autonome Regelgeräte Heizungsanlage mit separatem Regelgerät für die Brauchwarmwasserbereitung Regelung und Steuerung mehrerer Wärmeerzeuger Siemens Building echnologies CE1N200D / Landis & Staefa Division 1/8

2 200Z02 Funktionen Da die Funktionen im Verbund von den verwendeten Regelgeräten abhängig sind, ist jeweils zu überprüfen, welche Systemfunktionen von den einzelnen Regelgeräten unterstützt werden. Dies kann dem Geräteblatt entnommen werden. Im folgenden werden einige typische Funktionen aufgeführt, die durch die meisten LPBfähigen Regelgeräte unterstützt werden: Weitergabe der Aussentemperatur (mit Zonenbildung) Verwendung gemeinsamer Fühlerdaten (z.b. gemeinsamer Vorlauftemperaturfühler) Wärmebedarfsmeldungen von einem oder mehreren Zonenregelgeräten, die an einen Wärmeerzeuger angeschlossen sind Brauchwasser-Vorrang (z.b während Brauchwasser-Ladung) Zeitsynchronisation (Zeitmaster) Fehlermeldungsanzeige von anderen LPB-Geräten Dokumentation itel Local Process Bus Systemgrundlagen Local Process Bus Projektierungsgrundlagen Heizungsregler RVL470 BAIGYR Power Supply Geräteblatt-Nummer 200D 202D 2522D 894E Das Sortiment an LPB-fähigen Regelgeräten wird in Zukunft weiter ausgebaut Grundlagen für die Projektierung Leitungslängen, Netztopologie Anwendungsgrundlagen, erminologie Für die Berechnung der Leitungslängen und der zulässigen Netztopologien wird auf die Projektierungsgrundlagen, Geräteblatt 202, verwiesen. Dabei ist insbesondere der Hinweis zu beachten, dass bei grösseren Anlagen eine separate Busspeisung notwendig wird. Heizungsanlagen bestehen im allgemeinen aus einem oder mehreren Erzeugern und einem oder mehreren Verbrauchern. Die hydraulische Verbindung zwischen Erzeugern und Verbraucher wird im folgenden als Vorlauf-/ Rücklaufschiene (kurz Schiene) bezeichnet. Beispiel mit einer Verteilebene 2 1 Heizungsanlage mit einer Verteilebene 1 Wärmeerzeuger 2 Primäre Vor-/ Rücklaufschiene Wärmeverbraucher CE1N200D / Siemens Building echnologies 2/8 Landis & Staefa Division

3 200Z0 In grösseren Anlagen kann zwischen den Erzeugern und Verbrauchern ein Umformer geschaltet werden. In diesem Fall befindet sich zwischen Erzeugern und Umformer eine primäre Schiene und jeweils zwischen dem Umformer und den Verbrauchern eine sekundäre Schiene. Beispiel mit zwei Verteilebenen Heizungsanlage mit zwei Verteilebenen 1 Wärmeerzeuger 2 Primäre Vor-/ Rücklaufschiene Wärmeverbraucher 4 Sekundäre Vor-/ Rücklaufschiene 5 Wärmeumformer Im LPB-System können Heizsysteme mit max. 2 Verteilebenen (d.h. mit einer primären und mehreren sekundären Schienen) realisiert werden. Man unterscheidet aus der Sicht der Anwendungstechnik grundsätzlich zwischen Erzeuger, Umformer und Verbraucher. Erzeuger Umformer Verbraucher Oel-Kessel Gas-Wand-herme Holzkessel Wärmepumpe Fernwärme-Übergabestation Strang-Regler Wärmetauscher Nahwärme-Übergabestation BW-Speicher mit oder ohne Zirkulationspumpe BW-auscher Pumpen-Heizkreis Mischer-Heizkreis Lufterhitzer Sehr viele LPB-fähigen Regelgeräte sind in der Lage durch entsprechende Parametrierung als Regelgerät für eine Erzeugerregelung oder eine Verbraucherregelung resp. Umformerregelung eingesetzt zu werden. Siemens Building echnologies CE1N200D / Landis & Staefa Division /8

4 LPB-Adressen Damit verschiedene Geräte, die an einer Heizungsanlage zusammenarbeiten, Informationen über den Bus austauschen können, müssen die Geräte adressiert werden. Die Adresse der LPB-Geräte setzt sich aus zwei eilen zusammen, der Segment- Nummer und der Geräte-Nummer, die im folgenden als LPB-Adresse xx/yy dargestellt wird, wobei xx die Segment-Nummer und yy die Geräte-Nummer bezeichnet. Dies lässt sich mit einer Post Adresse vergleichen, die aus dem Strassennamen und der Hausnummer besteht. Grundsätze Die Adressen sollten bereits im Rahmen der Anlagenprojektierung vergeben werden. Selbst in komplexen Anlagen ist die Adressvergabe einfach, wenn folgende Grundsätze beachtet werden. Jede LPB-Adresse darf nur einmal vergeben werden. Sehr häufig genügt eine einfache Durchnumerierung. Anlagenteile an der gleichen Vorlauf-/ Rücklaufschiene werden im LPB-System im allgemeinen zusammengenommen. Dies geschieht durch die Segmentierung, d.h. alle Geräte eines Segmentes erhalten die gleiche Segment- Nummer. Man unterscheidet die Segmente 1 bis 14 und das zentrale Segment 0. Die Segmente 1 bis 14 sind untereinander gleichwertig. Dem Segment 0 kommt eine besondere Bedeutung zu. Falls eine Anlage eine zentrale Wärmeerzeugung besitzt, erhalten die Geräte der Wärmeerzeugung Adressen im Segment 0. Das Segment 0 kann aber auch für andere Anwendungen benutzt werden. Umformer und Verbraucher in den Segmenten 1 bis 14 leiten automatisch ihre Wärmeanforderung an das zentrale Segment 0 weiter. Wenn eine Heizungsanlage aus mehreren Wärmeerzeugern besteht, die funktionell unabhängig sind (keine Wärmeerzeuger-Folgeschaltung bilden), so darf keiner dieser Wärmeerzeuger eine Adresse aus dem Segment 0 erhalten, da kein zentraler Wärmeerzeuger existiert. Dies ist z.b. bei einer Anlage der Fall, wo der LPB für die zentrale Ueberwachung mehrerer unabhängiger Heizungsanlage eingesetzt wird. Es können maximal 16 Geräte pro Segment adressiert werden (1 bis 16). Die Gerätenummer 0 bedeutet, dass das Gerät nicht kommuniziert. Das Gerät arbeitet dann autonom. Der Wärmebedarf auf der Verbraucherseite wird durch einen Verbraucher-Master, die Wärmeaufbereitung auf der Erzeugerseite wird durch einen Erzeuger-Master koordiniert. Geräte mit der Geräte-Nr. 1 beinhalten in ihrem Segment die jeweiligen Master- Funktionalitäten, oder anders ausgedrückt: durch die Adressierung eines Gerätes mit der Geräte-Nr. 1 wird die Master-Funktionalität aktiviert. Pro verwendetem Segment muss es immer ein Gerät mit der Geräte-Nr. 1 geben. Für die Adressvergabe sind zusätzlich die folgenden Regeln zu beachten: - Adressvergabe in Richtung Wärmefluss - Adressvergabe unter Berücksichtigung des Witterungsfühlers (siehe dazu die nachfolgenden Beispiele) CE1N200D / Siemens Building echnologies 4/8 Landis & Staefa Division

5 200Z04 Adressvergabe in Richtung Wärmefluss Das Regelgerät des Wärmeerzeugers erhält die Gerätenummer 1, in der Regel im Segment 0 (LPB-Adresse 0/1). Sind mehrere (z.b. n) Wärmeerzeuger vorhanden, die eine Wärmeerzeugerkaskade bilden, so sind diesen Geräten in aufsteigender Reihenfolge die Geräte-Nummern 1..n zuzuordnen. In der Regel ebenfalls im Segment 0 (LPB-Adressen 0/1..0/n). Beispiel Wärmeerzeuger LPB-Ad r. 0/ LPB-Ad r. 0/ 2 LPB-Ad r. 0/ 1 Adressenvergabe für Wärmeerzeuger (n=) Regel-Geräte (z.b. m) für Heizungszonen (Verbraucher) sind anschliessend an die Wärmeerzeuger ebenfalls in aufsteigender Reihenfolge im selben Segment zu adressieren. Gerätenummern n+1...n+m Beispiel Heizzonen LPB-Adr. 0/ 2 LPB-Adr. 0/2 LPB-Adr. 0/ Z05 Adressenvergabe für Heizzonen (n=1, m=2) 1 Wärmeerzeuger 2 Primäre Vor-/ Rücklaufschiene Wärmeverbraucher Siemens Building echnologies CE1N200D / Landis & Staefa Division 5/8

6 200Z06 Sind Umformer (z.b. u) vorhanden, die das System in eine primäre und sekundäre Seite teilen, so sind die Umformer auf die Verbraucherseite in die Segmente 1..u mit den Gerätenummern 1 zu legen (LPB-Adresse x/1). Die Wärmeerzeuger müssen in diesem Fall zwingend im Segment 0 sein. Die zugehörigen Zonenregelgeräte (z.b. v) die hydraulisch zu einem Umformer gehören erhalten die Gerätenummern 2..v+1 mit der selben Segmentnummer wie der entsprechende Umformer (LPB-Adressen x/2...x/v+1). Beispiel zwei Verteilebenen LPB-Adr. 2/2 LPB-Adr. 2/1 4 5 LPB-Adr. 1/2 2 LPB-Adr. 0/1 LPB-Adr. 1/ Adressenvergabe bei zwei Verteilebenen (n=1, u=2, m=1) 1 Wärmeerzeuger 2 Primäre Vor-/ Rücklaufschiene Wärmeverbraucher 4 Sekundäre Vor-/ Rücklaufschiene 5 Wärmeumformer Adressvergabe unter Berücksichtigung des Witterungsfühlers Falls ein Gerät einen Witterungsfühler besitzt, stellt es seinen Fühlerwert auf dem Bus zur Verfügung. Ein Gerät ohne eigenen Fühler übernimmt den Wert desjenigen Gerätes mit der nächst tieferen LPB- Adresse, das einen Fühlerwert zur Verfügung stellt. Für die LPB-Adressreihenfolge wird zuerst die Segmentnummer und dann die Gerätenummer berücksichtigt. Es gilt die aufsteigende LPB-Adressreihenfolge 0/1; 0/2; 0/; 1/1; 1/2; 2/1 usw. Falls die Geräte mit den LPB-Adressen 0/1...0/n keinen eigenen Witterungsfühler besitzen und damit auch kein Gerät mit der nächst tieferen LPB-Adresse einen Fühlerwert zur Verfügung stellt, dann übernehmen sie den Wert des Gerätes mit der höchsten LPB-Adresse. CE1N200D / Siemens Building echnologies 6/8 Landis & Staefa Division

7 200Z07 Beispiel einer Adressenvergabe Da die Ausrichtung der Häuser A und B wesentlich von derjenigen von C und D abweicht, wird jede Häusergruppe mit einem eigenen Witterungsfühler versehen. Haus A soll den Fühlerwert von Haus B und Haus D jenen von Haus C übernehmen. Der Wärmeerzeuger befindet sich im Haus B. Unter Berücksichtigung der erwähnten Grundsätze wird dem Gerät im Haus B die LPB- Adresse 0/1 zugeordnet. Die Geräte in den Häusern B, C und D erhalten die Adressen 0/2 bis 0/4, wobei die Gerätenummern so verteilt werden, dass die Häuser ohne eigenen Witterungsfühler auf jene LPB-Adressen folgen, die eine Aussentemperatur zur Verfügung stellen. Haus LPB-Adresse Aussentemperaturwert A 0/2 von Haus B B mit Wärmeerzeuger 0/1 vom eigenen Witterungsfühler C 0/ vom eigenen Witterungsfühler D 0/4 von Haus C Falls aus irgendwelchen Gründen der Witterungsfühler am Haus A statt am Haus B angebracht werden müsste, wären die Adressen wie folgt zu verteilen: Haus LPB-Adresse Aussentemperaturwert A 0/4 vom eigenen Witterungsfühler B mit Wärmeerzeuger 0/1 von Haus A C 0/2 vom eigenen Witterungsfühler D 0/ von Haus C Bereitstellen eines Fühlerwertes für andere Geräte Hinweis Uhrzeitsynchronisation Hinweis Fehlermeldungen Gewisse LPB-Regelgeräte sind bei entsprechender Konfiguration in der Lage, einen Fühlerwert (z.b. Vorlauftemperatur der Primärschiene) dem Bus zur Verfügung zu stellen. Dieser Fühlerwert kann von allen Geräten im selben Segment verwendet werden. Pro Segment darf (mit Ausnahme der Witterungsfühler) nur ein LPB-Regelgerät den Fühlerwert des selben Fühlertyps auf dem Bus verbreiten. Die meisten LPB-Regelgeräte sind in der Lage, die Uhrzeit als Uhrzeitmaster zu versenden oder gemäss einem Uhrzeitmaster ihre Uhr zu synchronisieren. Pro LPB-System darf nur ein Gerät die Funktion Uhrzeitmaster erhalten. Dies kann auf einer Bedienzeile des entsprechenden Gerätes eingestellt werden. Die Geräte werden ab Fabrik im Zustand "keine Uhrzeitmasterfunktion" ausgeliefert. Es ist bei der Projektierung festzulegen, ob diese Funktion gewünscht wird, und welches Gerät die Funktion "Uhrzeitmaster" erhält. Die meisten LPB-Geräte sind in der Lage, Fehlermeldungen anderer LPB-Geräte anzuzeigen. Ob die einzelnen Geräte Fehlermeldungen anderer Geräte darstellen und mit welchen Einschränkungen (z.b. nur Fehlermeldungen aus dem selben Segment) ist ebenfalls den Detailinformationen der Geräte zu entnehmen. Siemens Building echnologies CE1N200D / Landis & Staefa Division 7/8

8 Inbetriebnahme Verdrahtung Konfiguration der Regelgeräte LPB-Adresse Dokumentation Vor dem Anschliessen der Regelgeräte ist die korrekte Verdrahtung zu überprüfen. Eine Falschverdrahtung ist wesentlich schwieriger zu finden, wenn bereits mehrere Geräte angeschlossen sind. Da der LPB ein nicht vertauschbarer Zweidrahtbus ist, muss beim Anschliessen der Geräte auf die Polarität (MB, DB) geachtet werden. Der Anschluss DB muss gegenüber MB eine Spannung von DC V aufweisen. Diese Spannung kann schwanken, da der Pegel während der Kommunikation kleiner wird. Für die Konfigurierung der Regelgeräte sei auf die Informationen zu den einzelnen Regelgeräten verwiesen. Wichtig ist, dass die Geräte gemäss ihrer Anwendung konfiguriert sind. (Verbraucher, Umformer etc). Die Konfigurationen die das System betreffen (Uhrzeitmaster etc.) sind gemäss Projektierung bei den entsprechenden Regelgeräten einzustellen. Die Geräte werden ab Fabrik mit der LPB-Adresse 0/0 ausgeliefert. Damit eine Kommunikation am LPB stattfindet, muss die entsprechende LPB-Adresse (siehe Projektierung) eingestellt werden. Insbesondere ist darauf zu achten, dass keine Adressnummer zweimal vergeben wird. Eine doppelt belegte Adressnummer wird vom System nicht automatisch erkannt. Für den Fall einer Störungssuche ist eine Dokumentation der Verdrahtung und der vergebenen LPB-Adressen unerlässlich (Kabelführung, Verzweigungen, Dosen und Kabelbeschriftungen). Bei grosser Ausdehnung empfiehlt sich eine Protokollierung der gemessenen Leitungswiderstände vor dem Anschliessen der Regelgeräte. Ebenfalls Bestandteil der Dokumentation sollte die Zuordnung der Funktionen zu den einzelnen Geräten mit der entsprechenden LPB-Adresse sein. z.b. Gerät 1 liefert Aussentemperatur OS LPB-Adr 1/1 ist Uhrzeitmaster verteilt den Vorlauffühlerwert Diagnose Grundsätzliches Aussentemperatur übertragen Uebernahme gemeinsamer Fühlerwerte Uhrzeitsynchronisation Fehlermeldungen LPB-fähige Regelgeräte besitzen entweder eine LED für den Busstatus, ein LCD- Segment (BUS) oder eine Bedienzeile, die den Status des LPB anzeigt. Diese Anzeigeelemente ermöglichen eine erste Diagnose, ob der LPB-Bus richtig angeschlossen ist. Siehe dazu Geräteblatt 202D. Um sicherzustellen dass die LPB-Adressen korrekt verteilt worden sind und die gewünschte Funktionalität erreicht wird, sind im Zweifelsfalle einige einfache Überprüfungen möglich. Es ist zu überprüfen ob die Geräte den richtigen Aussentemperaturwert erhalten. Die emperatur solle spätestens nach 10 Minuten übernommen sein und kann auf einer Bedienzeile abgefragt werden. Wenn ein Gerät einen Fühlerwert von einem andern Gerät erhält, sollte dieser spätestens nach 2 Minuten auf der entsprechenden Bedienzeile abgefragt werden können. Wenn die Uhrzeit am Uhrzeitmaster-Gerät verändert wird, sollten die andern Geräte die Uhrzeit in der Regel innerhalb einer Minute nachführen. Falls die Uhrzeit nach 10 Minuten nicht übernommen ist, sind die Einstellungen (Uhrzeitmaster, Uhrzeitsynchronisation) und die Kommunikation zu überprüfen. Durch die bewusste Auslösung einer Störung (z.b. Fühler entfernen) kann überprüft werden, ob Fehler gemeldet und bei den entsprechden Geräten angezeigt werden (Vorsicht beim Auslösen einer Störung, wenn die Anlage in Betrieb ist) Siemens Building echnologies AG CE1N200D / Siemens Building echnologies 8/8 Landis & Staefa Division