KURZFASSUNG

Dieses Dokument dient als Information über das Gebäudeautomatisierungssystem „Desigo“ der Firma Siemens und soll einen Überblick über die Eigenschaften und Funktionen des Systems bieten.

In den nachfolgenden Abschnitten werden die einzelnen Systemebenen des Leitsystems „Desigo“ erklärt. Es wird näher gebracht wie die Komponenten des Systems untereinander kompatibel sind und welche Funktionen über die Mensch-Maschine-Interfaces auf den jeweiligen Systemebenen realisiert sind. Weiters wird erläutert wie die einzelnen Managementfunktionen der zentralen Gebäudeleittechnik arbeiten.

Nicht Ziel dieser Arbeit ist es auf detaillierte technische Eigenschaften des Leit-und Bussystems einzugehen sowie die Beleuchtung der Feldbusautomatisierung. Diese Daten können bei Bedarf aus den entsprechenden Datenblättern der Firma Siemens (siehe Anhang) und facheinschlägiger Literatur entnommen werden.

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ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

AA analoger Ausgang eines Prozessgeräts AE analoger Eingang eines Prozessgeräts ANSI American National Standards Institute (ANSI) (US-amerikanische Stelle zur Normierung industrieller Verfahrensweisen) ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (US-amerikanische Gesellschaft für Heizungs-, Kühlungs-und Luftkonditionierungstechnik) BACnet Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks (Kommunikations-Protokoll für Datennetze der Gebäudeautomation und Gebäuderegelung) BIG BACnet Interest Group (BACnet Interessensvertretung) BMA BACnet Manufacturer Association (BACnet Herstellervereinigung) BTL BACnet Testing Labors CD Collision Detection (Kollisionsdetektion) CEN Comité Européen de Normalisation (Europäische Komitee für Normung) CSMA Carrier Sense Multiple Access (Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung) DA digitaler Ausgang eines Prozessgeräts DE digitaler Eingang eines Prozessgeräts Device Gerät, Einheit DIN Deutsches Institut für Normung E/A Ein- und Ausgang eines Prozessgeräts GA Gebäudeautomatisierung HBE Handbedienebene der E/A-Bausteine modularer Prozessgeräte HLK Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik in der technischen Gebäudeausrüstung ISO International Organisation for Standardisation (Internationale Organisation für Normung) IOB Interoperabilitätsbereich MS/TP Master-Slave/Token-Passing MSR Mess-, Steuer- und Regelung OSI-Modell Open Systems Interconnection Modell (auch ISO-OSI-Schichtmodell) PICS Protocol Implementation Conformance Statement (Konformitätsbescheiningung der Protokoll-Implementierung) PTP Point To Point (Punkt zu Punkt bzw. Punktsteuerung) UE universeller Eingang eines Prozessgeräts

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SCHLÜSSELBEGRIFFE

Automatisierungsebene BACnet Datenpunkt DESIGO Feldebene Gebäudeleittechnik Insight Leitsystem Managementebene Systemtopologie

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INHALTSVERZEICHNIS

1.  EINLEITUNG  1

1.1  Allgemeine Systembeschreibung  1

2.  DIE MANAGEMENTEBENE  4

2.1  Softwarefunktionen der zentralen Leittechnik  4

2.1.1  Aufzeichnungsfunktionalität  4

2.1.2  Ereignisverarbeitungsfunktionalität  6

2.1.3  Zeitfunktionalität  7

2.1.4  Nutzerzugriffsverwaltung  8

2.1.5  Grafikdarstellung  9

2.2  Datenauswertung und Energiemanagement  10

3.  DIE AUTOMATISIERUNGSEBENE  11

3.1.1  kompakte Prozessstationen  11

3.1.2  modular aufgebaute Prozessstationen  13

3.1.3  MMI in der Automatisierungsebene  13

3.1.4  Webserver für Automatisierungsebene  14

4.  DIE FELDEBENE  16

4.1  Baugruppen zur Signalverarbeitung  16

4.2  Raumautomatisierung  18

4.2.1  Raumautomation auf Basis LonMark  19

4.2.2  Raumautomation auf Basis KNX (EIB)  20

5.  INTERGRATION VON DRITTHERSTELLERN  21

6.  SOFTWARE-ENGINEERING  22

  Abbildungsverzeichnis  24

Tabellenverzeichnis   25

  Literaturverzeichnis  26

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1. EINLEITUNG

In diesem Kapitel wird das Thema eingeleitet und die Grundlagen zum ausgewählten System erklärt. Das System wurde von Siemens Building Automation entwickelt und trägt den Namen DESIGO. Das System wurde zur Realisierung von Aufgaben in der Gebäudeautomatisierung - speziell die Regelung von HLK-Anlagenentwickelt.

1.1 Allgemeine Systembeschreibung

Siemens DESIGO ist die Zusammenfassung von frei programmierbaren Prozessstationen mit modularem Aufbau. Die Komponenten sind in der kompletten Breite der Gebäudetechnik einsetzbar. Das System besteht aus integrierten Steuer- und Regeleinrichtungen, die auf allen Systemebenen (Management-, Automatisierungs- und Feldebene) zum Einsatz kommen können. Das System hat neben automatisierten Bedienungsfunktionen über die zentrale Gebäudeleittechnik auch die Funktion von Datenprozessierung und Energiemanagement.

Dabei setzt das System vorwiegend auf offene Kommunikationsstandards und daher auch bei Erweiterungen einer bereits installierten Basis mit diversen Drittherstellern flexibel. Das Leitsystem besteht aus einem voll skalierbaren Sortiment an Prozessautomatisierungsstationen, Einzelraumregeleinheiten und MMI-Bedien-und Eingreifmöglichkeiten auf allen Systemebenen. Das System kommuniziert auf Grundlage folgender Standards:

¾ BACnet über das Kommunikationsmedium Lon oder Ethernet/IP – Kommunikation in der Automatisierungs- und Managementebene ¾ LON, KNX (EIB) und PPS2 über das Kommunikationsmedium Lon oder Zweidrahtleitung – Kommunikation in der Feld- und Automatisierungsebene ¾ Mod-Bus, SED2, M-Bus, OPC – Kommunikation über diverse Medien je nach Erfordernis der Integration von Geräten dritter Hersteller - Vorwiegend in der Automatisierungs-, aber auch in der Feldebene möglich.

Gemäß Dipl. Ing. Hans R. Kranz ist folgendes bei der Interoperabilität von Gebäudeautomatisierung folgendes zu beachten: „Eine Plug-and-play-Aufschaltung von Systemen unterschiedlicher Hersteller auf ein System mit genormten Protokoll ist im Bereich der Gebäudeautomation Utopie. Eine maximale Durchgängigkeit zwischen den verschiedenen Ebenen und Produkten wird auf absehbare Zeit nur in homogenen Systemen der namhaften Hersteller erreicht.“ [Kra06].

Daher ist Interoperabilität von Drittherstellern jedenfalls anhand der gegebenen Dokumente (z.B. PICS, ISO-Standard) zu überprüfen.

Die Bedienung von HLK-Anlagen stellt in der Gebäudetechnik eine komplizierte Aufgabe dar. Das System benutzt daher nutzerspezifisch anpassbare Bedienerin-

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terfaces auf allen Ebenen des Systems. Die Bedienelemente können mit beliebeigen Texten und verschiedensten Grafikelementen organisiert werden.

Funktionen, die in der Gebäudetechnik komplexe und aufwändige Zusammenhänge darstellen (dies sind z.B. h/x-Kurven, Heizkennlinien und Lastabwurfberechnungen und Netzwiederkehrschaltungen) werden über einen zentralen Rechner, über den das System zusammengeführt ist angezeigt. Die Anzeige erfolgt hier vorwiegend grafisch und erfordert eine geschulte Bedienerbenutzung.

Die Leittechnikfunktionen können, sofern dies der Sicherheitsstandard des Kunden zulässt auch über das Intra- oder Internet erfolgen, womit eine Fernbedienung der Betriebsführung oder Wartung erfolgen kann. Zusätzlich können Pager, Handys und PDA’s auf das System gekoppelt werden um kritische Zustände an das zuständige Servicepersonal zu übermitteln.

Die Abbildung 1.1 zeigt den Systemaufbau des DESIGO-Systems. Der obere Teil der Darstellung zeigt die Managementebene des Systems. Der links gezeichnete Rechner ist der so genannte Vollausbau für die Fernalarmierung. Hier sind beispielhaft alle Elemente gezeichnet, die über den Rechner als Alarmempfänger angesteuert werden können. Der Rechner in der linken Hälfte, der mit dem Begriff „WEB-Client“ bezeichnet ist, ist die Remotebedienung des Systems via Intra- und Internet. Gleiches gilt für den Rechner rechts, der direkt über eine Modemleitung auf ein bestimmtes Prozessgerät in der Automatisierungsebene zugreifen kann. Die Rechner die mit dem Namen „DESIGO INSIGHT“ beschrieben sind können,

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die im späteren Teil dieses Dokuments beschriebenen Softwarefunktionen ausführen. In der unter der Managementebene liegenden Ebene – der Automatisierungsebene - sind alle möglichen Kombinationen an Prozessgeräten dargestellt. In der Feldebene darunter sind symbolisch Drittgeräte und Einzelraumregelungssysteme dargestellt. Die nähere Beschreibung folgt in den nächsten Kapiteln.

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