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Raumautomation für KNX

Aufgabe:

Eine aktuelle Installation beinhaltet KNX-Aktoren für die Ansteuerung des Sonnenschutzes, der Beleuchtung, der Stellantriebe, einer Heiz/Kühldecke sowie zur Aufschaltung der Taupunktwächter und Fensterkontakte auf Raumebene. Des Weiteren sind KNX-Raumbediengeräte in den Räumen und KNX-Multisensoren zur Präsenzerkennung und Lichtmessung installiert. Aufgabe ist es, ein Raumautomationssystem zu installieren, das unter Berücksichtigung sämtlicher nach VDI 3813 standardisierten Raumautomationsfunktionen die Gewerke Heizen/Kühlen, Beleuchtung und Beschattung integriert, dabei mit den bereits installierten KNX-Geräten kommuniziert und gleichzeitig flexibel und einfach bedienbar ist. Der Betreiber soll dabei die Möglichkeit erhalten, die Raumkonfigurationen ohne Schulungsaufwand im laufenden Betrieb zu ändern. Dazu sollen für jede Etage Grundrisse visualisiert werden, über die per Webbrowser oder über das Gebäudemanagementsystem mit nur wenigen Mausklicks neue Raumsituationen geschaffen werden können. Für die Bedienung der Raumautomation soll jeder Nutzer seinen Raum zusätzlich über ein virtuelles Raumbediengerät über den Desktop seines Arbeitsplatzrechners bedienen können. Alle wichtigen Datenpunkte aus der Raumautomation sollen auch als BACnet/IP Datenpunkte zur Verfügung stehen.

Lösung:

Für die Lösung der Aufgabe wird das L-ROC Raumautomationssystem mit dem L-ROC Room Controller als Basis eingesetzt. Im L-ROC System wird ein Raumsegment als kleinste Einheit definiert, für die folgende Funktionen für bis zu 16 Raumsegmente von einem L-ROC Room Controller zur Verfügung gestellt werden:

  • Beleuchtungssteuerung mit Konstantlichtregelung 
  • Jalousiesteuerung mit Sonnenstandsnachführung 
  • Temperaturregelung für Heizen, Lüften und Kühlen 
  • Anwesenheitsdetektion 
  • Fensterüberwachung über Fensterkontakt
  • Zeitschaltfunktion
  • Alarmüberwachung
  • Trendaufzeichnung

L-ROC ÜbersichtIm L-ROC System stehen dabei an jedem Raum Controller je eine Schnittstelle für KNX TP1 (über LKNX-300) und KNXnet/IP zur Verfügung. Auf beiden Schnittstellen können bis zu 1000 KNX-Datenpunkte gleichzeitig angebunden werden. Welche KNX-Datenpunkte pro Segment für die Kommunikation mit den KNX-Aktoren und –Sensoren zur Verfügung stehen sollen, wird direkt im Segmenttyp über einen speziellen Funktionsblock (sogenannte „Service Function Blocks“) definiert. Dies kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen des KNX-Teilnehmers in L-STUDIO frei konfiguriert werden.

Die Segmenttypen enthalten somit neben allen VDI3813 Anwendungsfunktionen für Beleuchtung, Sonnenschutz, Raumklima und Belüftung auch sämtliche Datenpunkte, die für die Kommunikation mit den angeschlossenen KNX-Geräten benötigt werden.

In der grafischen Konfigurationssoftware L-STUDIO entstehen nun die LROC-Typen, welche jeweils bis zu 16 Instanzen der Segmenttypen enthalten können (Drag & Drop). Die LROC-Typen mit den Segmenten können weiterhin für Bereichstypen mit mehreren LROC-Instanzen verwendet werden. Durch Instanziierung der Bereichstypen entsteht letztlich ein kompletter Etagentyp, welcher nun nur noch so oft instanziiert werden muss, wie er im Gebäude vorkommt. Wesentlich ist hier, dass mit L-STUDIO die Applikation für das ganze Raumautomationssystem erstellt wird und nicht für einen einzelnen Controller. Diesen neuartigen Automatisierungsansatz nennen wir „Cloud Control“.

Die für die endgültige Kommunikation notwendige Zuordnung der Gruppenadressen kann bequem und schnell über das Web Interface der jeweiligen L-ROC Room Controller erledigt werden.

Darüber hinaus können grafische Projekte als Visualisierungsoptionen für verschiedene Anwendungsfälle (z.B. virtuelles Desktop-Raumbediengerät und Steuerelemente für die Grundrissvisualisierung) direkt im Segmenttypen hinterlegt werden. Damit werden während der Konfiguration durch einfachste Drag&Drop Mechanismen rasend schnell segmentbezogene Visualisierungen erstellt, die dann später über LWEB-803, LWEB-802 und/oder LWEB-900 bedient werden können.

Sämtliche Informationspunkte aus den Segmenten stehen auch als OPC-Datenpunkte und BACnet/IP Server Objekte direkt am L-ROC Room Controller zur direkten Anbindung an ein Gebäudemanagementsystem zur Verfügung. 

Die L-ROC Room Controller kommunizieren untereinander über ein 100Base-T Ethernet. Jedes L-ROC Gerät ist dazu mit zwei Ethernet-Ports mit integriertem Ethernet-Switch ausgestattet. Für eine höhere Kommunikations- und Ausfallsicherheit werden die L-ROC Room Controller an einem Ethernet-Ring aufgeschaltet. Bis zu 25 L-ROC Geräte werden hintereinander betrieben und automatisieren damit hier bis zu 400 Raumsegmente. Der Ethernet-Ring wird mit jedem Ende an einen Ethernet-Switch mit RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) Funktion verbunden. Der Ethernet-Switch mit RSTP-Unterstützung sorgt dafür, dass auch bei einer Unterbrechung des Ethernet-Netzwerkes im Ring die Kommunikation aufrecht gehalten wird. Weiterhin ist es ebenfalls möglich, die beiden Ethernet-Ports am L-ROC in zwei getrennten Netzwerken zu betreiben, um zum Beispiel eine Trennung von IT- und GA-Netzwerk zu gewährleisten. Mit dem Erweiterungsmodul LWLAN-800, welches per USB Kabel an den LROC angeschlossen wird, können die Room Controller sogar drahtlos miteinander kommunizieren.

Vorteile:

Die L-ROC Room Controller vereinen sämtliche Gewerke in der Raumautomation und bieten mit ihren Schnittstellen zu allen für die Gebäudeautomation relevanten Kommunikationsstandards eine hohe Integrationstiefe. Durch das Aufsetzen der L-ROC Room Controller auf ein KNX-System ergeben sich neue Möglichkeiten an Raumflexibilität und Raumbedienmöglichkeiten für die KNX-Technologie. Die L-ROC Room Controller sind dabei kein aktiver Teilnehmer im ETS-Projekt. Es müssen lediglich physikalische Adressen für die Controller reserviert werden. Das KNX-Netzwerk wird wie bisher in der ETS konfiguriert. Die Raumfunktionen werden von den L-ROC Room Controllern übernommen.

Dank des durchgängig objektorientierten Ansatzes in L-STUDIO werden ganze Gebäude in bisher nie dagewesener Geschwindigkeit konfiguriert. Globale Informationen wie Wetterdaten werden über die IP-Kommunikationsstruktur automatisch bis hinunter ins Raumsegment distribuiert und müssen nicht mehr in zeitaufwendiger Kleinarbeit als „eins zu n“-Verbindungen erstellt werden.

Die Zusammenschaltung einzelner Raumsegmente zu neuen Räumen findet über einen einzigen Datenpunkt, der sogenannten RoomID, statt, der in jedem Segment vorhanden ist. Sollen zwei oder mehrere Raumsegmente zu einem Raum zusammengeschaltet werden, müssen diese lediglich die gleiche RoomID zugewiesen bekommen. Der Datenpunkt kann auf verschiedene Arten manipuliert werden – über die bloße Einstellung über das L-ROC Web Interface bis hin zu anschaulichen Visualisierungen kompletter Etagengrundrisse mit entsprechenden grafischen Steuerelementen und dynamischen Einblendungen von Trennwänden, welche in das Gebäudemanagementsystem integriert, über einen Standard-Webbrowser (PC, Tablet Smartphone) dargestellt und/oder über ein L-VIS Touchpanel bedient werden. Selbst solche aufwändig erscheinenden Grafikprojekte sind mit L-STUDIO auf einfachste Art und Weise in Windeseile erstellt.

Funktionen:

  • Raumautomation für HLK, Beleuchtungssteuerung, Beschattung und mehr mit L-ROC Room Controllern in Zusammenspiel mit KNX-Aktoren und Sensoren
  • Effizientes Konfigurieren des Raumautomationssystems mit L-STUDIO
  • Einfache Änderungen der Raumkonfiguration können durch den Betreiber erfolgen
  • Raumbedienung über PC-Desktop mit LWEB-803
  • Gleichzeitige Kommunikation über verschiedene Kommunikationsprotokolle
  • AST-Funktionen - Alarming, Scheduling (Zeitschalten) und Trending
  • Voll integrierbar in das L-WEB System

Anwendungsbereiche:

Kommunale Einrichtungen:

  • Verwaltungsgebäude

Kommerziell genutzte Gebäude:

  • Bürogebäude