An der Hochschule zu Bremen werden zwei Vorlesungsräume auf ihren Heizwärmeverbrauch hin verglichen. Einer der Räume ist mit einer KNX/EIB Einzelraumregelung ausgestattet. Ziel dieser Diplomarbeit ist, die Einzelraumregelung so zu programmieren, dass der Raum die gewünschten 21°C nur dann hat, wenn er belegt ist.
Für die Programmierung der Einzelraumregelung wird die Software Elvis der IT GmbH benutzt, die direkt mit den KNX/EIB-Komponenten kommunizieren kann. Mit Hilfe des Simulationsprogrammes Matlab/Simulink wird ein bereits vorhandenes Modell dem Vorlesungsraum angepasst und die möglichen Einsparungen durch Simulationen abgeschätzt.
Bereits vor dieser Diplomarbeit wurde eine erhebliche Wärmemenge gegenüber dem anderen Raum eingespart. Dies wird anhand von Datenaufzeichnungen begründet. In Zukunft wird nach Umstellung auf Heizung nach Stundenplan ein weiterer Einspareffekt von bis zu 98% erzielt werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 EIB/KNX
2.1 Software
2.1.1 ETS2
2.1.1.1 Projektierung
2.1.1.2 Inbetriebnahme/Test
2.1.2 Elvis
2.1.2.1 Der Elvis-Prozessserver
2.1.2.2 Die Bedienstation
2.1.2.3 Die Projektierung
2.1.2.4 Anwendungsbeispiele
2.2 Hardware
2.2.1 Raumtemperaturregler
2.2.2 Präsenzmelder
2.2.3 EIBGW-MBus
3 Messung des Aufwärm- und Abkühlverhaltens
3.1 Temperaturverlauf vom 05.04.2006
3.2 Temperaturverlauf vom 07.-10.06.2006
3.3 Bestimmung der Aufwärmung
3.4 Bestimmung der Abkühlung
4 Modell und Simulation der Räume I120 und I122
4.1 Modell des Raumes I122
4.1.1 Eingangsgröÿen
4.1.2 Parameter des Modells
4.1.3 Submodellbeschreibung
4.1.3.1 Fensterlüftung
4.1.3.2 Fenster
4.1.3.3 Raumtemperaturregler
4.1.3.4 Wärmeströme durch Wände
4.1.3.5 Raumtemperaturknoten
4.1.4 Implementierung unter Matlab/Simulink . .
4.1.5 Veri kation der Simulation
4.1.6 Simulationen mit dem Modell
4.1.6.1 Ermittlung des Sollwertes des Nacht-Betriebes
4.1.6.2 Ermittlung des Sollwertes des Frostschutzbetriebes
4.1.6.3 Abschätzung der Energieeinsparung
4.2 Modell beider Räume
4.2.1 Simulationen mit dem Modell
5 Nutzungsabhängige Raumheizung
5.1 Nutzungsabhängige Raumheizung mit Elvis
5.1.1 Anforderungen
5.1.2 Programmierung
5.2 Einbau von Präsenzmeldern
6 Auswertung der aufgezeichneten Daten
7 Fazit und Ausblick
8 Quellen
A Anhang
A.2 Testprotokoll
A.3 Anzahl der Sonnenstunden im März und April 2006
A.4 Stundenpläne
A.4.1 WS 2005/06
A.4.2 SS 2006
Abbildungsverzeichnis
1 Zeitlicher Verlauf zwischen dem Low und High Signal des EIB .
2 Module der ETS2
3 Projektierung der ETS2 in der Gebäudeansicht
4 Inbetriebnahme der ETS2 in der Gruppenansicht . .
5 Inbetriebnahme der ETS2, Telegrammaufzeichnung .
6 Projektexplorer der Elvis-Projektierung
7 Eigenschaften eines Kontrollelementes
8 Ereignisverarbeitung der Seite Belegungsplan
9 Übersicht über die Datenpunkte
10 Setzen der Timer im Global Skript
11 Export nach Elvis
12 Export nach Elvis - Bestimmung des Datenpunkttyps .
13 Siemens Raumtemperaturregler UP250
14 Präsenzmelder von Busch-Jäger
15 EIB-Gateway-MBus
16 EIB-Doktor - Parametrierung des EIBGW-MBus
17 Temperaturverlauf vom 05.04.2006
18 Temperaturverlauf vom 07.-10.04.2006
19 Aufwärmphase vom 06.04.2006
20 Modell: I122
21 Submodell: Fensterlüftung
22 Submodell: Fenster
23 Submodell: Raumtemperaturregler
24 Submodell: Wärmeströme durch Wände
25 Ersatzschaltbild einer Wand
26 Submodell: Raumtemperaturknoten
27 Temperaturverlauf vom 07.-10.04.06 von der Simulation (l) und der Wirk- lichkeit (r)
28 Temperaturverlauf in der Nacht 08.-09.04.06 von der Simulation (l) und der Wirklichkeit (r)
29 Temperaturverlauf vom 05.04.06 von der Simulation (l) und der Wirklichkeit (r)
30 Temperaturverlauf vom 05.04.06 (Abkühlphase) von der Simulation (l) und der Wirklichkeit (r)
31 Temperaturverlauf vom 05.04.06 (Aufwärmphase) von der Simulation (l) und der Wirklichkeit (r)
32 Temperaturverlauf vom 06.04.06 von der Simulation (l) und der Wirklichkeit (r)
33 Temperaturverlauf im März bei ausgeschalteter Heizung und 21◦C in den Nachbarräumen
34 Temperaturverlauf im März bei ausgeschalteter Heizung und 18◦C in den Nachbarräumen
35 Temperaturverlauf (l) und verbrauchte Wärmemenge (r) mit Sollwert 16◦C und 21◦C in den Nachbarräumen
36 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Sollwert 21◦C (l) und 16◦C (r)
37 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Sollwert 21◦C (l) und 16◦C (r)
38 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Sollwert 21◦C (l) und 16◦C (r)
39 Modell: I122_I120.mdl
40 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge ohne Absenkung des Soll- wertes
41 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Absenkung des Soll- wertes
42 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge ohne Absenkung des Soll- wertes
43 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Absenkung des Soll- wertes
44 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge ohne Absenkung des Soll- wertes in I122
45 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Absenkung des Soll- wertes
46 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge ohne Absenkung des Soll- wertes
47 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge mit Absenkung des Soll- wertes
48 Elvis-Bild: Belegungsplan
49 Elvis-Bild Kalender
50 Ablaufdiagramm Teil 1
51 Ablaufdiagramm Teil 2
52 Ablaufdiagramm Teil 3
53 Ablaufdiagramm Teil 4
54 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge Mai 2006
55 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge Ende Dezember 2005
56 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge bei geö netem Fenster in I122 am 16.01.2006
57 Temperaturverlauf und verbrauchte Wärmemenge bei geö netem Fenster in I123 am 22.03.2006
58 Temperaturverlauf des Reglers und der Vergleichswerte im Februar 2006
1 Einleitung
Im Zentrum für Informatik und Medientechnologien (ZIMT) der Hochschule Bremen be nden sich zwei in der Bauweise gleiche Seminarräume (I122 und I123), die auf ähnliche Weise genutzt werden. Die Seminarräume besitzen zwei getrennte Heizkreisläufe mit jeweils einem Zähler für die Heizwärmemenge. Einer der Räume (I122) ist mit KNX/EIB-Komponenten für eine Einzelraum-Heizungsregelung, der andere (I123) ist mit den üblichen Thermosstatventilen ausgestattet. Mit Hilfe der Gebäudesystemtechnik wird der Raum I122 auf 21◦C geregelt. Wenn ein oder mehrere Fenster geö net sind, wird die Solltemperatur auf 18◦C heruntergesetzt. In den ersten drei Jahren wurde dadurch 50% weniger Energie benötigt als in Raum I123.
Nun sollen weitere Einsparungen dadurch erzielt werden, dass der Raum nur beheizt wird, wenn er auch belegt ist. Über eine Benutzerober äche kann man den Stundenplan bzw. Sonderbelegungen eingeben, was eine zyklische Abfrage und somit eine Absenkung des Sollwertes der Regelung zur Folge hat.
Der Raum I122 ist mit einem Raumtemperaturregler, mehreren Temperatursensoren und Stellventilen für die Heizung ausgestattet. Die Temperatursensoren be nden sich am Beamerhalter, 1,85m über dem Boden an der Wand zu I123 (mit Styropor abgedichtet) und 6cm über dem Boden an der Fensterwand. Die Werte der Sensoren und die ver- brauchten Wärmemengen werden alle fünf Minuten erfasst und gesichert. Später wird noch ein Präsenzmelder installiert, der zusätzlich die bewegungsabhängige Raumheizung unterstützen soll.
Über ein Modell des Raumes I122 sollen nun mögliche Energieeinsparungen abgeschätzt werden. Fälschlicherweise ist auch der Heizkreislauf des Raumes I120 mit an den Wärme- zähler von I122 angeschlossen worden. Durch Einbinden des Raumes I120 in das Modell soll auch hier abgeschätzt werden, wie sich die verbrauchte Wärmemenge auf beide Räume aufteilen läÿt.
2 EIB/KNX
Der European Installation Bus (EIB) wird von der internationalen European Installation Bus Association (EIBA) als weltweit standardisiertes System verbreitet und gefördert. Die EIBA wurde am 8. Mai 1990 als Zusammenschluss von 15 europäischen Herstellern der Branche Gebäudesystemtechnik gegründet und hat ihren Sitz in Brüssel. Seit 2002 hat man den Übergang zu einer weiteren Dachorganisation gestartet, der Konnex Association (KNX). Dazu haben sich die Organisationen EIBA, European Home System (EHS), BatiBUS und andere zusammengeschlossen, mit dem Ziel ein universelles Bussystem zu scha en. KNX/EIB ist heute der einzige Bus, der die EN 50090 Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG) erfüllt. 4 11
Der KNX/EIB ist eine Zweidrahtleitung, die zusätzlich auch die Funktion der Spannungs- versorgung für die Busteilnehmer übernimmt, was eine einfache Verdrahtung zum Vorteil hat.
An dem Bus liegt eine Spannung von 24V DC, die von einer Spannungversorgung gespeist wird, so dass auch bei Ausfall eines Teilnehmers die Spannung erhalten bleibt. Eine Spannung von 24V ergibt ein 1 -Signal. Möchte ein Teilnehmer eine 0 senden, fällt die Spannung kurz ab. Eine Drossel im Teilnehmer überhöht darauf die Spannung. Nach 104µs ist die Spannung wieder auf 24V zurückgesetzt. Dieses ermöglicht eine Übertragungsrate von 9600 Baud. 11 12
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Zeitlicher Verlauf zwischen dem Low und High Signal des EIB
Beim KNX/EIB gibt es keine zentrale CPU, die die Kommunikation verwaltet oder Berech- nungen anstellt. Die Telegramme werden nach dem CSMA/CA-Verfahren (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidande) gesendet. Jeder Teilnehmer, der ein Telegramm senden möchte, horcht auf den Bus, ob gesendet wird. Wenn keiner sendet, beginnen alle Teilnehmer gleichzeitig mit der Übertragung ihres Telegrammes. Der Teilnehmer mit der höchsten Priorität setzt sich durch und sendet sein Telegramm. Danach wiederholt sich der Vorgang bis alle Teilnehmer gesendet haben. Wenn zwei Teilnehmer die gleiche Priorität haben, entscheidet die physikalische Adresse (s.u.) des Teilnehmers, wer Vorrang hat. Es setzt sich das Telegramm am Bus durch, welches die meisten Nullen am Anfang hat. 11
Die Telegramme bestehen aus 96 bis zu 208 Zeichen. Das EIB-Telegramm ist wie folgt aufgebaut 13 12:
- Kontrollbyte (1 Byte), bestehend aus zwei Präambelbits (zwei Nullen), zwei Prio- ritätsbits, einem High-Bit, einem Wiederholungsbit und zwei weiteren festgelegten Bits (Null und Eins)
-Quelladresse (2 Byte), im ersten Byte der Bereich und die Linie, im zweiten Byte die Teilnehmernummer (s.u.)
-Zieladresse (2 Byte), im ersten Byte die Haupt- und Mittelgruppe, im zweiten Byte die Untergruppe (s.u.)
-Routingzähler und Länge der Daten (1 Byte), der Routingzähler verhindert, dass Telegramme durch eine fehlerhafte Verdrahtung im Kreis gesendet werden
-Daten (2-8 Bytes)
-Paritätsbyte (1 Byte)
-Pause (1 Byte)
-Empfangsbestätigung (1 Byte) des Empfängers
- Pause (1 Byte)
Damit unterschiedliche Geräte verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können, wurde der EIS (European Interworking Standard) entwickelt. Für verschiedene Verwendungen der Telegramme wurden Typen festgelegt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: 11
Jedem Teilnehmer wird eine physikalische Adresse zugeordnet. Dadurch kann der Teilnehmer genau identi ziert werden. Die physikalische Adresse setzt sich aus dem Bereich (1-15), der Linie (1-15) und dem Teilnehmer (1-255) zusammen, z.B. 1.1.1 . Diese Anordnung ermöglicht auch eine leichtere Einteilung der Teilnehmer auf Räume im Gebäude und läÿt diese leichter wieder nden.
Die Gruppenadressen sind ebenfalls dreigeteilt. Es gibt Hauptgruppen (0-15), Mit- telgruppen (0-7) und Untergruppen (0-255), z.B. 0/0/255. In den Gruppen sind die Kommunikationsobjekte der Teilnehmer verknüpft. Jeder Teilnehmer horcht auf die Gruppenadressen, mit denen die Kommunikationsobjekte verknüpft sind.
2.1 Software
Es wurde folgende Software verwendet:
2.1.1 ETS2
Für die Planung, Projektierung und Inbetriebnahme des EIB wird die Software ETS2 (V 1.3a) benutzt. Die ETS2 ist in verschiedene Module aufgeteilt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Module der ETS2
Aus Gründen der Übersicht wird hier nur auf die wichtigsten Funktionen der Module Projektierung und Inbetriebnahme/Test eingegangen, die im Rahmen dieser Diplomarbeit verwendet wurden.
2.1.1.1 Projektierung
Das ETS2-Modul Projektierung ermöglicht, ausgehend von der Gebäudeplanung, die Festlegung der Projektstruktur, die Einstellung der Gerätepa- rameter und die Festlegung der funktionalen Verknüpfungen zwischen den EIB-Geräten. 14
Die Geräte werden den Bereichen und Linien zugeordnet und bekommen automatisch ihre physikalische Adresse. Anschlieÿend können die Gruppenadressen den Kommunikationsobjekten der Geräte zugewiesen werden.
Die Zuordnungen können in verschiedenen Ansichten (Bustopologie-, Gruppenadressen-, Geräte-, Gewerkeansicht) angezeigt werden. Diese Listen informieren über den Typ und die Parametrierung der Busgeräte und zeigen die funktionalen Beziehungen zwischen den Busgeräten innerhalb eines ganzen EIB-Systems. 14
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Projektierung der ETS2 in der Gebäudeansicht
2.1.1.2 Inbetriebnahme/Test
Das ETS2-Modul Inbetriebnahme/Test dient zur Inbetriebnahme einer EIB-Installation. Zunächst werden die Geräte mit ihren physikalischen Adressen programmiert, damit anschlieÿend die Gruppenzuordnungen und die Parameter der Geräte hochgeladen werden können. Auch hier gibt es die gleichen Ansichten wie bei der Projektierung zur Anzeige. 14
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: Inbetriebnahme der ETS2 in der Gruppenansicht
Im Modul Inbetriebnahme/Test lassen sich für Tests die Telegramme aufzeichnen (Menü: Test > Telegramme ), die über den EIB gesendet werden. Die Inhalte der Telegramme werden nach der Aufzeichnung übersichtlich dargestellt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 5: Inbetriebnahme der ETS2, Telegrammaufzeichnung
2.1.2 Elvis
Die Elvis-Software der IT-GmbH (Version 2.4) ist ein Visualisierungsprogramm für Gebäudesystemtechnik. Es kann direkt über die serielle Schnittstelle mit dem EIB kommunizieren. Elvis lässt sich in drei Hauptprogramme teilen:
- der Prozessserver
-die Bedienstation
- die Projektierung
Zusätzlich gibt es noch den Debugger und die Administrations-Konsole, auf die an dieser Stelle nicht genauer eingegangen wird.
2.1.2.1 Der Elvis-Prozessserver
Der Prozessserver ist das Zentral-Modul von Elvis. Er ist die Schnittstelle zum EIB, über den er ein Prozessabbild (aktuelle Werte des Prozesses) erstellt. In Programmen kann der Prozessserver die Daten des Prozesses weiterverarbeiten. Zusätzlich kann der Prozessserver Zeitprogramme ausführen, Aufzeichnungen erstellen und Meldungen absetzen. Die Daten stellt er dann der Bedienstation zur Verfügung und/oder speichert diese in einer Datenbank ab. 10
2.1.2.2 Die Bedienstation
Die Bedienstation ist die graphische Benutzerober äche (GUI) von Elvis. Es können der Anlagenzustand und seine Veränderungen angezeigt wer- den. 10
2.1.2.3 Die Projektierung
In der Projektierung wird die Visualisierung für die Bedienstation und die Funktionen des Prozessservers erstellt. Beim Starten der Projektierung ö net sich der Projektexplorer.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6: Projektexplorer der Elvis-Projektierung
Für die Bedienstation können sog. Seiten erstellt werden. Diese können miteinander verlinkt werden, so dass man mit einem Mausklick in eine andere Seite wechseln kann. Im Gra keditor werden die Seiten bearbeitet. Es können Kontrolelemente wie z.B. Textaus- gabebausteine, Button oder Diagramme eingefügt werden. Jedem Kontrollelement kann ein Datenpunkt (s.u.) zugeordnet werden. Das Kontrollelement zeigt dann den Zustand des Datenpunktes an (z.B. Temperaturwert) oder steuert diesen (z.B. Ein-/Ausschalten).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 7: Eigenschaften eines Kontrollelementes
Über einen Rechtsklick auf die Seite gelangt man in die lokale Ereignisverarbeitung. Hier können Programme hinterlegt werden, die bei Ereignissen wie Ö nen und Schlieÿen der Seite ausgeführt werden. Des Weiteren werden hier Programme hinterlegt, die beim Klick auf ein Kontrollelement ausgeführt werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 8: Ereignisverarbeitung der Seite Belegungsplan
In der Projektierung werden auch die Funktionen des Prozessservers eingestellt. Zum Pro- zessserver gehören die Datenpunkte, die zum einen die Gruppenadressen in der ETS2 repräsentieren, zum anderen aber auch die Funktion von globalen Variablen übernehmen können.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 9: Übersicht über die Datenpunkte
Die wichtigsten Eigenschaften von Datenpunkten sind 10:
- der Name:
Die Datenpunkte werden in der Programmierung und in der Zuordnung zu Kontrollelementen über den Namen angesprochen.
-der Typ:
er Typ eines Datenpunktes entspricht dem Datentyp.
- die Adresse:
Wenn der Datenpunkt eine Gruppe repräsentieren soll, muss ihm die Gruppenadresse zugewiesen werden.
-die Abfrage:
Datenpunkte mit Gruppenadressen müssen diese abfragen, der Zeitpunkt der Abfrage (Zyklisch, bei Hochlauf, bei Bedarf ) wird hier angegeben.
-der Aktualwert:
Der Aktualwert entspricht dem Istwert des Datenpunktes.
-der Nominalwert:
Der Nominalwert entspricht dem Sollwert des Datenpunktes.
Den Datenpunkten können Programme (auch Formel genannt) hinterlegt werden, die in der Programmiersprache Basic implementiert werden. Da Elvis objektorientiert programmiert ist, müssen die Abfragen der Datenpunkte entspechend gestaltet werden. Ein Zugri auf ein Akutalwert wird folgendermaÿen ausgeführt:
@(Stundenplan_Datum_von).ActualValue
Wichtig ist das @-Zeichen. Der Prozessserver merkt sich dieses Zeichen beim Hochlauf. Wenn sich der Datenpunkt im Wert ändert, führt der Prozessserver die Programme aus, in denen sich ein Aufruf des Datenpunktes mit dem @-Zeichen be ndet.
Eine Besonderheit sind die Timer. Ein Datenpunkt kann als Timer verwendet werden, wenn die Adressbezeichnung mit dem Wort Timer beginnt. Die Verzögerungszeit wird in Sekunden angegeben. Ein Timer wird ausgeführt, wenn die Zeit auf 0s heruntergelaufen ist. Während des Ablaufes des Timerprogrammes muss der Timer neu auf seine Verzöge- rungszeit gesetzt werden. Auch während des Hochlaufes des Prozessservers muss der Timer gesetzt werden. Dies geschieht im Global Skript. Im Global Skript werden Programme auf- geführt, die z.B. während des Hochlaufens oder Beendens des Prozessservers ausgeführt werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 10: Setzen der Timer im Global Skript
2.1.2.4 Anwendungsbeispiele
1. Übernahme einer Gruppenadresse
Es kommt immer wieder vor, dass das Projekt in der ETS2 geändert werden muss, weil es sich an der Hochschule in ständiger Weiterentwicklung be ndet. Es müssen Gruppenzuordnungen geändert oder neue Gruppen erstellt werden. Anhand eines im Projekt nachträglich eingefügten Raumtemperaturreglers, der als Temperaturfühler dienen soll, lässt sich erklären, welche Schritte ausgeführt werden müssen, um auch Elvis zu aktualisieren.
Der Raumtemperaturregler be ndet sich in Raum I120 hinter einem Schrank an der Wand zu Raum I122. Er war bereits installiert, wurde jedoch nicht genutzt. Er soll nun in das ETS2-Projekt eingebunden werden, um den Ein uss der Räume zueinan- der bezüglich der Temperaturen zu messen. Dazu müssen eine neue Untergruppe im Projekt, ein entsprechender Datenpunkt im Elvis-Prozessserver, eine Anzeige auf der Bedienstation und eine regelmäÿige Datensicherung der Temperatur angelegt werden. In der ETS2-Projektierung wird die neue Gruppenadresse 0/7/9 mit der Be- zeichnung Raumtemp.regler Wand I120/122 angelegt. Die Bezeichnung sollte so gewählt werden, dass sie später auch der Name des Datenpunktes sein kann. Dieser Gruppenadresse wird nun das Objekt sechs des Raumtemperaturreglers Istwert-Temperatur zugewiesen. In der ETS2-Inbetriebnahme muss der Regler nur noch auf diese Gruppenadresse programmiert werden.
Als nächstes muss man die Gruppenadresse in eine csv-Datei exportieren. Ist Elvis nach der ETS2-Sofware auf dem Rechner installiert worden, stellt es in der ETS2- Projektierung einen zusätzlichen Menüpunkt Erweiterungen > Export nach Elvis zur Verfügung. Bevor man jedoch diesen Befehl ausführt, muss man die zu exportierenden Datenpunkte markieren. Möchte man alle Datenpunkte exportieren, markiert man einfach den höchsten Knotenpunkt. Es erscheint folgendes Fenster:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 11: Export nach Elvis
An dieser Stelle müssen keine weiteren Einstellungen mehr gemacht werden. Wenn beim Export der zukünftige Datenpunkttyp nicht bestimmbar ist, erscheint eine Meldung zur entsprechenden Auswahl, wie es hier der Fall ist:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 12: Export nach Elvis - Bestimmung des Datenpunkttyps
Die erstellte csv-Datei kann nun in der Elvis-Projektierung importiert werden. Hierzu ö net man die Datenpunktübersicht. Es erscheint der Menüpunkt Datei > Daten importieren... im Hauptmenü. Führt man diesen Befehl aus und bestätigt die folgenden Fenster, so erscheint in der letzten Zeile der Datenpunktübersicht der neue Datenpunkt. Damit die Anzeige später aktualisiert wird, muss der Zeitpunkt der Abfrage gewählt werden. In diesem Beispiel wird die Abfrage Zyklisch eingestellt, der Wert des Datenpunktes wird somit regelmäÿig über den EIB abgefragt. Die Gruppenadresse ist nun als Datenpunkt erstellt worden und kann in der Bediensta- tion eingebunden werden.
Die Anzeige soll über einen einfachen Textausgabebaustein in der Seite Start angezeigt werden. Nachdem dieser an der gewünschten Stelle in der Seite ein- gefügt worden ist, wechselt man wieder zurück zur Datenpunktübersicht. Mit drag&drop kann der Datenpunkt auf den Textausgabebaustein gezogen werden und die Zuordnung ist erstellt. Der Textausgabebaustein zeigt die Temperaturen des Raumtemperaturreglers an.
Die Temperaturen sollen nun wie die anderen Messwerte auch alle fünf Minuten abgespeichert werden. Das Programm des Datenpunktes WZ_save_delay_timer ist bereits für die Datensicherung implementiert, es müssen nur noch die entprechenden Einträge für den neuen Datenpunkt erstellt werden. Die Daten werden dann in der Datei WZxxxx.csv abgespeichert.
Zum Abschluss müssen die Elvis-Bedienstation und der Prozessserver neu gestartet werden, um die Änderungen zu übernehmen.
2. ActiveX Elemente in Elvis zur Verfügung stellen
In der Elvis-Bedienstation wird das ActiveX-Element Kalender-Steuerelement 11.0 verwendet (Seite: Kalender ). Dieses musste zuvor in Windows eingebunden werden, damit es in Elvis zur Verfügung steht.
Das Kalendersteuerelement kann in Form der Datei mscal.ocx aus dem Internet her- untergeladen werden. 1Die Datei muss in das Verzeichnis c:\Windows\System32 kopiert werden. Zuletzt wird der Befehl regsvr32 mscal.ocx unter Start > Aus- führen ausgeführt und damit die Datei in Windows registriert. Anschlieÿend wird das Steuerelement in der Projektierung der Bedienstation in das Bild Kalender eingebunden (s.a. Abs. 5.1.2).
2.2 Hardware
In diesem Abschnitt soll nur auf die Hardware eingegangen werden, die für die weitere Bear- beitung entscheidend ist. Zu dieser Hardware gehören: Raumtemperaturregler von Siemens, Präsenzmelder von Busch-Jäger und ein EIB-Gateway-MBus von Schlaps & Partner.
2.2.1 Raumtemperaturregler
In Raum I122 wird der Raumtemperaturregler UP 250 der Firma Siemens verwendet.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 13: Siemens Raumtemperaturregler UP250
Der Raumtemperaturregler kann als Zweipunkt- oder PI-Regler benutzt werden. Er kann die Temperatur sowohl durch Heizung als auch durch Kühlung regeln, indem er nach einem Soll-/Ist-Wert-Vergleich die Stellgröÿe in Prozent bzw. als Ein-/Aus-Signal ausgibt. Die Stellgröÿe wird im Datenformat EIS 6 auf den EIB gesendet.
In diesem Projekt wird der Regler als PI-Regler verwendet, der die Stellgröÿe an die elektro- motorischen Stellantriebe der Heizungsventile (Firma Heimeier) weitergibt. Die Parameter des Reglers können selbst de niert oder es kann eine Vorgabe für die entsprechende Hei- zungsart (Warmwasserheizung, Fussbodenheizung usw.) eingestellt werden. Für die Ver- stärkung wird nicht ein Faktor sondern die Temperaturdi erenz eingegeben, ab der die Stellgröÿe 100% ausgegeben werden soll (Proportionalbereich). Die Nachstellzeit wird in Minuten eingegeben. Es wurden die Einstellungen für eine Warmwasserheizung gewählt:
Proportionalbereich: 5K
Nachstellzeit: 150min
Innerhalb dieses Projektes werden vier verschiedene Betriebsarten des Raumtemperatur- reglers benutzt. Für jede Betriebsart kann ein eigener Sollwert parametriert werden 17:
- Komfort-Betrieb:
Im Komfort-Betrieb wird die Raumtemperatur auf den Basis-Sollwert geregelt. Zu- sätzlich kann der Basis-Sollwert über den Drehknopf um bis zu ±5K verschoben werden.
- Standby-Betrieb
Im Standby-Betrieb wird der Basis-Sollwert um einen geringen Wert (bis zu 5 K) abgesenkt. Dies verringert die Heizkosten, wenn in einem kurzen Zeitraum von wenigen Stunden niemand im Raum ist, und gewährleistet eine schnelles wieder Aufheizen, weil keine groÿen Temperaturunterschiede überwunden werden müssen.
-Nacht-Betrieb
Der Nacht-Betrieb eignet sich für eine gröÿere Absenkung des Basis-Sollwertes über einen längeren Zeitraum (z.B. über Nacht, Wochenende).
-Frostschutzbetrieb
Im Frostschutzbetrieb wird die Heizung praktisch ausgeschaltet, lediglich die Regelung auf einen sehr geringen Basis-Sollwert von z.B. 7◦C soll ein Einfrieren der Leitungen verhindern.
Durch LEDs wird angezeigt, in welcher Betriebsart sich der Raumtemperaturregler be ndet.
Von Auÿen kann man über einen Präsenztaster am Regler zwischen den Betriebsarten wechseln. Der Präsenztaster wechselt zwischen dem Komfort-Betrieb und dem Standby- Betrieb. Vom Nacht-Betrieb kann man mit dem Taster in den vorher eingestellten Betrieb (Komfort- bzw. Standby-) schalten. In den Frostschutzbetrieb kommt man über den Taster nicht. Für den Wechsel über den Bus steht ein Kommunikationsobjekt zur Verfügung.
2.2.2 Präsenzmelder
In Raum I122 ist ein Präsenzmelder (Präsenz EIB 6131-74-101) von Busch-Jäger installiert. Er be ndet sich an der Decke in der Mitte des Raumes, so dass ein groÿer Bereich des Raumes, jedoch nicht der ganze Raum, von dem Präsenzmelder abgedeckt ist. Über den EIB läÿt sich der Präsenzmelder ansprechen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 14: Präsenzmelder von Busch-Jäger
Der Präsenzmelder stellt das Kommunikationsobjekt Bewegung HKL (Heizung Klima Lüftung) zur Verfügung. Über dieses Objekt wird ein Ein-Telegramm an den Bus gesendet, wenn sich jemand im Raum be ndet. Damit der Sollwert der Heizung nicht schon nach nur einer einzigen Bewegung hochgestuft wird, kann man über den Parameter Einschalt- verzögerung einen Zeitraum angeben, in dem mehrere Bewegungen statt nden müssen. Erst dann wird das Ein-Telegramm gesendet. Ein weiterer Parameter, die Ausschaltver- zögerung , gibt den Zeitraum an, über den der Sollwert noch erhalten bleibt. So wird ein Auskühlen des Raumes bei kurzzeitigem Verlassen verhindert. Für beide Verzögerungen können verschiedene Zeiträume eingetellt werden, die mit einem Faktor multipliziert wer- den.
2.2.3 EIBGW-MBus
Die verbrauchte Heizwärmemenge wird von Heizwärmezählern gemessen. Diese lassen sich an einem MBus anschliessen. Um Messwerte über den EIB auslesen zu können, benötigt man eine Schnittstelle, das EIB-Gateway-MBus (EIBGW-MBus) von Schlaps & Partner.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 15: EIB-Gateway-MBus
Das EIBGW-MBus ist an den EIB und über den MBus an beide Wärmezähler angeschlossen. Es kann über die Software EIBDoktor programmiert werden. Die Hochschule besitzt aus Kostengründen eine in der Funktion eingeschränkte Version, die nicht direkt mit dem Gateway kommunizieren kann. Mit der Hochschulversion kann eine tel-Datei erstellt werden, die die Kon gurationsdaten in Form von EIB-Telegrammen beinhaltet. Zum Senden der Telegramme steht der Menüpunkt Test > Telegramme zur Verfügung. Hier kann die tel-Datei ausgewählt und der Inhalt gesendet werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 16: EIB-Doktor - Parametrierung des EIBGW-MBus
Der Wärmezähler von Raum I123 hat die MBus-Adresse 111, der Wärmezähler von Raum I122 hat die MBus-Adresse 112. Den einzelnen Messwerten (Wärmemenge, Vorlauf-, Rücklauftemperatur, Di erenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemp., Heizwasserdurch uss, Heizwasservolumen) werden neben dem Datenformat Gruppenadressen zugeordnet. Es kann zusätzlich eingestellt werden, ob die einzelnen Gruppen ihren Wert regelmäÿig senden (Polling) oder ob der Wert nur auf Anfrage gesendet werden soll (Polling=0). Bei Anfrage wird der Messwert sofort über den MBus geholt und über den EIB gesendet.
Die Messwerte sollen über Elvis zyklisch (jede Minute) abgefragt und im 5-Minuten-Takt abgespeichert werden. Bei der zyklischen Abfrage kam es jedoch immer wieder zu Problemen. Die Werte wurden entweder gar nicht oder nur sporadisch empfangen, so dass in den abgespeicherten Daten immer wieder Lücken auftauchten. Auch konnten die Werte zum Teil nicht über die ETS2 abgefragt werden.
In Versuchen mit ausgeschaltetem Prozessserver wurde festgestellt, dass die Werte über die ETS2 abgefragt werden konnten. Das Gateway muss also bei der gleichzeitigen Abfrage der insgesamt zwölf Messwerte überfordert sein. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die Abfrage der Messwerte der beiden Heizwärmezähler und die Abfrage der sonstigen Wer- te (Temperaturen, Heizungsventilstellung usw.) in verschiedenen Zyklen statt nden. Der Heizwärmezähler des Heizkreislaufes von Raum I123 wird im 2-Minuten-Takt abgefragt, der von I122/I120 im 3,5-Minuten-Takt und die sonstigen Werte alle 1,5 Minuten. So ist die Buslast auf einen gröÿeren Zeitraum verteilt. Die Zykluszeiten sind so gewählt wor- den, dass der Start der Zyklen nicht zu oft gleichzeitig geschieht. Es tre en sich jeweils zwei Zyklen alle sechs, 10,5 bzw. 14 Minuten. Eine andere Möglichkeit, z.B. die Zyklen nacheinander zu starten, gibt es nicht.
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- Quote paper
- Christian Eder (Author), 2006, Optimierte nutzungsabhängige Raumheizung durch Gebäudesystemtechnik, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/62729
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