Thomas Hansemann
Christof Hübner
Gebäudeautomation
Kommunikationssysteme mit EIB/KNX, LON und BACnet
4., neu bearbeitete Auflage
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© 2021 Carl Hanser Verlag München
Internet: www.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Dipl.-Ing. Natalia Silakova-Herzberg
Herstellung: Anne Kurth
Coverrealisierung: MCP ((Punkt)) Susanne Kraus GbR, Holzkirchen/Max Kostopoulos
Coverkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Print-ISBN 978-3-446-46286-1
E-Book-ISBN 978-3-446-46357-8
E-Pub-ISBN 978-3-446-46843-6
| Vorwort zur 4. Auflage |
In unserer modernen Industriegesellschaft werden immer mehr Abläufe und Prozesse automatisiert. Auch in Wohn- und Zweckgebäuden steigt weltweit der Grad der Automatisierung ständig an, weil sich die Bewohner und Betreiber immer mehr Komfort, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wünschen.
Die Gebäudeautomation hat sich dabei in den letzten Jahren beständig weiterentwickelt und bietet kundengerechte Lösungen für alle Arten von Gebäuden. Die hier eingesetzten Sensoren, Aktoren, Steuer- und Regelgeräte sowie Visualisierungen benötigen zur Abwicklung teils sehr komplexer Funktionen geeignete industrielle Kommunikationssysteme für den Datenaustausch untereinander und ggf. zu externen Systemen. Hierbei kommen insbesondere (Gebäude-)Feldbusse und Computernetze zum Einsatz.
Dieses Buch liefert neben einer Einführung in die Gebäudeautomation und die Gebäudesystemtechnik auch detaillierte Einblicke in folgende Themengebiete:
Einsatz der DDC-Automationsgeräte und Energiemanagementfunktionen
Grundlagen der industriellen Kommunikationstechnik
Europäischer Installationsbus (KNX)
Local Operating Network (LON)
TCP/IP-Computernetze und das Kommunikationsprotokoll BACnet.
Für die konstruktiven Rückmeldungen zu den ersten drei Auflagen bedanken wir uns bei allen Leserinnen und Lesern sehr herzlich. So konnten wir auch erfahren, dass unser Buch auch weiterhin an vielen Schulen, Berufsschulen, Fachhochschulen und Universitäten seinen Einsatz findet. Hierüber haben wir uns sehr gefreut. In der vorliegenden 4. Auflage wurden die Begrifflichkeiten an die aktuellen Normen angepasst und aktualisiert sowie eine Ergänzung zur Weiterentwicklung von BACnet in Kapitel 5 vorgenommen.
Auf der Internetseite plus.hanser-fachbuch.de stehen die Lösungen der Übungsaufgaben zum Herunterladen bereit.
Mannheim, im Oktober 2020 |
Thomas Hansemann |
Titelei
Impressum
Inhalt
1 Einführung in die Gebäudeautomation
1.1 Bedeutung der Gebäudeautomation
1.1.1 Automatisierungsfunktionen im privaten Wohnungsbau
1.1.2 Automatisierungssysteme in Zweckbauten
1.2 Gebäudeautomation vs. Gebäudesystemtechnik
1.2.1 Gewerke in der Gebäudeautomation
1.2.2 Gewerke in der Gebäudesystemtechnik
1.3 Strukturen
1.3.1 Hierarchische Struktur in der Gebäudeautomation
1.3.2 Hierarchische Struktur in der Gebäudesystemtechnik
1.4 Einsatz der DDC-Automationsgeräte
1.4.1 Grundfunktionen der Gebäudeautomation
1.4.2 Automationsschema
1.4.3 Funktionen innerhalb von Lüftungsanlagen
1.4.4 Liefer- und Leistungsumfang
1.5 Energiemanagementfunktionen
1.5.1 Amortisationszeit
1.5.2 Energiemanagementfunktionen auf der Automationsebene
1.5.3 Energiemanagementfunktionen auf der Managementebene
1.6 Komfort- und Energiemanagementfunktionen in der Raumautomation
1.7 Genormte Bussysteme und Netze in der Gebäudeautomation
1.7.1 Anforderungen
1.7.2 Einsatzgebiete
1.7.3 Stand der Normung
1.8 Übungsaufgaben
1.9 Literatur
2 Grundlagen der industriellen Kommunikationstechnik
2.1 Industrielle Kommunikation
2.1.1 Kommunikation über Feldbusse
2.1.2 Kommunikation über Computernetze
2.2 Digitale Datenübertragung
2.2.1 Grundbegriffe
2.2.2 Digitales Datenübertragungssystem
2.2.3 Quellencodierung/-decodierung
2.2.4 Kanalcodierung/-decodierung
2.2.5 Leitungscodierung/-decodierung
2.3 Kommunikation gemäß des ISO/OSI-Referenzmodells
2.3.1 Datenübertragung und Kommunikation
2.3.2 Regeln zum Ablauf einer Kommunikation
2.3.3 Die Schichten des ISO/OSI-Referenzmodells
2.4 Feldbus- und Netztopologien
2.5 Kanalzugriffsverfahren
2.5.1 Kanalzugriff nach Zuteilung
2.5.2 Kanalzugriff nach Bedarf
2.6 Übungsaufgaben
2.7 Literatur
3 Der Europäische Installationsbus KNX
3.1 Einführende Übersicht
3.1.1 Was ist KNX?
3.1.2 Historie des KNX
3.1.3 Der Nutzen von KNX
3.1.4 Motivation für die Beschäftigung mit dem KNX
3.2 Konventionelle Elektroinstallationstechnik
3.2.1 Sicherheitshinweise
3.2.2 Aufgabenstellung: Treppenhaus- und Flurbeleuchtung
3.2.3 Ausschaltung
3.2.4 Wechselschaltung
3.2.5 Kreuzschaltung
3.3 Überblick über den KNX
3.4 Übertragungsmedien und Eigenschaften von KNX.TP
3.4.1 Übertragungsmedien
3.4.2 Kriterien für die Auswahl des Übertragungsmediums
3.4.3 Eigenschaften von KNX.TP
3.5 Busgeräte
3.5.1 Typen und Ausführungsformen
3.5.2 Häufig eingesetzte Busgeräte
3.6 Topologie
3.6.1 Begriffsdefinition
3.6.2 Teilnehmer, Linien, Bereiche
3.6.3 Spannungsversorgungen
3.6.4 Koppler
3.6.5 Installationsrichtlinien
3.6.6 Blockschaltbilder und genormte Gerätesymbole
3.7 Teilnehmeradressierung
3.7.1 Physikalische Adressen
3.7.2 Gruppenadressen (logische Adressen)
3.7.3 Zieladressbit (Adresstyp)
3.8 Kommunikationsobjekte
3.8.1 Begriffsdefinition
3.8.2 Eigenschaften von Kommunikationsobjekten
3.8.3 Kommunikationsobjekte von Sensorapplikationen
3.8.4 Kommunikationsobjekte von Aktorapplikationen
3.8.5 Zuordnung von Kommunikationsobjekten zu Gruppenadressen
3.9 Nutzdaten
3.9.1 Aufruf von Diensten der Anwendungsschicht
3.9.2 EIB Interworking Standard (EIS)
3.9.3 Länge der Nutzdaten
3.10 Kommunikationsablauf
3.10.1 Telegrammarten
3.10.2 Struktur eines Standarddatentelegramms
3.10.3 Universal Asynchronous Receive Transmit (UART)
3.10.4 Busarbitrierung
3.10.5 Weiterleitung von Datentelegrammen
3.10.6 Datensicherung
3.10.7 Bestätigungstelegramme
3.10.8 Zeitlicher Ablauf der Kommunikation
3.11 Zusammenfassung der Telegrammstrukturen
3.11.1 Standarddatentelegramm
3.11.2 Bestätigungstelegramm
3.12 Hardware
3.12.1 „Äußere“ Hardware
3.12.2 „Innere“ Hardware
3.13 Software
3.13.1 Überblick
3.13.2 Softwarekomponenten eines Kompaktgeräts
3.13.3 Softwarekomponenten eines modularen Geräts
3.13.4 Systemsoftware
3.13.5 Anwendungsprogramme
3.13.6 Engineering Tool Software (ETS 5)
3.14 Schulungsanlage
3.15 Übungsprojekt Lichtsteuerung
3.15.1 Kundenauftrag
3.15.2 Benötigte Geräte
3.16 Projektierung mit der ETS 5
3.16.1 Vorüberlegungen
3.16.2 Starten der ETS 5
3.16.3 Neues Projekt anlegen
3.16.4 Produktdaten importieren
3.16.5 Bereiche und Linien definieren, Geräte einfügen
3.16.6 Geräteparameter einstellen
3.16.7 Gruppenadressen anlegen
3.16.8 Kommunikationsobjekte den Gruppenadressen zuordnen
3.17 Inbetriebnahme
3.17.1 Hardwareaufbau
3.17.2 Programmierung der Geräte
3.17.3 Test der Lichtsteuerung
3.17.4 Diagnose/Busmonitoring
3.18 Trends im Umfeld des KNX
3.18.1 Touchscreens
3.18.2 Integration der Gebäudesystemtechnik in IP-Netze
3.19 Übungsaufgaben
3.20 Literatur
4 Gebäudeautomation mit LonWorks
4.1 Technologischer Wandel in der Gebäudeautomation
4.2 Nutzen der LonWorks-Technologie
4.2.1 Einsatz in der Gebäudesystemtechnik
4.2.2 Einsatz der LON-Technik auf der Automationsebene
4.3 Historie der LonWorks-Technologie
4.3.1 Einsatzgebiete der LonWorks-Technologie
4.3.2 Organisationseinheiten
4.3.3 Normung
4.4 Grundlagen der LonWorks-Technologie
4.4.1 Elemente der LonWorks-Technologie
4.4.2 Aufbau und Funktionsweise eines LON-Knotens
4.5 Informationsübertragung zwischen LON-Geräten
4.5.1 Physikalische Netzstrukturen
4.5.2 Telegrammstruktur
4.5.3 Buszugriffsverfahren und Signalcodierung
4.5.4 Logische Netzwerkstrukturen mit Netzwerkvariablen
4.5.5 Interoperabilität von LON-Geräten
4.6 LonWorks-Tools
4.6.1 Entwicklerwerkzeuge LonBuilder und NodeBuilder
4.6.2 Inbetriebnahmewerkzeuge
4.7 Systemstrukturen der LonWorks- Technologie
4.7.1 Gebäudeautomationssystem mit LON
4.7.2 Web-Anbindung von LON-Netzen
4.8 Applikationsbeispiele
4.8.1 Lichtsteuerung über LON
4.8.2 Lichtsteuerung mit Panikschaltung über LON
4.9 Übungsaufgaben
4.10 Literatur
5 BACnet
5.1 Einführende Übersicht
5.1.1 Was ist BACnet?
5.1.2 BACnet-Organisationen
5.1.3 Einsatzgebiete
5.1.4 Grundkonzepte im Überblick
5.2 Bitübertragungsschicht und Sicherungsschicht
5.2.1 Master-Slave/Token-Passing
5.2.2 Point-to-Point-Verbindung
5.2.3 Ethernet
5.2.4 Attached Resource Computer Network (ARCNET)
5.2.5 LonTalk
5.3 Vermittlungsschicht
5.3.1 Aufgabe
5.3.2 Router
5.3.3 BACnet und das Internet Protocol (IP)
5.3.4 Transmission Control Protocol (TCP)
5.3.5 User Datagram Protocol (UDP)
5.3.6 Protokolle für die Zuordnung von MAC- und IP-Adressen
5.3.7 Vernetzung von BACnets über das Internet
5.4 Anwendungsschicht
5.4.1 Dateneinheit und Aufgaben
5.4.2 BACnet-Objektkonzept
5.4.3 Standardisierte Objekte
5.4.4 Dienste
5.4.5 Prozeduren
5.5 BACnet-Geräte und Interoperabilität
5.5.1 Interoperabilitätsbereiche (IOB) und -bausteine
5.5.2 Device-Profile
5.5.3 Protokollumsetzungsbestätigung und BTL-Zeichen
5.6 Gateways zu anderen Systemen
5.7 Weiterentwicklung von BACnet
5.8 Übungsaufgaben
5.9 Literatur
| 1 | Einführung in die Gebäudeautomation |