GEBÄUDE + KOMMUNIKATION

Planung von Raumautomation Teil 3: FunkTionsplanung In den ersten beiden Teilen dieses Artikels wurden die Nutzer­ anforderungen an die Raumautomation ermittelt und in erforderliche Raumfunktionen überführt. Basierend darauf wurde die genaue Art und Anzahl der Elemente wie Sensoren, Aktoren etc. ermittelt.

auF einen Blick EindEuTigE VorgabEn Damit bei der Inbetriebnahme richtig pro­ grammiert wird, muss man die gewünschten Funktionen eindeutig und detailliert vorgeben dokumEnTaTion inklusiVE Die hier beschriebene Vorgehensweise erhöht die Sicherheit der Planung und erzeugt gleichzeitig die Doku­ mentation Fortsetzung aus »de« 17.2014, S. 57

D

ieser letzte Teil befasst sich mit der Funktionsplanung: Welche Taste wirkt auf welche Aktoren? Welche Taste wirkt auf einen einzelnen Aktor und welche Taste löst eine Gruppenfunktion aus? Immerhin sind das genau die Vorteile der Raumautomation, d.h. die frei wählbare Verknüpfung zwischen Sensoren und Aktoren. Damit das Gewerk bei der Inbetriebnahme richtig programmiert wird, muss man die gewünschten Funktionen sauber vorgeben. Das hilft auch im späteren Service- oder Erweiterungsfall. Zunächst muss unterschieden werden, welche Objekte ein Sensor oder ein Aktor hat. Bei einem Taster ist jede Taste ein eigenes Objekt, also hat ein Taster mit vier Tasten vier unterschiedliche Objekte. Ein Kombisensor »Helligkeit und Präsenz« hat zwei unterschiedliche Objekte. Ein 8-fach-Aktor hat acht unterschiedliche Objekte, die sich individuell ansprechen lassen.

inFos bisher erschienen Teil 1: Ermittlung von Anforderungen und Raumfunktionen »de« 15 – 16.2014 ¬ S. 56 Teil 2: Mengenplanung »de« 17.2014 ¬ S. 57

52

Die Funktionsplanung erfolgt dadurch, dass zu jedem Element die verfügbaren Objekte aufgelistet werden. Dann ordnet man den Objekten frei definierbare Funktionsnamen zu. Soll eine Taste einen Aktor schalten, wird sowohl dem Objekt des Tasters als auch dem Objekt des Aktors derselbe Name zugeordnet. Erfahrene KNX-Programmierer kennen das in ähnlicher Form als Gruppenadresse. Wer mit KNX-Programmierung nicht erfahren ist, wird seine Funktion z. B. »Licht Wohnzimmer« nennen. Ein KNX-Programmierer nennt seine Funktion womöglich »2/4/1«. Welcher Name als Funktionsname dient, ist unerheblich. Wichtig ist, dass der Name eindeutig ist. Deshalb wird für den eigentlichen Funktionsnamen auch keine Empfehlung ausgesprochen. Manchmal macht es Sinn, die Funktion noch etwas genauer in Unterkategorien einzuteilen. Ist die gewählte Funktion eher eine Schalt- oder eine Dimmfunktion? Oder ist sie eher Teil einer Lichtszene? Sofern sinnvoll, kann man dies durch Angabe einer Unterfunktion ergänzen.

Das Vorgehen Alle Elemente werden in einer Funktionsliste (Tabelle) aufgenommen. In den ersten vier Spalten trägt man das Element ein, wie es bereits bei der Mengenplanung erfasst wur-

de. In der fünften Spalte können die Objekte des Elements eingetragen werden – je eine Zeile pro Objekt. In der sechsten Spalte trägt man den frei wählbaren Namen einer Funktion ein, wie er auch beliebig vielen anderen Elementen zugeordnet werden kann. Die Angabe zur Unterfunktion ist wie zuvor beschrieben optional. Soll ein Objekt eines Aktors auf mehrere Sensoren (Taster, Zustandsmelder, etc.) reagieren, so sind in der Spalte »Funktion« mehrere Funktionsnamen aufzulisten – im Detail alle Funktionsnamen, die bereits bei den Sensorobjekten vergeben wurden. Das entspricht den Möglichkeiten der Praxis: Ein Aktor kann grundsätzlich auf mehrere Sensoren eingelernt bzw. mehreren Sensoren zugeordnet werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit erhält jeder Funktionsname eine eigene Zeile.

Beispiel Die Tabelle 4 zeigt die Funktionsplanung für das Beispiel aus dem ersten und zweiten Teil des Beitrags. Die Einträge sind wie folgt zu lesen: Der Wandtaster (WZ.1) schaltet mit seiner ersten Taste die Deckenleuchte (WZ.3) ein bzw. aus (d. h. »um«). Die zweite Taste wirkt in gleicher Weise auf die Stehleuchte (WZ.4). Die Funktionsnamen, die den Objekten des Tasters zugeordnet sind, befinden sich deshalb auch bei den Objekten der Aktoren. Mit den weiteren beiden Tasten schaltet der Wandtaster das Licht beider Leuchten ein bzw. aus. Hier hätte man als Objekte »Taste 3« mit der Unterfunktion »ein« und »Taste 4« mit der Unterfunktion »aus« vermerken können. Da es auf das gleiche hinausläuft, wurde als Objekt direkt die 2. Wippe angegeben und als Unterfunktion »ein / aus« vermerkt. Der Handsender (WZ.2) löst die gleichen Funktionen aus, damit der Nutzer nicht umdenken muss. Dabei ist das in der Planung de 18.2014

GEBÄUDE + KOMMUNIKATION

ein Beispiel dafür, dass auch andere Senso­ ren dieselbe Funktion auslösen können. Der zweite Wandtaster (WZ.5) wirkt mit seiner Wippe auf die beiden Rollläden. So wie Einträge in der Funktionsplanung darge­ stellt sind, wirkt der Taster auf beide Rolllä­ den gleichzeitig. Die Zeitschaltuhr (WZ.6) verwendet zwei Objekte, nämlich die Zeit 1 und Zeit 2. Die Programmierung, wann diese ausgelöst werden, muss an der Zeitschaltuhr erfolgen. Wenn diese ausgelöst werden, dann rea­ gieren beide Rollläden gleichzeitig. Um die Anzahl an Zeilen in der Funktionspla­

nung so gering wie möglich zu halten, erfolgt bei der Dokumentation die Unterscheidung in »auf« und »ab« in der Spalte »Unter­ funktion«. Alternativ wäre es möglich, dass die erste Zeit explizit eine Funktion »beide Roll­ läden auf« und die zweite Zeit eine Funktion »beide Rollläden ab« erzeugt. Diese beiden Funktionen hätten dann beiden Rollladen­ aktoren jeweils gemeinsam zugeordnet wer­ den müssen, was zusätzliche Zeilen erzeugt hätte. Dass die Tasten am Aktor den jeweils eige­ nen Rollladenaktoren fahren, ist nicht als

Funktion geplant. Diese Funktion ist allein schon aufgrund der Verdrahtung gegeben, d. h., man muss sie später auch nicht pro­ grammieren.

Hinweise zur Planung erweiterter Funktionen Die beschriebene Vorgehensweise der Funk­ tionsplanung ermöglicht auch übergreifende Funktionen mit einem hohen Mehrwert. Im Folgenden werden einige dieser Funktionen behandelt und dargestellt, wie sich diese in der Funktionsplanung abbilden lassen.

FunktionsPlanung Elemente Adr.

Element

WZ.1

Wandtaster 4 Tasten

WZ.2

Handsender 4 Tasten

Typ (System / Artikelbez.) Funk / Bus

Funk

Funktionen Bezeichnung (optional) Licht – Wandtaster

Licht – Handsender

Objekt (optional) Taste 1

Funktionen Deckenleuchte

Taste 2

Stehleuchte

Wippe 2

Licht – Zentral

Taste 1

Deckenleuchte

Taste 2

Stehleuchte

Wippe 2

Licht – Zentral

WZ.3

Dimmaktor UP

Funk / Bus

Deckenlicht

Deckenleuchte

WZ.4

Dimmaktor Zwischenstecker

Funk

Stehleuchte

Stehleuchte

WZ.5

Wandtaster 2 Tasten

Funk / Bus

Rollladentaster-Tür

WZ.6

Zeitschaltuhr

Funk / Bus

Unterfunktion (optional) Schalten / Dimmen (um) Schalten / Dimmen (um) Schalten / Dimmen (ein / aus) Schalten / Dimmen (um) Schalten / Dimmen (um) Schalten / Dimmen (ein / aus)

Kommentar (optional)

Licht – Zentral Licht – Zentral

WZ.7a

binär

Rollladentaster Links

WZ.7b Rollladenaktor UP

Wandtaster 1 Taste

Funk / Bus

Rollladen Links

WZ.8a Wandtaster 1 Taste UP

binär

Rollladentaster Rechts

WZ.8b Rollladenaktor UP

Funk / Bus

Rollladen Rechts

Wippe

Rollladen – Zentral auf / ab

Zeit 1 (morgens) Zeit 2 (abends)

Rollladen – Zentral auf Rollladen – Zentral ab

Rollladen – Zentral auf / ab auf / ab

auf / ab

Tabelle 4: Die Funktionsplanung (Beispiel)

gruPPenFunktion Elemente

Funktionen Bezeichnung (optional)

Objekt (optional)

Funktion

Unterfunktion (optional)

Kommentar (optional)

Adr. Element

Typ / System

10

Raumtemp.regler mit Eingabe

Funk / Bus

20

Stellventil

Funk / Bus

30

Luftqualitätssensor

Funk / Bus

Lüftung

40

Stellantrieb

Funk / Bus

Lüftung

50

Präsenzsensor

Funk / Bus

Raumtemperatur

Abschaltung bei Abwesenheit

Lüftung

Abschaltung bei Abwesenheit

Raumtemperatur Heizung

Raumtemperatur

Tabelle 5: Gruppenfunktion – Variante 1

www.elektro.net

53

GEBÄUDE + KOMMUNIKATION

Gruppenfunktionen Eine Gruppenfunktion liegt dann vor, wenn ein Sensor auf mehrere Aktoren gleichzeitig wirkt. Dies kann unterschiedlich geplant werden. Tabelle 5 zeigt die Funktionsliste mit unterschiedlichen Sensoren und Aktoren für eine Temperaturregelung und eine Lüftungssteuerung. Der Raumtemperaturregler wirkt auf das Heizungs-Stellventil; der Luftqualitätssensor auf den Stellantrieb der Lüftungsklappe. Zusätzlich kommt ein Präsenzsensor

zum Einsatz. Dieser soll genau dann sowohl die Heizung als auch die Lüftung abschalten, wenn sich keine Personen im Raum befinden. Aus diesem Grund sind beide verwendeten Funktionen (»Raumtemperatur« und »Lüftung«) auch beim Präsenzsensor aufgeführt. Eine Alternative zu dieser Planung zeigt Tabelle 6. Dort kommen zunächst die gleichen Elemente zum Einsatz. Allerdings wird dem Präsenzsensor eine neue Funktion »Ab-

schaltung« zugewiesen, die ebenso auch beim Stellventil und Stellantrieb zu finden ist. Auch hier sollte aus der Funktionsliste klar sein, welche Funktion von den Elementen gefordert ist. Welche Variante zum Einsatz kommt, ist zunächst Geschmackssache. Womöglich macht in einem konkreten Projekt die eine oder andere Variante mehr Sinn, um die geforderten Funktionen unmissverständlich zu dokumentieren. Das muss man aber im Ein-

Gruppenfunktion Elemente Adr. Element

Typ / System

10

Funk / Bus

20

Raumtemp.regler mit Eingabe Stellventil

Funk / Bus

Funktionen Bezeichnung (optional)

Objekt (optional)

Funktion

Unterfunktion (optional)

Kommentar (optional)

Raumtemperatur Heizung

Raumtemperatur Abschaltung

30

Luftqualitätssensor

Funk / Bus

40

Stellantrieb

Funk / Bus

Lüftung Lüftungsklappe

Lüftung Abschaltung

50

Präsenzsensor

Funk / Bus

Abschaltung

Abschaltung bei Abwesenheit

Tabelle 6: Gruppenfunktion – Variante 2

funktionsplanunG Elemente Adr. Element

Typ / System

70

Funk / Bus

Dimmaktor REG 4-fach

Funktionen Bezeichnung (optional)

Objekt (optional)

Funktion

Ausgang 1

Leuchte 1

Unterfunktion (optional)

Kommentar (optional)

Alle Leuchten Konstantlicht Ausgang 2

Leuchte 2 Alle Leuchten Konstantlicht

Ausgang 3

Leuchte 3 Alle Leuchten Konstantlicht

Tabelle 7: Mehrfachaktor mit Anschlussmöglichkeit

funktionsplanunG Elemente Adr. Element

Typ / System

20a Stellfaktor 4-fach

Funk / Bus

20b 20c 20d 20e

analog analog analog analog

Stellventil Stellventil Stellventil Stellantrieb

Funktionen Bezeichnung (optional)

Objekt (optional) Ausgang 1 Ausgang 2 Ausgang 3 Ausgang 4

Funktion

Unterfunktion (optional)

Kommentar (optional)

Raumtemperatur Raumtemperatur Raumtemperatur Lüftung Heizkörper 1 Heizkörper 2 Heizkörper 3 Lüftungsklappe

Tabelle 8: Mehrfachaktor mit weiteren Aktoren

54

de 18.2014

GEBÄUDE + KOMMUNIKATION

zelfall entscheiden. Wenn bereits zur Planung feststeht, dass die Umsetzung mit KNX erfolgen wird, hat die Variante 2 den Vorteil, dass diese eher der Funktionsweise des KNX-Programmiertools ETS entspricht: Dort kann einem Sensor immer nur genau eine Funktion zugeordnet werden. Erfahrene KNX-Programmierer sollten aber auch kein Problem damit haben, ein auf Basis der Variante 1 geplantes Projekt umzusetzen. Elemente mit mehreren Ein- oder Ausgängen Wenn z. B. Mehrfach-Aktoren in der Planung zum Einsatz kommen, muss man zwischen den unterschiedlichen Ausgängen unterscheiden. Wie zuvor dargestellt, wird jeder Ausgang als eigenes Objekt behandelt. Ta-

belle 7 zeigt den Auszug einer Funktionsplanung, die drei Ausgänge eines 4-fach-Aktors berücksichtigt. Wenn an einem (Mehrfach-)Aktor die Ausgänge direkt an analoge oder binäre Aktoren geführt werden, weist man die Funktionen dem programmierbaren Aktor zu. Tabelle 8 zeigt den Auszug einer Planung, bei dem ein 4-fach-Stellaktor zum Einsatz kommt, an den drei Stellventile und ein Stellantrieb angeschlossen sind. Bei den Stellventilen/-antrieb handelt es sich um einfache analoge Antriebe, deren Verhalten vom Ausgangssignal des Stellaktors abhängt. Deshalb werden die Funktionen dem Aktor und nicht den Antrieben oder dem Ventil zugeordnet. Wären die Ventile eigenständige Funk- oder Busventile, wäre

kein vorgeschalteter Aktor nötig, und man könnte die Funktionen direkt den Ventilen zuordnen. Lichtszenen Lichtszenen können dafür sorgen, dass Dimmaktoren sofort einen vereinbarten Dimmwert einstellen. Wenn mehrere Dimmaktoren gleichzeitig angesteuert werden, ergibt sich pro Lichtszene ein jeweils individuelles Lichtszenario im Raum. Tabelle 9 zeigt einen Auszug aus einer entsprechenden Planung: Es kommen zwei Dimmaktoren und ein Taster mit vier Tasten zum Einsatz. Der Taster ruft mit jeder Taste eine andere Lichtszene auf. Bei den Aktoren ist vermerkt, mit welchem Dimmwert sie auf die jeweils aufgerufene Lichtszene reagieren.

Funktionsplanung Elemente Adr.

Element

Typ / System

4.9

Dimmaktor UP

Funk / Bus

4.10

4.11

Dimmaktor UP

Funktionen Bezeichnung (optional)

Objekt (optional)

WZ-Lichtszene 1

Funk / Bus

Taster 4 Tasten

Funktion

Funk / Bus

Unterfunktion (optional) Szene 20 %

WZ-Lichtszene 2

Szene 80 %

WZ-Lichtszene 3

Szene 100 %

WZ-Lichtszene 4

Szene 0 %

WZ-Lichtszene 1

Szene 80 %

WZ-Lichtszene 2

Szene 30 %

WZ-Lichtszene 3

Szene 100 %

WZ-Lichtszene 4

Szene 0 %

Taste 1

WZ-Lichtszene 1

Taste 2

WZ-Lichtszene 2

Taste 3

WZ-Lichtszene 3

Taste 4

WZ-Lichtszene 4

Objekt (optional)

Funktion

Kommentar (optional)

Tabelle 9: Lichtszenen

Funktionsplanung Elemente

Funktionen

Element

Typ / System

10

Funk / Bus

20

Raumtemp.regler mit Eingabe Stellventil

Funk / Bus

Raumtemperatur

30

Stellantrieb

Funk / Bus

Lüftung

Lüfter

40

Server

Funk / Bus

Raumtemperatur

wg. Zeit

50

Bezeichnung (optional)

Rollladenaktor REG 2-fach

Unterfunktion (optional)

Kommentar (optional)

Adr.

Raumtemperatur

Ausgang 1

Heizkörper

Lüftung

wg. Zeit

Alle Rollläden

wg. Zeit / Temp.

Alle Rollläden Rollladen 1

Ausgang 2

Alle Rollläden Rollladen 2

60

Taster 4 Tasten

Wippe 1

Rollladen 1

Wippe 2

Rollladen 2

Tabelle 10: Verwendung eines Controllers / Servers

www.elektro.net

55

Verwendung eines Controllers / Servers Viele Funktionen der Raumautomation sind bereits dadurch möglich, dass man die Aktoren direkt auf die Sensoren einlernt. Erweiterte Funktionen erfordern den Einsatz eines Controllers oder Servers (in Bezug auf die zuvor beschriebene Checkliste immer dann, wenn die »logische Verarbeitungsfunktion« FV4 gefordert ist). Spätestens zum Zeitpunkt der späteren Programmierung des Controllers / Servers muss man entscheiden, ob nur genau die Funktionen über den Controller / Server ausgeführt werden, die diesen benötigen (während einige Funktionen über eine direkte Kommunikation zwischen Sensoren und Aktoren ausgeführt werden) oder alle. Beides

Infos Seminar zum Thema Tagesseminar »Fachplanung Smart Home & Smart Office«: Infos unter www.igt-institut.de/weiterbildung

hat Vor- und Nachteile und ist projektspezifisch zu definieren. In der Funktionsplanung sollte man dabei immer nur die Funktion beim Controller / Server aufnehmen, die diesen unbedingt erfordern. Alles andere würde zu unübersichtlich werden. Tabelle 10 zeigt eine Planung, in der zunächst wieder eine Raumtemperaturregelung und eine Lüftungssteuerung zum Einsatz kommen. Dabei sollen diese gemäß fester Zeitpläne ausgeführt werden, die der Server bestimmt. Deshalb sind die entsprechenden Funktionen auch beim Server aufgeführt. Zusätzlich ist ein 2-fach-Rollladenaktor verplant. Die beiden Ausgänge führen zu je einem Rollladen. Gesteuert werden die Rollläden zunächst über einen Taster mit vier Tasten. Jede Wippe steuert genau einen Rollladen. Über den Taster ist es also möglich, die Rollläden einzeln zu fahren. Der Server soll aber beide Rollläden sowohl gemäß Zeitprogramen als auch bei Überhitzung im Sommer fahren. Die Funktion »alle Rollläden« ist deshalb auch beim Server aufgeführt. Die Einzelfunktionen »Rollladen1« und

»Rollladen2« sind nur beim Rollladenaktor und dem Taster aufgeführt – unabhängig davon, ob diese beiden Elemente bei der späteren Programmierung auch tatsächlich direkt miteinander kommunizieren oder ob auch das individuelle Fahren eines Rollladens über den Server ausgelöst wird.

Zusammenfassung Mit dem beschriebenen Prozess gewinnt die Planung von Raumautomation an Qualität und erzeugt gleichzeitig die üblicherweise ungeliebte aber ausgesprochen wichtige Dokumentation. Der Fragebogen erlaubt die nutzergerechte Bestimmung der Anforderungen. Mit der Checkliste werden die daraus resultierenden Funktionen ermittelt. Man kann die konkret benötigten Sensoren und Aktoren bestimmen; diese werden sowohl im Grundrissplan als auch in der Tabelle der Mengenplanung aufgenommen. Zusätzlich lässt sich über die Tabelle der Funktionsplanung die Abhängigkeit zwischen Sensoren und Aktoren planen. Die Anwendung dieser Schritte wird durch die Empfehlungen zu Symbolen und Einträgen erleichtert; zudem stehen die Vorlagen zur Übertragung auf eigene Projekte zur Verfügung. Durch die begleitende Darstellung eines durchgehenden Beispiels sollte der Prozess für jedermann nachvollziehbar sein, ohne zuvor Spezialist im Bereich Gebäudeautomation werden zu müssen. Inhaltlich orientiert sich der Artikel an der IGT-Richtlinie 02: »Planung von SmarthomeSystemen« (siehe Literaturangaben am Ende des Beitrags). Bei Interesse zu vertiefenden Ausführungen sowie weiteren Variationen der Planung wird auf diese Richtlinie verwiesen. Zu allen Planungsschritten stehen Vorlagen zum kostenlosen Download zur Verfügung. Der Link für den Download und weitere Informationen finden sich ebenfalls nachfolgend bei den Literaturangaben.

Literaturverzeichnis [1] IGT-Richtlinie 02: Planung von Smarthome-Systemen, Institut für Gebäudetechnologie GmbH, 2014 [2] www.igt-institut.de/richtlinien (Ende des Beitrags)

Autor Prof. Dr.-Ing. Michael Krödel Hochschule Rosenheim

de 18.2014