Gebäudeautomatisierung mit KNX

74 Pages·2014·3.29 MB·German

Gebäudeautomatisierung mit KNX

Arbeitsbuch

TP 1131

Mit CD-ROM

Festo Didactic
8023444 de
Bestellnr.: 8023444
Ausgabe: 12/2013
Autor: Nils Karlsson
Layout: 08/2014, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Deutschland, 2014
Internet: www.festo-didactic.com
E-Mail: [email protected]

Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die
Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt.
Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter,
des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen
zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu
verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und
Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer
und Studenten des Standortes für den Unterricht.
Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in
Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer
Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen.
Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen,
Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen,
unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG.

Hinweis
Die meisten Übungen und Aufgaben in diesem Buch können mit TP 1131, Festo KNX Kompaktboard
durchgeführt werden. Um alle Aufgaben durchführen zu können, benötigen Sie Hardware, die den
folgenden Spezifiaktionen entspricht.

Die folgende Ausrüstung muss separat bestellt werden:

Produktname Bestellnr. Verwendung in Übung/Aufgabe
KNX Jalousie EduTrainer® 574177 Aufgabe 1-4, Aufgaben 1-4a und 1-4b
KNX Heizungstellantrieb EduTrainer® 574175 Aufgabe 1-6, Aufgabe 1-6a
KNX Linienkoppler EduTrainer® 574176 Aufgabe 1-7, Aufgabe 1-7a
KNX Experimentierboard EduTrainer® 8023966 Aufgaben 2-1 – 2-8
KNX Energie Funktionspaket 8023970 Aufgabe 2-4
KNX IP/WLAN Funktionspaket 8023967 Aufgabe 2-5
KNX Logik/Zeit Funktionspaket 8023968 Aufgabe 2-7
KNX Raumklima Funktionspaket 8023969 Aufgabe 2-8
Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung _________________________________________________________ VIII 

Einleitung _______________________________________________________________________________ IX 
Hinweise für den Lehrer/Ausbilder __________________________________________________________ XII 
Inhalte der CD-ROM ______________________________________________________________________ XII 
Bemerkungen des Autors _________________________________________________________________ XIII 

Teil 1 – Einführung in KNX __________________________________________________________________ 1 
1.1 KNX/EIB ________________________________________________________________________ 1 
1.2 KNX – Allgemeine Informationen _____________________________________________________ 2 
1.3 Die ETS-Software ________________________________________________________________ 4 
1.4 Das KNX Kompaktboard (Hardware) __________________________________________________ 5 

Aufgabe 1-1: Schalten ____________________________________________________________________ 6 
1-1.1 Kommunikation zwischen Software und Hardware _________________________________ 8 
1-1.2 In ETS suchen _______________________________________________________________ 9 
1-1.3 Datenbank erstellen __________________________________________________________ 9 
1-1.4 Projekt erstellen ___________________________________________________________ 10 
1-1.5 Gebäudeansicht ___________________________________________________________ 11 
1-1.6 Produkte importieren _______________________________________________________ 12 
1-1.7 Teilnehmer integrieren ______________________________________________________ 16 
1-1.8 Physikalische Adressen programmieren ________________________________________ 18 
1-1.9 Gruppenadressen erstellen __________________________________________________ 19 
1-1.10 Gruppenadressen mit Teilnehmern verbinden __________________________________ 21 
1-1.11 Anwendungen programmieren ______________________________________________ 22 
1-1.12 Telegramme _____________________________________________________________ 23 
1-1.13 Kommentare _____________________________________________________________ 24 
1-1.14 ETS neu starten ___________________________________________________________ 24 
1-1.15 Sprache ändern __________________________________________________________ 25 
1-1.16 Die Datenbank „kopieren“ __________________________________________________ 26 
1-1.17 Zusammenfassung ________________________________________________________ 27 

Aufgabe 1-1a: Beleuchtung in einer 2-Zimmer-Wohnung _______________________________________ 28 
1-1a.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 29 

Aufgabe 1-1b: Beleuchtung in einer 3-Zimmer-Wohnung ______________________________________ 30 
1-1b.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 31 

Aufgabe 1-1c: Beleuchtung in einem Großraumbüro __________________________________________ 32 
1-1c.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 33 

1-1.18 Übungsaufgabe __________________________________________________________ 34 

© Festo Didactic 8023444 III
Inhalt
Aufgabe 1-2: Dimmen ___________________________________________________________________ 35 
1-2.1 Neues Projekt _____________________________________________________________ 36 
1-2.2 Parameter ändern __________________________________________________________ 37 
1-2.3 Parameter für Dimmaktoren __________________________________________________ 38 
1-2.4 Parameter für Drucktaster ___________________________________________________ 40 

Aufgabe 1-2a: Steuerung der Beleuchtung in einer kleinen Wohnung ____________________________ 43 

Aufgabe 1-2b: Steuerung der Beleuchtung in einer großen Wohnung ____________________________ 45 

Aufgabe 1-3: Zeitkanäle und die Funktion „switch off all“ (Alles ausschalten) ____________________ 47 
1-3.1 Mehrere Gruppenadressen erstellen ___________________________________________ 49 
1-3.2 Teiländerungen ____________________________________________________________ 50 

Aufgabe 1-3a: Zeitgesteuerte Beleuchtung in einer Wohnung___________________________________ 51 

Aufgabe 1-3b: Funktion „Switch off all“ (Alles ausschalten) für eine Wohnung _____________________ 53 

Aufgabe 1-4: Sonnenschutz ______________________________________________________________ 55 
1-4.1 Lizenzanforderungen _______________________________________________________ 55 
1-4.2 Projekt kopieren ___________________________________________________________ 56 
1-4.3 Plug-in installieren _________________________________________________________ 57 
1-4.4 Parameter für den Jalousieaktor einstellen ______________________________________ 58 
1-4.5 Parameter im Plug-in-Programm einstellen _____________________________________ 58 
1-4.6 Drucktasteraufbau _________________________________________________________ 59 

Aufgabe 1-4a: Jalousien/Markisen steuern __________________________________________________ 61 

Aufgabe 1-4b: Wind- und Regenalarm für Markise ____________________________________________ 63 

IV © Festo Didactic 8023444
Inhalt
Aufgabe 1-5: Alarme implementieren ______________________________________________________ 65 
1-5.1 Geräte ___________________________________________________________________ 66 
1-5.2 Gebäudeansicht ändern _____________________________________________________ 66 
1-5.3 Mehrere Teilnehmer importieren und integrieren _________________________________ 67 
1-5.4 Strukturierung von Adresssen ________________________________________________ 68 
1-5.5 Parameter für das Eingabemodul ändern _______________________________________ 68 
1-5.6 Die Funktion nach dem Testen anpassen _______________________________________ 70 

Aufgabe 1-5a: Zeitgesteuerte Beleuchtung in einem Büro ______________________________________ 71 

Aufgabe 1-5b: Beleuchtung in einem Wohnzimmer mit Veranda dimmen _________________________ 73 
1-5b.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 74 

Aufgabe 1-5c: Beleuchtung mit einem Alarm in einem Wohnzimmer mit Veranda dimmen ____________ 75 
1-5c.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 76 

Aufgabe 1-5d: Beleuchtung mit Bewegungssensorik in einem Hotel _____________________________ 77 
1-5d.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 78 

Aufgabe 1-5e: Beleuchtung und automatische Jalousien in einer Arztpraxis _______________________ 79 

Aufgabe 1-6: Regelung der Heizung _______________________________________________________ 81 
1-6.1 KNX Heizungsstellantrieb ____________________________________________________ 82 
1-6.2 Die Parameter von Ventilmotor importieren, integrieren und ändern ____________________ 82 
1-6.3 Reglerparameter ändern ____________________________________________________ 83 
1-6.4 Den Regler an den Heizungsaktor anschließen __________________________________ 84 

Aufgabe 1-6a: Reinraum mit Beleuchtung, automatischen Jalousien und automatischer Türöffnung ___ 86 
1-6a.1 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 88 

Aufgabe 1-7: Linienkoppler ______________________________________________________________ 89 
1-7.1 KNX Linienkoppler _________________________________________________________ 90 
1-7.2 Topologie ________________________________________________________________ 91 
1-7.3 Linienkoppler importieren und integrieren ______________________________________ 92 
1-7.4 Gruppenadressen aus dem Linienkoppler ______________________________________ 92 
1-7.5 Diagnosetool ______________________________________________________________ 93 

Aufgabe 1-7a: Steuerung mit dem Linienkoppler _____________________________________________ 94 

Zusammenfassung von Teil 1 ______________________________________________________________ 96 

© Festo Didactic 8023444 V
Inhalt
Teil 2 – Entwicklung ____________________________________________________________________ 103 
2.1 Einführung ___________________________________________________________________ 103 

Aufgabe 2-1: LED-Beleuchtung dimmen ___________________________________________________ 104 
2-1.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 105 
2-1.2 Testen __________________________________________________________________ 107 

Aufgabe 2-2: Energieverbrauch messen ___________________________________________________ 108 
2-2.1 Elektrische Sicherheit ______________________________________________________ 109 
2-2.2 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 110 
2-2.3 Datentypen ______________________________________________________________ 111 
2-2.4 Gruppenadressen für die Ablesung erstellen ___________________________________ 112 
2-2.5 Testen __________________________________________________________________ 113 

Aufgabe 2-3: Leistungssteuerung ________________________________________________________ 114 
2-3.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 115 
2-3.2 Testen __________________________________________________________________ 118 
2-3.3 Energieoptimierung _______________________________________________________ 119 
2-3.4 Energieaktor – Schaltfunktion _______________________________________________ 119 
2-3.5 Energieaktor – Frequenzüberwachung ________________________________________ 122 
2-3.6 Energieaktor – Leistungsüberwachung ________________________________________ 123 
2-3.7 Energieaktor – Stromüberwachung ___________________________________________ 125 
2-3.8 Energieaktor – Spannungsüberwachung_______________________________________ 126 
2-3.9 Energieaktor – Energieverbrauch _____________________________________________ 126 
2-3.10 Energieaktor – Gleichmäßige Auslastung _____________________________________ 128 
2-3.11 Energieaktor – iTools _____________________________________________________ 129 
2-3.12 Energieaktor - Übungsbeispiel, 1-phasig _____________________________________ 130 
2-3.13 Energieaktor - Übungsbeispiel, 3-phasig _____________________________________ 131 

Aufgabe 2-4: Überwachung über LAN oder WLAN ___________________________________________ 135 
2-4.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 136 
2-4.2 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 140 
2-4.3 Kontakt über das Internet __________________________________________________ 141 
2-4.4 Drahtlos _________________________________________________________________ 142 
2-4.5 Busüberwachung _________________________________________________________ 143 
2-4.6 Priorität _________________________________________________________________ 144 
2-4.7 Dummy _________________________________________________________________ 144 

VI © Festo Didactic 8023444
Inhalt
Aufgabe 2-5: Visualisierung mit Facility Pilot oder Smartphones ______________________________ 145 
2-5.1 Visualisierung mit Facility Pilot ______________________________________________ 145 
2-5.2 Visualisierung mit Smartphones _____________________________________________ 149 
2-5.3 OPC ____________________________________________________________________ 151 

Aufgabe 2-6: Logik - Beleuchtung in einer Sporthalle _______________________________________ 152 
2-6.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 153 
2-6.2 Testen __________________________________________________________________ 157 

Aufgabe 2-7: Belüftung mit Luftgütesensoren steuern _______________________________________ 158 
2-7.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 159 
2-7.2 Testen __________________________________________________________________ 162 

Aufgabe 2-8: Konstantlichtregelung _____________________________________________________ 163 
2-8.1 Lösungsvorschlag _________________________________________________________ 164 
2-8.2 Testen __________________________________________________________________ 169 
2-8.3 Zusätzliche Aufgabe _______________________________________________________ 169 

© Festo Didactic 8023444 VII
Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket für „Gebäudeautomatisierung mit KNX“ ist nur zu benutzen:
 für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb
 in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten
sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib
und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich
Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die
Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die
in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des
Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes
außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden
vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

Warnung
Die Ausrüstung, auf die in diesem Handbuch verwiesen wird, ist Ausbildungsausrüstung und muss
in einer Umgebung verwendet werden, die für diesen Zweck geeignet ist. Die Basiseinheit (KNX
Basic) ist mit einer 6,3-A-Sicherung gegen Kurzschlüsse gesichert. Die Sicherung wird jedoch nicht
zwangsläufig durch Fehlerströme, die durch den fehlerhaften Anschluss externer Ausrüstung
verursacht werden, ausgelöst. Um eine umweltverträgliche Umgebung zu gewährleisten, wird die
Verwendung eines Fehlerstrom-Schutzschalters empfohlen.

VIII © Festo Didactic 8023444
Einleitung

Gebäudeautomatisierung ist mehr als nur ein Begriff. Es ist ein Konzept. Dieses Konzept umfasst die
Automatisierung Ihres Eigenheims auf einem Niveau, auf dem alles automatisch (oder zumindest
weitgehend automatisch) gesteuert und kontrolliert wird.

Die Automatisierung dient dazu, Dinge zu optimieren und den Bewohnern das Leben zu erleichtern. Sie
steigert den Wohlfühlfaktor in Ihrem Eigenheim. Letztlich sind jedoch wirtschaftliche Vorteile
ausschlaggebend. Ein wesentlicher Faktor bei der Gebäudeautomatisierung ist die Optimierung der
Energieeffizienz Ihres Zuhauses.

Das Leitprinzip der Automatisierungsbranche ist es, das Leben einfacher zu machen. Wir achten bei der
Produktion auf Nachhaltigkeit und ein hohes Qualitätsniveau bei der Automatisierung. Es geht auch darum,
dass sich die Investitionskosten armotisieren. Automatisierung muss sich bezahlt machen.

Auf dem Gebiet der Gebäudeautomatisierung ist es mitunter schwierig, festzustellen, ob sie sich bezahlt
macht. Uns allen ist klar, dass mit automatischen Bewegungssensoren oder Timern für
Beleuchtungssysteme Geld gespart werden kann. Es ist hinlänglich bekannt, dass Heizkosten eingespart
werden können, wenn die Heizstufen in einem Gebäude konstant gehalten werden. Einige Leute wissen,
dass Gebäudeautomatisierung helfen kann, jedoch nur wenige wissen etwas über die Umsetzung des
Konzepts.

Vieles, was im häuslichen Umfeld automatisiert werden kann, ist auch manuell möglich, vorausgesetzt, Sie
sind zuhause und haben Zeit. Für viele Dinge, die automatisch durchgeführt werden können, werden kleine,
intelligente Einheiten verwendet. Beispiel: Es gibt relativ kostengünstige Systeme mit einem integrierten
Detektor, die bei Auslösung einer Sensorreaktion einen Bereich beleuchten.

Es gibt auch Sensoren, die dafür sorgen, dass bei starkem Wind oder einsetzendem Regen die Markise
eingefahren wird. Wenn die Raumtemperatur unter ein bestimmtes Niveau fällt, öffnet sich ein Ventil in Ihrer
Heizung, damit der Raum ein wenig aufgeheizt wird. Das Belüftungssystem schaltet sich selbsttätig ein,
wenn die Luftqualität unter ein vordefiniertes Niveau fällt usw. usw...

Die Herausforderung bei der Gebäudeautomatisierung liegt in der Steuerung unterschiedlicher Gewerke.
Das Endziel ist die totale Integration. Beispielsweise wäre es möglich, alles über ein Smartphone zu steuern
und zu überwachen.

© Festo Didactic 8023444 IX
Einleitung
Gebäudeautomatisierung deckt viele Bereiche ab:
 Heizung/Klimatisierung
 Beleuchtung
 Belüftung
 Komfort (Multimedia usw.)
 Alarm und Sicherheit
 Überwachung und Anzeige
 Kontrolle

In diesem Handbuch wird die Steuerung und Integration all dieser Vorgänge mithilfe von KNX erläutert. Das
Buch ist in zwei Teile aufgegliedert und basiert auf dem Prinzip des problembasierten Lernens.

Im Verlauf des Trainings beziehen wir uns häufig auf die vier Schlüsselkonzepte: Daten, Verständnis,
Vertrautheit und kompetenter Umgang. All diese Konzepte zusammengenommen vermitteln uns Wissen.

Teil 1
Dieses Einführungskapitel richtet sich an Personen, die keine Erfahrung mit KNX haben. Es werden die
Grundlagen von ETS vorgestellt. Teil 1 ist teilweise wie ein Handbuch strukturiert und enthält schrittweise
Erläuterungen zur Arbeit mit der Software. Sie lernen, wie Sie ein Projekt erstellen, Teilnehmer
programmieren, Teilnehmer miteinander verbinden, Parametereinstellungen bearbeiten usw. Um die
Funktionsweise zu verstehen, verwenden Sie die Software auf Ihren KNX Boards. Manchmal kehren Sie zu
alten Einstellungen zurück und fügen neue Funktionen hinzu. Sie importieren und installieren eine Reihe
von Teilnehmern. Wir stellen Ihnen Bildschirmausdrucke zum Vergleich zur Verfügung, damit Sie prüfen
können, ob Sie alles richtig machen.

Die Aufgaben können in unterschiedlicher Form durchgeführt werden und Sie können mit den Lösungen
experimentieren, indem Sie verschiedene Funktionen verwenden. Egal, ob es funktioniert oder nicht, Sie
haben auf jeden Fall etwas gelernt. Lösungsvorschläge befinden sich auf der CD, die im Lieferumfang dieses
Handbuchs enthalten ist.

Gleichzeitig dient dieser Teil als Referenz. Sie können darauf zurückgreifen, wenn Sie bei späteren Übungen
nicht mehr weiterkommen. Beispielsweise finden Sie Informationen zu Adressänderungen,
Teilnehmerimporten usw.

X © Festo Didactic 8023444