Die Gebäudetechnik kann von der Prozess- und Produktionsautomatisierung noch viel lernen – beides zu verknüpfen ist eine Möglichkeit, die den Betreiber Geld und Zeit spart und die Sicherheit im und außerhalb des Gebäudes erhöht.

Die Gebäudetechnik kann von der Prozess- und Produktionsautomatisierung noch viel lernen – beides zu verknüpfen ist eine Möglichkeit, die den Betreiber Geld und Zeit spart und die Sicherheit im und außerhalb des Gebäudes erhöht. Peaknx, xxx – Fotolia.com

Die Gebäudeautomation der ­Zukunft muss viele neue Anforderungen erfüllen. Immer strengere gesetzliche Vorschriften gehen einher mit steigenden Komfortansprüchen und dem Wunsch nach möglichst niedrigen Betriebskosten. Der technologische Vorsprung der Automatisierungstechnik in der Produktion gegenüber der Gebäudeautomation ist enorm. Warum dreht sich die Welt der Feldbustechnik heute noch fast ausschließlich um Produktion und zunehmend Verwaltungs- sowie Qualitätssicherungsaufgaben und lässt die sie beherbergende Gebäudeinfrastruktur völlig außen vor?

Möglichkeiten einer Vernetzung

Konventionelle Gebäudetechnik arbeitet zwar schon mit diskreten, automatisierten Einheiten wie Heizung, Klimaanlage oder Lichtsteuerung – doch jede benötigt eigene Steuerungen, Sensoren, oder eine Vor-Ort-Bedienung. Die Gebäudeautomatisierung hat noch mit Anlaufhürden zu kämpfen. Andererseits: Die Kontrolle und Sicherheit der Produktion beschränkt sich heute in fast allen Fällen auf die eigentliche Anlage und ihre Infrastruktur – allerdings nur innerhalb eines Gebäudes.

Schon die ersten Fabriken hatten nicht ohne Grund Hausmeister und Pförtner zur Kontrolle und Weitergabe wichtiger Geschehnisse rund um die Fabrik wie Lieferantenbesuch, Wetterdaten oder unvorhergesehene Ereignisse außerhalb der Gebäude. Ein automatisiertes Gebäude, welches mit der Fabrik im Inneren kommuniziert, eröffnet neue Möglichkeiten: Gesetzliche Vorgaben zu Energiemanagement oder Brandschutz lassen sich schneller umsetzen. Aber auch die Produktqualität und Fertigungssicherheit können erhöht werden: Wer kommt wann in die Produktion und was ist dabei zu beachten? Ohne anwesende Personen ist ein wesentlich geringerer Sicherheitsaufwand in der Fertigung nötig. Ein ‚Achtung Mensch‘ vom Gebäude ausgegeben, fährt die Produktion in Sicherheitsstellung – das spart Kosten.

Ebenso lassen sich Heizung, Kühlung oder Brandschutz anpassen. Überhitzt eine Komponente im Feld, erfährt das Gebäude davon, schließt Türen und schaltet eine punktgenaue Brandbekämpfung ein. Das minimiert Produktionsausfall durch Folgeschäden. Parallele Systeme, um die Abluft aus Gebäuden und Produktionszellen zu führen, können entfallen. Heizung und Abwärmemenge aus der Produktion lassen sich gezielt einstellen und verteilen. Erneuerbare Energie, gewonnen über Solar oder Wind auf Flächen oder in Anbauten am Gebäude, kann bei guter Kommunikation Spitzenlasten am Stromnetz abbauen. Das spart Kosten, ohne die Effizienz zu beeinflussen.

Ob Fertigungszelle oder Gebäude, ein Bus-Kabel kann beliebig in Stern-, Baum- oder Serienverdrahtung verlegt und verzweigt werden.

Ob Fertigungszelle oder Gebäude, ein Bus-Kabel kann beliebig in Stern-, Baum- oder Serienverdrahtung verlegt und verzweigt werden. Peaknx

Bus-„gesellschaft“

In der Fabrik- und Prozessautomatisierung kommunizieren Geräte und Systeme bereits länger miteinander: Seit in den 1980er Jahren die erste Generation der Feldbustechnik die bis dahin übliche Parallelverdrahtung binärer Signale sowie die analoge Signalübertragung durch digitale Übertragungstechnik abgelöst hat, ist die busgestützte Anlagentechnik das Rückgrat der modernen Produktion. Verschiedene Feldbusse vernetzen Aktoren und Sensoren mit einem Steuerungsgerät und arbeiten dabei mit genormten Protokollen. Deren Hauptunterschied liegt in der Spezialisierung: Je nach Anwendung sollen sie einfach und günstig sein, sicher arbeiten oder schnelle Übertragungsraten in Echtzeit erreichen. Verschiedene Anforderungen haben großen Einfluss auf Protokollgestaltung und Hardware-Ausführung.

Ein Vorteil, der sowohl die Industrie- als auch die Gebäudeautomatisierung vorantreibt, ist der wesentlich geringere Verkabelungsaufwand bei komplexen Anlagen, die Flexibilität bei Änderungen an Ein- und Ausgabepunkten und nicht zuletzt Zeit und Kosteneinsparungen bei Betrieb und Wartung. Ganze Leitungsbündel werden durch ein einziges Buskabel in unterschiedlicher Topologie ersetzt, das alle Ebenen verbindet, von der Feld- bis zur Leitebene.

Das meistverbreitete Automatisierungskonzept für Gebäude beruht zurzeit auf dem weltweit standardisierten KNX-Bus. Ein solches Bussystem ermöglicht es, über 61.000 unterschiedliche Busteilnehmer gezielt anzusprechen und miteinander kommunizieren zu lassen. Das bietet genug Kapazität für zukünftige Erweiterungen und Modernisierung im Gebäude selbst und im Hinblick auf die zunehmende Interaktion zu Produktionsanlagen. Dabei sind am Anfang naturgemäß kleine Schritte nötig; wie in den Anfängen der Feldbusanlagentechnik müssen die bestehenden Aktoren und Sensoren für die Hausinfrastruktur eingebunden werden. Ein weltweiter, offener Standard bietet dafür eine ständig wachsende Modulvielfalt ohne Kompatibilitätsprobleme und eine zukunftssichere Versorgung mit Komponenten. Gerade Letzteres ist für langlebige Investitionen in Immobilien und Produktionsanlagen besonders wichtig.

Technik im Detail: KNX-Bus

Bis zu 50 sogenannte Telegramme lassen sich mit dem KNX-Bus pro Sekunde zu einer Steuerzentrale übertragen. Lüfter, Klappen oder Sensoren senden dabei ebenso über eine Zweidrahtleitung wie die Alarm- oder Solaranlage. Das reduziert Kosten und den Aufwand für Planer und Architekten: Rund 100 m Buskabel kosten um die 30 Euro – und es reichen etwa 200 m Buskabel, um ein ganzes Haus zu verkabeln. Im Gegenzug spart der Anwen­der sich damit hunderte Meter normale 1,5-mm2-Kabel, die unter anderem für Lichtwechselschaltungen bei konventioneller Verdrahtung nötig wären. Ein wesentlicher Vorteil dieses Bussystems ist außerdem der einfache Aufbau: Für Verkabelung und Betrieb sind keine tieferen Kenntnisse nötig.

Rund 360 Teilnehmer lassen sich galvanisch an eine gegen Störungen verdrillte Zwei-Drahtleitung (Twisted Pair) als Linie anschließen. Das Kabel wird dabei wie bei herkömmlichen Gegensprechanlagen beliebig in Stern-, Baum- oder Serien-Struktur verlegt und verzweigt.

Der "Hausmeister" für den Wandeinbau bietet genügend Leistungsreserven für zukünftige Aufgaben und erlaubt den schnellen Überblick über den Gebäudezustand.

Der „Hausmeister“ für den Wandeinbau bietet genügend Leistungsreserven für zukünftige Aufgaben und erlaubt den schnellen Überblick über den Gebäudezustand.Peaknx

Concierge der Moderne

Die Lösung für eine organische Verbindung aus Gebäudemanagement und Produktionsanlagen muss genügend Reserven besitzen, um beiden Welten gerecht zu werden. Basierend auf dem KNX-Bus hat Peaknx eine kompakte Steuerungs-­Lösung für die Gebäude- und Heimautomatisierung im Portfolio. Der als Dual-Core-Prozessor ausgelegte Rechner der Hausmeisterzentrale Controlpro fungiert dazu einerseits als Gebäudesteuerung, beispielsweise für die Heizung. Zum anderen kommuniziert er über CAN, LIN oder den KNX-Bus mit den üblichen Anlagensteuerungen aus der Produktion. Das System läuft unter Windows 8, 64 Bit. Bei Bedarf kann das bis dato unter Windows 8, 64 Bit laufende System mit nachfolgenden Betriebssystemen upgedatet werden. Das Gerät arbeitet durch Konvektion lüfterlos sowie leise und besitzt eine robuste SSD-Festplatte. 4 bis 16 GB Arbeitsspeicher, optionales Wlan, RFID-Kartenleser, HD-Webcam und 18,5″ LED LCD Panel gepaart mit Breitbandstereo-Lautsprechern und optimierten Mikrofonen ermöglichen den Einsatz beispielsweise von Sprachsteuerung. Die Weitspannungs-Stromversorgung von 110 bis 230 V mit 5 W Standby-Aufnahme, USB 2.0 und 3.0 beziehungsweise Gigabit-LAN- und HDMI-Anschlüssen, sowie optionale KNX, CAN und LIN Ports stehen als Schnittstellen zur Außenwelt und Produktionsebene zur Verfügung. Weitere sind in Planung.