Smart Building by Prüllage Systeme

Meine Idee vom intelligenten Gebäude

Nachdem ich nun viel über Smart Home berichtet habe, will ich nun eine professionelle Lösung aus meiner Firma vorstellen. Hierbei wird der Controller CX8000 von Beckhoff und die S7-CX-315 SD von IBHSoftec eingesetzt. Als Bediensoftware oder Leitebene kann sowohl unser Home-Control oder das PR-HC-SMART (ein kleines Bedien-Panel) eingesetzt werden. Weiterhin können die Geräte an vorhandene Leittechniken, wie WinCC oder InTouch, angebunden werden. Mit dem CX8091 ist sogar die Aufschaltung mittels BACNet oder OPC UA möglich. Wird das Home-Control eingesetzt, so werden alle getätigten Einstellungen auch gleich einer Web-Application (welche jQuery Mobile enthält) bereit gestellt, wodurch eine Bedienung mittels Smart Phone oder Tablet möglich ist. Die komplette Lösung eignet sich sowohl für kleine bis mittelgroße Büro- oder Wohngebäude als auch für öffentliche Gebäude (wie Rathäuser, Schulen etc.). Natürlich ist der Einsatz im Einfamilienhaus auch möglich. Sollten die Funktionen eines Controllers nicht ausreichen, so können einfach mehrere eingesetzt werden (z.B. je Etage oder je Wohneinheit).

Das Besondere an diesem Konzept ist, dass es die klassische Elektroinstallation um die Automatisierungsfunktionen erweitert. Im Feld können normale Taster, wie z.B. die Schalterprogramme von Berker, Gira oder Jung, eingesetzt werden. Für Schalt- oder Dimmfunktionen werden einfache Relais oder Dimmer von z.B. Eltako verwendet. Auch eine Nachrüstung ist mittels EnOcean Funk-Sendern und -Empfängern möglich. Weiterhin ist zu sagen, dass keine Engineering-Tools für die Inbetriebnahme notwendig sind. Mit ein wenig Training kann jeder Elektroinstallateur die Anlage konfigurieren und in Betrieb nehmen.

Einzelraumregelung im Vordergrund

In erster Linie ist das Home-Control raumorientiert. Das bedeutet, es bietet alle Funktionen die zur Raumautomatisierung erforderlich sind. Daraus ergeben sich für jeden Raum folgende Funktionen:

  • Regelung der Raumtemperatur (durch schalten der Heizung/Fußbodenheizung oder der Klimaanlage oder Kühldecke).
    • Über ein Wochenuhrenprogramm können Nutz- und Absenkzeiten bestimmt werden.
    • Weiterhin können Benutzer außerplanmäßige Nutzungen einfach per Knopfdruck auslösen (Nutzzeitverlängerung).
    • Ein verstärkter Anstieg der Raumtemperatur kann eine Brandvermutung auslösen.
    • Außentemperaturkompensation der Soll-Temperatur bei hohen Außentemperaturen.
  • Steuerung der Jalousien.
    • Abhängig oder unabhängig (einstellbar) von der Raumtemperatur, der Außentemperatur und der Helligkeit wird ein Raum beschattet.
    • Abhängig vom Sonnenstand werden nur die Fenster beschattet, an denen auch die Sonne hinein scheinen kann.
    • Durch individuelle Szenen können die Jalousien bestimmte Positionen anfahren. Z.B. Blickschutz am Morgen oder Abend, sowie Einbruchschutz für die Nacht. Eine Panik-Szene kann dies wiederum übersteuern, sowie geöffnete Fenster als auch Sicherheitspositionen bei Sturm oder niedriger Außentemperatur.
    • Per Taster (sowohl Eintaster- als auch Zweitaster-Betrieb (für hoch und runter)) oder per Software kann die Jalousie jederzeit individuell bewegt werden.
  • Steuerung von Licht.
    • Jeder Lichtkreis kann mit und ohne Dimmer betrieben werden.
    • Durch individuelle Szenen können Lichtkreise ein- und ausgeschaltet werden. Z.B. am Morgen oder am Abend. Weitere Szenen, wie Panik, Coming-Home oder Going-Out sind enthalten. Es ist sogar möglich z.B. bei der Funktion Going-Out einzelne Lichtkreise zunächst einzuschalten und dann verzögert wieder abzuschalten, um den Weg nach draußen zu beleuchten.
    • Das zusätzliche Schalten des Lichtkreises mittels Bewegungsmelder ist ebenfalls möglich.
    • Per Taster vor Ort oder per Software können die Lichtkreise geschaltet und gedimmt werden.
  • Überwachung der Fenster und Türen.
    • Wird ein Fenster im Raum geöffnet, so kann dies zur Abschaltung der Klimatisierung führen.
    • Weiterleitung des Zustands an eine EMA möglich.
Raumübersicht im Home-Control

Raumübersicht im Home-Control

Einstellungen der Raumtemperatur im Home-Control

Einstellungen der Raumtemperatur im Home-Control

Übersicht der Beleuchtungskreise im Raum

Übersicht der Beleuchtungskreise im Raum

Jalousie-Einstellungen im Raum

Jalousie-Einstellungen im Raum

Raumübersicht auf dem Handy

Raumübersicht auf dem Handy

Raumeinstellungen auf dem Handy

Raumeinstellungen auf dem Handy

Was ist zentral vorhanden?

Wie schon erwähnt ist das aktuelle Projekt in erster Linie raumorientiert. Trotzdem bietet es eine Menge an weiteren Funktionen, um das System zu vervollständigen. Hier eine Aufzählung:

  • Erfassung von Sensoren
    • Wie z.B. die Außentemperatur, Helligkeit zur Beschattung, Helligkeit für Dämmerung.
    • Ermittlung einer Durchschnittstemperatur.
  • Zentrale Meldezentrale.
    • Alle Alarme laufen an einer zentralen Stelle im Home-Control auf. Es wird protokolliert, wann eine Störmeldung kam und wann sie behoben wurde.
    • Mittels Meldeeditor können Meldungen an bis zu vier Sammelstörkontakte ausgegeben werden. Weiterhin können alle Alarme deaktiviert werden.
    • Alle Alarme können individuell per E-Mail an unterschiedliche Meldestellen versendet werden.
  • Zentrale Speicherung von Kurventrends.
    • Alle Sensoren, sowie Aktoren werden in einem Kurven-Log gespeichert.
Kurven-Auswertung im Home-Control

Kurven-Auswertung im Home-Control

  • Kontrollierte Be- und Entlüftung
    • Steuerung der Stufen 1-3 und Aus für eine kontrolliert Wohnraum Be- und Entlüftung
    • Inkl. Abschaltung bei hoher Außentemperatur.
    • Inkl. Sommernachtskühlung.
  • Ansteuerung einer Heiztherme
    • Hierbei simuliert das Programm der Heiztherme die Außentemperatur vor. Dadurch wird kein weiterer Außenfühler benötigt und wird keine Wärme im Gebäude benötigt, so wird einfach eine hohe Temperatur ausgegeben.
  • Torsteuerungen
    • Steuerung von Toren ist implementiert. Das Auf- und Zufahren kann wiederum eine Szene auslösen (z.B. Coming Home).
  • Anbindung an EMA
    • Meldung von Fenster- und Türkontakten in bis zu fünf Einbruchzonen an die Einbruchmeldeanlage möglich.
  • Anbindung an BMA
    • Auch hier können bis zu fünf Brandzonen an eine Brandmeldeanlage weitergegeben werden.
    • Je Brandzone sind Schaltungen für eine Entrauchung vorhanden.
Anbindung an eine Brandmeldeanlage inkl. Entrauchung

Anbindung an eine Brandmeldeanlage inkl. Entrauchung

  • Zentrale Wochenuhr-Einstellungen sowie ein Urlaubskalender sind vorhanden.
  • Softwareseitige Handbedienung für alle Ausgänge implementiert.
  •  Erfassung von Betriebsstunden und Impulszählern bereits enthalten.
    • Z.B. zur Erfassung des Strom-, Gas- oder Wasserverbrauchs.

Datensicherheit

Das Home-Control sichert alle Datenbanken automatisch auf bis zu zwei Datenträgern. Weiterhin werden täglich alle Einstellungen auf den SPS-Steuerungen abgefragt und ebenfalls in die Sicherung gelegt. Zu guter Letzt bietet Prüllage seinen Kunden einen Cloudspeicher zur weiteren Sicherungsmöglichkeit der Daten an. Auch dies geschieht völlig automatisiert.

Das automatisierte Szenen-System

Eines war mir persönlich bei der Entwicklung wichtig: „Das Gebäude soll so gut wie alles von selber machen.“ Und so habe ich mir ein ausgeklügeltes Szenenprogramm ausgedacht. Momentan gibt es insgesamt fünf Hauptszenen:

  1. Morgen
  2. Tag
  3. Vorabend
  4. Abend
  5. Nacht

Für alle fünf Szenen gibt es zusätzlich die Unterscheidung zwischen Anwesenheit und Abwesenheit. Somit gibt es bereits zehn Hauptszenen. Zu jeder Szene kann eingestellt werden, ob ein Lichtkreis ein- oder ausgeschaltet oder keine Änderung vorgenommen werden soll. Weiterhin kann für jede Jalousie Höhe und Lamellenstand (falls Raffstoren vorhanden sind) zu jeder dieser Szenen eingestellt werden. Der normale Tagesablauf wird nun durch diese Szenen automatisiert bestimmt. Der Tag beginnt durch eine Aktion des Bewohners, des Hausmeisters etc. durch Betätigung eines Tasters (z.B. einen Jalousietaster), das Öffnen eines Tores, das Aufschließen einer Tür oder direkt per App oder Software. Je nachdem, ob es draußen noch dunkel ist oder nicht, startet die Szene Morgen oder Tag. Im Urlaub kann dieser Vorgang auch über Zeit aktiviert werden. Wird es nun wieder dunkel, so wird dies über einen Dämmerungssensor registriert und zwar in zwei Stufen. Die erste Schwelle startet die Szene Vorabend und die Zweite die Szene Abend. Dies kann z.B. dafür genutzt werden, dass zunächst nur indirekte Beleuchtungen eingeschaltet werden und erst wenn es dunkler wird, werden weitere Lichter und evtl. eine Außenreklame eingeschaltet. Weiterhin können die Jalousien unterschiedliche Positionen anfahren. Irgendwann wird der Tag beendet und dies passiert wieder über eine Aktion des System-Benutzers oder über Zeit.

Weiterhin bietet das System weitere Sonderszenen, die teilweise den üblichen Szenen-Ablauf überlagern können. Hier mal ein paar Beispiele:

  • Coming Home
    • Diese Szene wird gestartet, wenn der Zustand von Abwesend auf Anwesend wechselt und es draußen dunkel ist.
  • Going Out
    • Diese Szene wird gestartet, wenn der Zustand von Anwesend auf Abwesend wechselt und es draußen dunkel ist.
  • Gute Nacht
    • Diese Szene wird gestartet, wenn die Szene Nacht gestartet wird und Anwesenheit vorliegt.

Zu jeder dieser Szenen können wieder Lichtkreise ein- und ausgeschaltet werden, wie schon bei den normalen Szenen. Zusätzlich können Lichtkreise aber auch verzögert ausgeschaltet werden.

Falls keine Helligkeitssensoren eingesetzt werden sollen oder es einfach nicht möglich ist, so können die Szenen auch über die Sonnenhöhe gestartet werden.

Die Power der „Extension-App-Plattform“

Ein großes Highlight ist die von Fa. Prüllage Systeme selbst entwickelte Extension-App-Plattform. Diese bietet direkt im Home-Control die zusätzliche Einbindung von Funktionen, die den normalen Umfang eines Leitsystems überschreiten.

Übersicht über die hinzugefügten Extension-Apps.

Übersicht über die hinzugefügten Extension-Apps.

Hier mal ein paar Beispiele. Über die Extension-Apps im Detail werde ich mal einen weiteren Beitrag erstellen.

Camera Viewer

Logo Camera Viewer

Mit dieser App kann ein Kamerasystem direkt in das Home-Control eingebunden werden. Die App verfügt bereits über einen integrierten Recorder. Durch die Integration in das Leitsystem werden die Kameras auch sofort in der Web-Application bereitgestellt. Das Konzept „nur eine App für alles“ wird bei mir sehr groß geschrieben.

Livetile-Kachel des Camera Viewers

Live-Tile-Kachel des Camera Viewers

Kameraüberwachung direkt im Leitsystem

Kameraüberwachung direkt im Leitsystem

Camera Viewer in Web-Application

Camera Viewer in Web-Application

Wetter-App

Icon Wetterapp

Mit unserer Wetter-App können die Wetterdaten in die einzelnen SPS-Steuerungen geschrieben werden. Dadurch könnte man sich Außenfühler ersparen.

Live-Tile der Wetter-App

Live-Tile der Wetter-App

Update Console

Icon Update Console

Die App Update Console überprüft die Softwareprodukte der Firma Prüllage auf einem PC auf Updates, lädt bei Bedarf automatisch die erforderlichen Installationspakete herunter und gibt dem Anwender Bescheid, dass neue Updates zur Installation bereitstehen. Mittels Mausklick kann die automatische Installation daraufhin gestartet werden. Die Update Console überprüft aber nicht nur die Software auf dem lokalen Rechner, sondern auch alle angeschlossenen SPS-Steuerungen und stellt auch die Updates direkt auf den Controllern bereit.

Live-Tile der Update Console

Live-Tile der Update Console

Bereit für die Installation auf einen Controller

Bereit für die Installation auf einen Controller

Für die Zukunft

Was ist der nächste Schritt: Die weitere Einbindung des HKL-Bereichs. So sollen zukünftig auch Heizungsregelungen und Lüftungsanlagen mit eingebunden werden. Aus dem aktuellen Home-Control soll zukünftig ein Building-Control werden.

Was haltet ihr von der Lösung? Gerne könnt ihr mir schreiben oder einen Kommentar dazu verfassen.

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