Grundprinzip und Elemente von Bussystemen

• Am bekanntesten und verbreitetsten ist der KNX, das ist der frühere „Europäische Installationsbus - EIB“, an dem hier die Grundprinzipien der Bustechnik erläutert werden.
• Ein leicht zu programmierendes, handwerksgerechtes System bildet der LCN-Bus.
• Für umfangreiche Anlagen wird auch das LON-System verwendet, das seine Ursprünge in der Industrieautomatisierung hat.

Elemente der Gebäudesystemtechnik

• Übertragungsmedien
  Die Datenübertragung, d.h. die physikalische Realisierung der Busleitung, ist mit verschiedenen Medien möglich:
  
  Verdrillte Kupferleitung (TP = twisted pair)
  Der Netzspannung überlagert über das 230/400-V-Netz (PL = Powerline)
  Funkwellen (RF = Radio Frequency)
  Infrarot-Lichtwellen (IR = Infra Red)

• Topologie
  Als Topologie wird die Struktur eines Netzwerks von Buskomponenten bezeichnet, bei dem mehrere Übertragungsleitungen zusammengeschaltet werden. Man unterscheidet Stern-, Baum- oder Linienstruktur.

• Linie
  Die kleinste Einheit in einem Busnetzwerk ist die Linie. Bei KNX können an eine Linie maximal 64 Bus-Teilnehmer angeschlossen werden. Durch den Einsatz von Linienverstärkern erhöht sich die Anzahl möglicher Teilnehmer auf maximal 256, wobei ein Linienverstärker bereits als Teilnehmer gilt. An jeder Linie dürfen dabei bis zu drei Linienverstärker eingesetzt werden. Werden mehr Geräte in einem KNX-Netzwerk benötigt, können auch weitere Linien gebildet – insgesamt bis zu 15 – und über sogenannte Linienkoppler an eine Hauptlinie angeschlossen werden. Je Hauptlinie können somit unter Beachtung der maximalen Leitungslängen ohne Linienverstärker 15 x 65 bzw. mit Linienverstärker 15 x 256 Geräte zusammengeschlossen werden. Bis zu 15 Hauptlinien können wiederum mithilfe von Bereichskopplern zu Bereichen zusammengeschlossen werden, sodass auch große Gebäude mit der kompletten Bustechnik ausgestattet werden können.

• Datentelegramm
  Ein Datentelegramm ist eine festgelegte Struktur eines Datenblocks auf der Busleitung. Sie ist genau festgelegt, damit ihn alle Busteilnehmer verstehen und weiterverarbeiten können. Die Datenübertragung erfolgt mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 9.600 bit/s.

• Sensoren
  Als Sensoren bezeichnet man die Geräte zum Erfassen von Analogwerten (Temperaturfühler, Helligkeit, Bewegung) oder Binärinformationen (Schaltstellungen, Impulse von Tastern, Meldungen etc.)

• Manuelle Sensoren
  Bei den manuellen Sensoren erfolgt die Ausführung der Befehle und physikalischen Zustände händisch per Tastendruck oder Drehbewegung bei Drehdimmern. Die Informationen werden über den KNX-Bus zu den ausführenden Geräten geleitet.

• Automatische Sensoren
  Präsenzmelder, Wetterstationen, Raumtemperaturregler u. a. wandeln physikalisch gemessene Größen in elektrische Werte um, verarbeiten diese und senden ein Telegramm über den KNX-Bus zur Umsetzung der entsprechenden Befehle.
  

• Aktoren
  Aktoren empfangen die Datentelegramme und setzen diese in Aktionen um, wie Schalt- und Dimmbefehle für Leuchten, Steuerbefehle für Rollläden, Markisen etc. oder Stellbefehle für Heizkörperventile. Aktuelle Zustände werden an die Anzeigeelemente der Sensoren zurückgemeldet.
  

• Controller
  Controller sind Geräte für komplexe Steuer- und Regelfunktionen, z.B. logische Verknüpfungen, Lichtszenensteuerungen, Zeitsteuerungen. 

• Steuerzentralen
  Die verschiedenen (KNX-)Steuerzentralen bilden den Knotenpunkt zur Vernetzung und gemeinsamen Steuerung sämtlicher Funktionen, sowohl raumbezogen als auch für das gesamte Gebäude.

• Anzeige- und Bediengeräte
  Zur Visualisierung der Vorgänge im System (Schaltstellungsanzeige), Touch-Screens, Bedien- und Meldetableaus werden Anzeige- und Bediengeräte verwendet.

• Systemgeräte
  Die unterschiedlichen Systemgeräte werden zum Aufbau der Busstruktur (Linien- und Bereichskoppler), als Schnittstellen zur Programmierung und Inbetriebnahme der KNX-Anlage
  benötigt.

• Gateway
  Ein Gateway bildet eine Schnittschnelle zwischen zwei inkompatiblen Netzwerken, d.h. es dient dazu die Kommunikation zwischen zwei Netzen oder Geräten herzustellen. Dabei übersetzt es die ein- und ausgehenen Nachrichten und transferiert die Daten (z.B. Formate und Protokolle) der beiden unterschiedlichen Netze.
  

Aufbau der Busgeräte

Busgeräte bestehen jeweils aus dem Busankoppler und dem Anwendungsmodul. Beide sind über die Anwender-Schnittstelle (10- oder 12-poligen Steckverbinder) miteinander verbunden. Das Anwendungsmodul ist das Endgerät, das die gewünschte Funktion realisiert.

Der Busankoppler sendet und empfängt die Telegramme über den Installationsbus. Jeder Busankoppler enthält einen Mikroprozessor zur Speicherung und Bearbeitung des Anwendungsprogramms sowie einen Wandler zur Spannungsversorgung.