Elemente von Bussystemen

Für die Einrichtung eines funktionierenden Bussystems sind spezielle Elemente notwendig, die in einer logischen Systemarchitektur organisiert und verbunden sein müssen.

Gallerie

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 mit Hilfe 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 definiert, damit alle Busteilnehmer den Impuls erkennen und weiterverarbeiten können. Die Datenübertragung erfolgt je nach Bussystem mit unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten; bei KNX beträgt die Geschwindigkeit 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.) – analog zu den Steuerstellen bei der klassischen Elektroinstallation. Es wird zwischen manuellen und automatischen Sensoren unterschieden:

  • Manuelle Sensoren: Die Ausführung der Befehle und physikalischen Zustände erfolgen händisch, etwa per Tastendruck bei Tastern oder per Drehbewegung bei Drehdimmern.
  • Automatische Sensoren: Dazu gehören u.a. Präsenzmelder, Wetterstationen oder Raumtemperaturregler, die physikalische Größen automatisch messen und weitergeben.

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. Sie sind das Äquivalent zu den Lastschaltern in der klassischen Elektroinstallation.

Controller

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

Systemgeräte

Systemgeräte werden zum Aufbau der Busstruktur bzw. Topologie (Linien- und Bereichskoppler), für die Spannungsversorgung sowie die Programmierung der Anlage benötigt. Im Gegensatz dazu werden Sensoren und Aktoren als Endgeräte bezeichnet.

Anzeige- und Bediengeräte

Anzeige- und Bediengeräte dienen der Visualisierung der Vorgänge im System z.B. der Schaltstellungsanzeige. Verwendet werden dafür vorzugsweise Touch-Screens, Bedien- und Meldetableaus und ähnliche Geräte.

Gateway

Ein Gateway stellt eine Schnittstelle für die Kommunikation zwischen zwei inkompatiblen Netzwerken oder Geräten her. Dafür übersetzt es die ein- und ausgehenden Nachrichten und überträgt die Daten (z.B. Formate und Protokolle) der beiden unterschiedlichen Systeme. In der Anwendung kann damit z.B. eine DALI-Beleuchtungsanlage in ein KNX-System integriert werden.

Aufbau der Busgeräte

Alle Busgeräte bestehen jeweils aus dem Busankoppler (BCU = Bus Coupling Unit) und dem Anwendungsmodul, bzw. Busendgerät. Die beiden Geräte sind über eine standardisierte, zehn- oder zwölfpolige Anwenderschnittstelle (AST oder PEI = Physical External Interface) miteinander verbunden.

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. Das Anwendungsmodul, auch Busendgerät genannt, setzt die gewünschte Funktion um.

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Planungsgrundlagen

Entwicklung der Elektroinstallation

Den Durchbruch für vernetzte und automatisierte Gebäudefunktionen brachte die Entwicklung von Bussystemen.

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Grundprinzip von Bussystemen

Mithilfe von Bussystemen können verschiedene Prozesse und Geräte in Gebäuden miteinander vernetzt und zentral überwacht sowie gesteuert werden.

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Elemente von Bussystemen

Entscheidend für eine umfassende Gebäudeautomation ist das Zusammenspiel von Sensoren und Aktoren, die über bestimmte Übertragungssysteme die entsprechenden Daten und Informationen auswerten und in Schaltaktionen übertragen.

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Was bedeuten die Begriffe Topologie, Linie oder Datentelegramm im Zusammenhang mit Bussystemen?

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Der Installationsbus KNX ist ein offenes, genormtes Bussystem für die flexible Elektroinstallation (im Bild: KNX-Taster F 40 aus Aluminium, LS 990).

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Funk-Bussysteme

Funk-Bussysteme funktionieren grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie leitungsgebundene Bussysteme – mit dem Unterschied, dass für die Datenübertragung Funkwellen (RF = Radio Frequency) genutzt werden.

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Da für funkbasierte Bussysteme keine Steuerleitungen verlegt werden müssen, bieten sie sich vor allem dort an, wo drahtgebundene Lösungen nur mit großem Aufwand realisiert werden können.

A CUBE von JUNG – Herausragend klar

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