Die Kommunikation einer Heizung mit der Heizungssteuerung erfolgt immer über eine definierte Schnittstelle.
Das ist im allgemeinen eine 7-8-9 , 1-2-4 oder Bus Schnittstelle. Auf jeder der hier genannten Schnittstellen erfolgt die Kommunikation Heizung-Schnittstelle-Regler, in einer genau definierten "Sprache" die sich bei den Schnittstellen unterscheidet. Das führt dann dazu das sich Heizung und Regler nicht verstehen wenn die Schnittstellen Bedingungen nicht eingehalten werden. Es können sogar die einzelnen Komponenten (Heizung-Schnittstelle-Regler) beschädigt werden!
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Steuerung der Heizungsanlagen;
Traditionell bestanden Anlagen der Heizungstechnik aus jeweils unabhängigen, für sich
weitgehend isoliert arbeitenden Einheiten.
Heute wachsen auch im Einfamilienhaus die Anforderungen an solche Systeme drastisch.
Die Regelung eines Kessels ist abhängig von der Vorlauftemperatur, der Außentemperatur,
dem Wärmebedarf der Heizkörper, dem Wärmebedarf der Warmwasserbereitung, etc.
Mischer, Pumpen werden, abgestimmt auf die gewünschte Leistung und mit dem Ziel
effizienter Energieausnutzung bei gleichzeitiger Optimierung des Gesamtsystems geregelt.
Die einzelnen Teilsteuerungen, Sensoren und Aktoren müssen dazu Informationen
austauschen.
Für Heizungsapplikationen lassen sich diese Protokolleigenschaften entsprechend dem
Szenario: erweitertes eBUS-System ableiten.
• Multimastereigenschaft: In einem System gibt es mehrere intelligente Einheiten - z.B.
Feuerungsautomat 1, Feuerungsautomat 2, Regler, Testsystem, Modem, etc. -, die
„gleichrangig“ sein sollten. Gleichrangigkeit bedeutet Master-Eigenschaft. Die
Mastereigenschaft bedeutet für einen Modul, daß er von sich aus eine Kommunikation über
das Netzwerk mit einem anderen Modul - einem anderen Master oder einem „Slave“
initiieren darf, ohne darauf warten zu müssen, bis er dieses Recht von einem anderen
Modul zugeteilt bekommt. Diese Multimasterfähigkeit ist für Heizungsanlagen besonders wichtig:
Module unterschiedlicher Zulieferer können einfach in ein System integriert werden.
- Die Verfügbarkeit ist - im Gegensatz zum Single-Master-System relativ hoch.
• Verdrahtungstechnik: Einfache Installation, kostengünstig, verpolungssicher, geringe
Leitungszahl für Signale und Energie.
• Leitungslänge: Größenordnung > 100m.
• Übertragungsleistung: Ca. 1 bis 10 Nachrichten/s je nach Ausbaugrad der Anlage und
Das Kommunikationsprotokoll eBUS
Ein typisches Anwendungsszenario für den eBUS. Solch ein System kann mehrere Feuerungsautomaten und auch zusätzliche Regler beinhalten. Diese Module wären typischerweise eigenständige Module, also Master. Daneben enthält ein Heizungssystem als Slaves weitere Module wie Anzeige/Bedienung, Raumtemperaturgeber, Außentemperaturgeber, Mischer, etc. Da das System erlaubt, einfache Module über den Kommunikationsbus mit Energie zu versorgen, muß ein Busversorgungs-Modul auch diese Energie bereitstellen. Dieser Modul übernimmt auch typischerweise die Generierung von Synchronisationspulsen, die den Zugriffszeitpunkt für Master kennzeichnen, die über den eBUS kommunizieren wollen.
Das System kann dann über Erweiterungen verfügen. Für Fernwartungs- und Diagnosearbeiten sollte der eBUS über ein Modem an das Telefonnetz angeschlossen sein. Damit kann über den eBUS jeder daran angeschlossenes Modul beobachtet, mit neuen Parametern und ggf. Programmversionen versehen und getestet werden. Gleichzeitig könnte der Modemanschluß auch z.B. für das Ablesen von Gas-, Strom-, Wärme-, Wasserzählern, etc. verwendet werden.
Das Einstellen vor Ort kann entweder über das zum System gehörige Anzeige/BedienModul
erfolgen; oder es kann dazu an beliebiger Stelle ein entsprechendes, leistungsfähiger PC oder Smartfon, angeschaltet werden.
Entsprechend den Kommunikationsanforderungen in solch einem Szenario sind auch die
Eigenschaften des eBUS Protokolls spezifiziert worden
• Multimaster: Die grundsätzliche Eigenschaft des Protokolls ist Multi-Master.
- Auf Grund des Aufbaus des Datenrahmens - s. u. - und der daraus resultierenden
Adressierungsmöglichkeiten kann ein System max. 25 Master und 228 Slaves umfassen.
- Greifen nach einem SYN-Zeichen mehrere Master gleichzeitig auf das
Übertragungsmedium zu, so wird während der Kollision über ein Arbitrierungsverfahren
quasi on-line entschieden, wer die Aussendung seiner Botschaft fortsetzen darf. Als
Entscheidungskriterium dazu enthält jeder Botschaftskopf im ersten Byte die
Quelladresse - s.u. Datenrahmen QQ und vgl. Abb. 3 -, die auch gleichbedeutend mit der
sog. Botschaftspriorität ist. Die Bits einer Botschaft müssen zudem über den Transceiver
technisch so realisiert werden, daß z.B. gilt: „logisch 1“ = rezessiv und „logisch 0“ =
dominant
* Diese Technik setzt eine besondere Kodierung der erlaubten Quelladressen für Master
Voraus. Das ist auch der Grund für die Begrenzung auf max. 25 Master, obwohl für deren
Adreßkodierung 1 Byte vorgesehen ist.
• Technisches Interface:
Das technische Interface basiert auf einemStandard RS 232 UART, das in Verbindung mit einer zusätzlichen Transceiver-Hardware folgendeCharakteristiken aufweist:
- 2-Draht Twisted Pair Buskabel für Signal- und Energieübertragung
- Signalhub: „Log. 1“ = 15 .... 24 VDC, rezessiv; „log. 0“ = 9 .... 12 VDC, dominant
- Energieversorgung über den Bus mit max. 18 mA/Teilnehmer
- Verpolungssicherer Anschluß
- Signalanschluß: Galvanisch gekoppelt oder entkoppelt
- Bitrate: 2400 Baud
• Datenrahmen: Der Datenrahmen ist durch das Standard RS 232 Interface geprägt, vgl.
Master-Adress-Byte QQ
qq7 qq6 qq5 qq4 qq3 qq2 qq1 qq0
Master 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Master 2 0 0 0 1 0 0 0 0
…………………………
Master 24 0 1 1 1 1 1 1 1
Master 25 1 1 1 1 1 1 1 1
- Byte orientiert mit je 8 Daten-Bit + 1 Stop-Bit
- Ein Rahmen beginnt mit dem Quelladress-Byte QQ, das auch für die Arbitrierung
verwendet wird, gefolgt von dem Zieladreß-Byte ZZ. Dann kommen 2 Byte für die
auszuführenden Befehle PB und SB, ein Byte für die Datenlänge NN, die Datenbytes
DBi selbst und das Fehlerprüfbyte CRC.
Um das eBUS-Kommunikationssystem zu einem sog. „Offenen System“ zu machen, so daß
Module von unterschiedlichen Zulieferern miteinander kommunizieren können, sind über
das o.a. Maß der Standardisierung der Datenrahmen weitere Vereinbarungen nötig. Diese
Vereinbarungen - auch „Profile“ genannt - beziehen sich auf die Festlegung von Inhalten
der Datenrahmen.
Über die Festlegung mit besonderen Primärbefehlen werden auch Bereiche festgelegt, in
denen einzelne Anwender ihre eigenen Sekundärbefehlsgruppen definieren können. Damit
ist auch die Möglichkeit geschaffen, daß mit einem standardisierten Protokoll individuelle
Ausprägungen und damit Abgrenzungen von speziellen, anwenderspezifischen Lösungen
möglich sind.
Diese Steuerung erfolgt auch nicht „linear“, sondern die Daten werden Mikroprozessoren zugeführt, die z.B. die Brennersteuerung vorausschauend für Stunden berechnen, steuern und überwachen.
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Hier mal zum vergleich eine Steuerung über eine 1-2-4
1-2-4 Interface Heizung: mit Leistungsteuerung vom Brenner der Heizung!
Kontakte 1-2-4
1: +24V
2: Output
4: GND
Output: 2.5-24V, an der 2 moduliert den Brenner
Datenblatt diverser Thermostate 2.5-21V, 2.7-22.5V, also nicht so kritisch.
Es fließen auf "2" ca. 3.2mA - 0.2mA in den Regler hinein von der Therme aus (3.2 mA bei "off", 0.2 mA bei "on").
Therme hat ca. 7kOhm Impedanz.
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Wie man leicht erkennen kann, Haben BUS und eine x-x-x Schnittstelle keine Gemeinsamkeit!