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Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2 Grundlagen zur Gebäudeautomation
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.1 Datenübertragungsmedien
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Aufgaben der Bitübertragungsschicht
Aufgabe:Richtige Übertragungder „rohen Bits“ über den Kanal.
Schwerpunkte:• Übertragungsmedium• Leitungscodes• Übertragungsgeschwindigkeit• Übertragungsrichtung• parallele und serielle Übertragung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Übertragungsmedienoff-line Übertragung on-line Übertragung
verdrilltesLeitungspaar Koaxialkabel Lichtwellen-
leiter
asymmetrischeKupferleitung Funk
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Offline-ÜbertragungsmedienGroße Datenmengen zwischen Computern werden mitmagnetischen oder optischen Medien übertragen:• große Speicherkapazität von Disketten,
Magnetbändern und CD-ROMs• damit große „Bandbreite“ des „Übertragungskanals“• Transport mit Post oder Kurierdienst,
geringe Übertragungskosten/bit
Programmversorgung von Steuerungen oft mitprogrammierten Speicherschaltkreisen (EPROMs)
entscheidende Nachteile:• geringe Übertragungsgeschwindigkeit• keine Online-Übertragung, wie sie für
die Prozeßautomatisierung erforderlich ist
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Asymmetrische KupferleitungÜbertragungsmedium
Übertragungslänge cm bis wenige m
Leitungstreiber Leitungsempfänger
Ue Ua
• Sender und Empfänger habengleiches Bezugspotential (Masse, Ground)
• Information liegt in der Signalamplitude(z.B. L ... low und H ... high)
• nur für kurze Übertragungswege geeignet, z.B.- Bussysteme in Computern- Interfacekabel für Peripheriegeräte
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Symmetrische Kupferleitung
Sender Empfänger
Z0/2
Z0/2
Z0/2
Z0/2
• weiteste Verbreitung als Telefonkabel• Übertragungsrate:
< 10 Mbit/s im Meterbereich, Kbit/s im Kilometerbereich• Vorteile:
-billig-leicht zu verlegen-geringe Abmessungen-einfachste Anschlußtechnik-als Telefonnetz überall vorhanden
• Nachteile:-begrenzte Leistungsfähigkeit-Bandbreite hängt von Leitungslänge ab-störanfällig
Übertragungsmedium
mehrere Kilometer
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
KoaxialkabelKupferkern(Innenleiter)
• 50-Ohm-Koaxialkabelfür Basisbandübertragung(für digitale Übertragung)(bis 50 MB/s bei 1 km)
• 75-Ohm-Koaxialkabelfür Breitbandübertragung(für analoge Übertragung)(bis 150 MB/s über 100 km)
Isolierschicht(Dielektrikum)
geflochtenerAußenleiter Schutzmantel
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Basis- und Breitbandübertragung
• Bandbreitebegrenzte Signale nutzendie Kanalbandbreite nicht aus
• es können auf einem Kanal mehrereFrequenzbänder dieser Bandbreiteübertragen werden
f
tf
t
Kanal 3
Kanal 2
Kanal 1f ... Frequenzt ... Zeit
NutzbareBandbreite
f
tf
t
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bandbreite der Übertragungskanäle 1
• eine periodische Rechteckimpulsfolge läßt sich als Summe von Sinusfunktionen darstellen
• das Signalgemisch besteht aus der Grundschwingung mit der Frequenz f=1/T und Oberschwingungen (Harmonische) mit der Frequenz des ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz
T
Rechtecksignal
Signal aus1 Harmonischen
Signal aus5 Harmonischen
Signal aus15 Harmonischen
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bandbreite der Übertragungskanäle 2Bitfolge fürASCII-Zeichen>>b<<
Bandbegrenzung1 Harmonische
Bandbegrenzung2 Harmonische
Bandbegrenzung4 Harmonische
Bandbegrenzung8 Harmonische
n = 1 ... 15
n = 1
n = 1 ... 2
n = 1 ... 4
n = 1 ... 8
Zeitdarstellung Spektraldarstellung
t0
t
t
t
t
t
f
f
f
f
f
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Übertragung im Telefonnetz
Beispiel: Zeichen »b« wird mit 9600 Baud im Telefonnetz übertragen
gesendetesZeichen
empfangenesZeichen
Bitratebit/s
Zeichendauerms
1. HarmonischeHz
übertragbareHarmonische
300600
1200
38400
240048009600
19200
26,6713,336,67
0,21
3,331,670,830,42
37,575
150
4800
300600
12002400
804020
0
10521
t t fft0 t0
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Lichtwellenleiter
Funktionsprinzip Brechzahlprofil
• Strahlen, die unter einem Winkel ≤ θ0
einfallen, werden durch Totalreflexion imKern des Lichtwellenleiters weitergeleitet
• Ursache ist die unterschiedliche Brechzahl des Kerns und des Mantels (siehe Brechzahlprofil)
Mantel (n2)Kern (n2)
n1
n
r
n2
90°-α)θ0
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Typen von Lichtwellenleitern
Multimode-faser mitStufenprofil
Multimode-faser mitGradienten-profil
Mono-mode-faser
Eingangs-impuls
Ausgangs-impuls
Dichter
n
r
r
n
n
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Vorteile der Lichtwellenleiter• unempfindlich gegenüber elektrischen
und magnetischen Störungen– kein Blitzschutz erforderlich– kein Nebensprechen
• produzieren selbst keine Störstrahlen– stören keine anderen Systeme– hohe Abhörsicherheit
• mechanische Eigenschaften– geringes Gewicht– kleine Abmessungen
(2000 Fasern haben 85 mm Durchmesser)• hohe Übertragungsrate
– Multimodenfasern (Stufenindex)– Gradientenindex-Fasern– Monomodenfasern
• geringe Dämpfung– verstärkerfreie Übertragungslänge > 100 km
20 MHz x km500 - 1800 MHz x km< 20000 MHz x km
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Parallele Datenübertragung
Acht Datenleitungenund Steuerleitungen
zu sendendesByte
zu empfangendesByte
Steuersignale
Treiber Empfänger
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Serielle Datenübertragung
eine Leitung
Parallel-Serien-Wandler(Sendeschieberegister)
Serien-Parallel-Wandler(Empfangsschieberegister)
zu sendendesByte
zu empfangendesByte
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Übertragungsrichtung
Sender Sender
Empf. Empf.Empf.
Empf.Sender
Sender
Sender Empf.
Betriebsarten
Simplex Duplex Halbduplex
• Übertragung nurin eine Richtung
• Kommunikation mitVerteilungscharakter:z.B. Rundfunk,Fernsehen
• Kommunikationspartnerhaben Sende- undEmpfangseinrichtung
• getrennte Übertragungs-kanäle (z.B. Vierdraht-leitung oder zweiFrequenzbänder)
• Sender und Empfängersind umschaltbar
• Übertragungskanalist bidirektional
• Übertragung erfolgtimmer wechselseitig
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Modem
Protokolle der Bitübertragung
Modem
V.24 V.24
Übertragungskanal(Telefonnetz, Breitbandkanal, Funkkanal)
Modem:Modulator / Demodulator
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Analoge Übertragung mit ModemModulationsarten
Amplitudenmodulation
Frequenzmodulation
Phasenmodulation
0 1 0 11
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Abbildung 6: Trägersignal
Trägersignal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Amplitudenmodulation
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Amplitude Shift Keying (ASK)
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Frequenzmodulation (FM)
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Frequency Shift Keying (FSK)
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Protokolle in der Bitübertragungsschicht
Protokoll enthält Festlegungen zu:• mechanischen Eigenschaften• elektrischen Eigenschaften• funktionellen Eigenschaften• verfahrenstechnischen Eigenschaften
Computer DTE(Data Terminal Equipment)
Modem DCE(Data Circuit-Terminating Equipment)
Standard-schnittstelle
Modemz.B. Telefonleitung
RS 232-CV.24RS 449RS 423-ARS 422-A
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
RS-232-C (1)• RS 232-C: dritte Überarbeitung der Norm der
Electronic Industries Association• V.24: CCITT-Empfehlung dieser Norm
• mechanische Spezifikation:-25-poliger Steckverbinder-Abmaße und Numerierung
• elektrische Spezifikation:-Spannung < -3V Low (1)
>+3V High (0)-Signalhub +/- 15V-Übertragungsrate < 20 kbit/s-Kabellänge bis 15 Meter
15V
-15V
3V-3V
1 10 0
verbotenerBereich
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
RS-232-C (2)
Protective Ground (1)Transmit (2)Receive (3)Request to Send (4)Clear to Send (5)Data Set Ready (6)Common Return (7)Carrier Detect (8)Data Terminal Ready (20)
Computer(DTE)
Modem(DCE)
• funktionale Spezifikation:- Welche Schaltungen sind mit den 25 Pinsverbunden und wie arbeiten sie?
- Die 9 wichtigsten Anschlüsse:
• verfahrenstechnische Spezifikation:- Protokoll für die Folge der erlaubten Ereignisse
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Nullmodem
RS 232 C / V.24
GroundTransmitReceiveRequest to SendClear to SendData Terminal ReadyData Set Ready
SignalerdeSendedaten
EmpfangsdatenSender einsch.
SendebereitBetriebsbereitBetriebsbereit
Carrierdetected
Signalerkannt
72345
2068
72345
2068
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
RS 449
• mechanische Festlegungen• funktionelle Festlegungen• verfahrenstechnische Festlegungen
RS 449
• asymmetrische Übertragung(analog RS-232-C)
• 20 kbit/s• 15 Meter
RS 423 A
• symmetrische Übertragung• 2 Mbit/s• 60 Meter
RS 422 A
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
RS 485 (1)...Linienbus
Endgerät Endgerät Endgerät Endgerät
Sonderfälle...
... ...
bidirektionalePunkt-zu-Punkt-Verbindung
unidirektionaleVerbindung fürRingtopologie
Übertragungsmedium
...
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
RS 485 (2)Induzierte Störspannung
Erdpotentialdifferenz Ug
ABC
A
BC
...
Gleichspannungkeine BeschädigungÜberspannungsimpulseSenderSenderspannungNull- / Eins-DifferenzStrombegrenzungEmpfängerMindestempfindlichkeitEmpfindlichkeitsbereich
- 17V bis + 17V- 10V bis + 10V- 25V bis + 25V
1,5V bis 5V / 54 Ohm> 2V< 2500 mA
+ 0,3V- 7V bis +12 V
...
Elektrische Daten:
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
• Kundenanlagen: - Beleuchtungssteuerung (domestic-powerlines) - Jalousie- und Markisensteuerung
- Energiemanagement - Einzelraumtemperaturregelung - Anwesenheitssimulation - Komfortfunktionen (Lichtszenen, Zentralfkt., ...)
Breite, existierende Infrastruktur
Zusatzfunktionen / Mehrwertdienste ohne neue Verkabelung
Powerline als Kommunikationskanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
02,5
57,510
12,515
17,520
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Zeit (ms)
Am
plitu
de (V
)
1 0 1 1
50 Hz Netz-wechselspannung
Powerline-Kommunikation: Das Grundprinzip
Ze it (ms )
Am
plitu
de (V
)
Ze it (ms )
Am
plitu
de (V
)
Stromkabel
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
• öffentliches Verteilnetz: - Lastmanagement / Tarifumschaltung (public powerlines) - Zählerfernablesung
- Internet-Zugang (?) - Telekommunikationsdienste (??)
Bindeglied zwischen Energieversorger und Kundenanlage
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bustechnik mit Powerline
Sensoren Aktoren
Stromversorgungsleitung 230V
PowerlinePowerline TechnikTechnik
C
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.2 Sensoren
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Ein Sensor ist ein Bus-Teilnehmer, der eine physikalische Größe aufnimmt, in eine elektrische Größe umwandelt, diese digitalisiert, in ein Telegramm einfügt und dieses Telegramm auf den Bus sendet.
Beispiele sind Taster, Schalter, elektronische Schaltkreise mit angeschlossenen Fühlern, etc. .
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
SensorenWegDruckTemperaturLichtStromSpannung
WegDruckTemperaturLichtStromSpannung
WegDruckTemperaturLichtStromSpannung
Sensor
Sensor
Sensor
ADU
ADU
ADU
analoges Signal
analoge Standard-schnittstelle(z.B. 0...20mA
4…20 mA0...10V)
digitales Signal(seriell oder parallel)
ADU ... Analog- /Digital-Umsetzer Automatisierungsgerät
Signal-an-
passung
Signal-an-
passung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Sensor: induktiver NäherungsschalterMetallscheibe
Magnetfelder
Ferritkern
Spule
Elektronikim Gehäuse
Näherungs-bereich
+ - Signalausgang „0“ + - Signalausgang „1“
Symbol
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bauformen von Sensoren industrieller Anwendung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Wetterstation:• Temperatur• Helligkeit• Feuchte• Sonnenstellung• Strahlungsstärke• Regen
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.3 Aktoren
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Ein Aktor ist ein Teilnehmer, der Telegramme empfangen, verarbeiten und in anwendungsbezogene Aktionen umsetzen kann.
Beispiele sind Relais, Schütze, Binärausgänge, etc
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
MotorenVentileRelaisSignal-geber...
MotorenVentileRelaisSignal-geber...
MotorenVentileRelaisSignal-geber...
Aktoren
analoges Signal
analoge Standard-schnittstelle(z.B. 0...20mA
0...10V)
digitales Signal(seriell oder parallel)
DAU ... Digital- /Analog-UmsetzerAutomatisierungsgerät
DAU
Aktor
Aktor
AktorDAU
DAU
Signal-an-
passung
Signal-an-
passung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.4 Klassische Steuerungstechnik
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Steuerungsebene klassische Technik: Relaissteuerung
Tasten- und Anzeigefeld Tasten- und Anzeigefeld
Relaissteuerung (Schaltschrank) Relaissteuerung (Schaltschrank)
Näherungs-sensor
M
M
SchützAnlagen-verdrahtung
Schütz
M
Schütz
Schalter
Schritt-motor
Thermo-element
Näherungs-sensor
Einführung Bild 1.16
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Steuerungsebene Beispiel: Relaissteuerung
BK1=(B1+K2) S1
K2=K1 K3TK3T=K2
nach 10 min Impulsdiagramm
..
Die Steuerung wird durch Schalterund Relais (Schütze) realisiert.
Der Steueralgorithmus, der im Zeit-diagramm dargestellt ist, wird durchSchütze, Hilfsschütze und Schützeeiner Zeitfunktion (z.B. Anzugsverzögerung)sowie deren Verdrahtung realisiert.
Die Steuerung wird in Schaltschränkenangeordnet und verdrahtet.
Schaltung (Kontaktplan)einer Lüftersteuerung.
.
.
B1 K2 K1 K2
K1 K2 K3T
S1 K3T
11 12 1413
10 min
Einführung Bild 1.17
Hilfsschütz Motorschütz
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Typischer Schaltschrank in Relaistechnik
Einführung Bild 1.18
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.5 SpeicherprogrammierbareSteuerung (SPS)
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Speicherprogrammierbare Steuerungen
Näherungs-sensor
M
M
SchützAnlagen-verdrahtung
Schütz
M
Schütz
Schalter
Schritt-motor
Thermo-element
Näherungs-sensor
SPS
Einführung Bild 1.19
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Architektur der SPS
Anwender-programm:
U E0UN E1O M2= A1U A1UN T3= M2U M2L KT 600.2SE T3
Ein-/Ausgabe-baugruppen
Ein-/Ausgabe-baugruppen
Ein-/Ausgabe-baugruppen
Standard-schnittstelle
Strom-versorgung
SpeicherProzeßabbildCPU Organisations-
programm
Sensoren und Aktoren
Einführung Bild 1.20
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Typischer Schaltschrank mit SPS
Einführung Bild 1.21
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.6 ISO/OSI-Schichtenmodell
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Warum Standards?
MM
Kommunikationsstandard - ISO-Schichtenmodell
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Die Nachricht
?Philosoph:I like rabbits
Philosoph
?? ??
?? ??Aha!
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Der Übertragungskanal
Philosoph:I like rabbits Philosoph
Techniker Techniker
Übertragungskanal
? ?
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Die Übersetzung
Philosoph:I like rabbits
Übersetzer:Ich mag Kaninchen
Techniker:...K wie Konrad -A wie Anton -N wie Nordpol...
Philosoph
Übersetzerin:Ik hou van konijnen
Techniker:Ich mag Kaninchen
Aha!
Übertragungskanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Ein SchichtenmodellAnwender des Kommunikationssystems
Übersetzer
Techniker
Übertragungskanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
OSI-Referenzmodell
Open Systems Interconnection(Kommunikation offener Systeme)
entwickelt vonInternational Standardization Organization (ISO)
ISO - OSI - Referenzmodell
7-Schichtenmodell
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
7-Schichten-ModellAnwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
DarstellungSchicht n
Dienstanforderungen
7
6
5
4
3
2
1
DarstellungSchicht n-1
Dienstanforderungen
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Übertragungsweg im 7-Schichten-Modell
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
7
6
5
4
3
2
1
Sender Empfänger
Übertragungskanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Protokolle
Übertragungsprotokoll
Sicherungsprotokoll
Vermittlungsprotokoll
Transportprotokoll
Sitzungsprotokoll
Darstellungsprotokoll
Anwendungsprotokoll Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
7
6
5
4
3
2
1
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Datenpakete im OSI - Modell
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
7
6
5
4
3
2
1 rohe Bits
DatenH S
Daten
Daten
Daten
Daten
Daten
H
H
H
H
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Übergang zwischen verschiedenen Kommunikationssystemen
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
7
6
5
4
3
2
1
Vermittlung Vermittlung
Sicherung Sicherung
Bitübertragung Bitübertragung
Transportprotokoll
Sitzungsprotokoll
Darstellungsprotokoll
Anwendungsprotokoll
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Beispiele für Teilnetze im OSI-ModellAnwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Brücke
7
6
5
4
3
2
1Ethernet Token-Bus
7
6
5
4
3
2
1
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Router
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Token-Bus X.25
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Darstellung
RegeneratorRepeater
7
6
5
4
3
2
1Bitübertragung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Signalübertragung
Bitübertragungsschicht (Physical layer)Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Aufgabe:Richtige Übertragungder rohen Bits über den Kanal.
Schwerpunkte:• Welches Übertragungsmedium?• Welche Signalpegel für 0 und 1?• Welche Übertragungsgeschwindigkeit?• Wird in beiden Richtungen
gleichzeitig übertragen?• Wie wird die Verbindung hergestellt
und wie wird sie abgebrochen?• Wieviele Anschlüsse (Pins) hat der
Verbindungsstecker und wofür werdendiese verwendet?
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Sicherungsschicht (Data link layer)
Signalübertragung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Aufgabe:Richtige Übertragungder rohen Bits über den Kanal.
Schwerpunkte:• Welches Übertragungsmedium?• Welche Signalpegel für 0 und 1?• Welche Übertragungsgeschwindigkeit?• Wird in beiden Richtungen
gleichzeitig übertragen?• Wie wird die Verbindung hergestellt
und wie wird sie abgebrochen?• Wieviele Pins (Anschlüsse) hat die
Verbindung und wofür werdendiese verwendet?
Datensicherung
Aufgabe:Datensicherung durch Coderedundanz und Quittungsmechanismen bei erkannten Fehlern.
Schwerpunkte:• Erzeugung von Datenrahmen (Frame).• Markierung der Datenrahmen.• Fehlererkennende Codierung.• Fehlerkorrigierende Codierung.• Wiederholung von Datenrahmen
bei Fehlern.• Quittierung der richtigen Übertragung.• Steuerung des Datenflusses.
Sicherung
Bitübertragung
Sicherung
Bitübertragung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Aufgaben der Sicherungsschicht (Data link layer)
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Datensicherung
• Einteilung des Bitstromesin Datenrahmen
• Überprüfung der richtigenÜbertragung einzelner Rahmen
• Quittierung der richtigenRahmenübertragung
• Steuerung des Datenflussesim Netz
• Zugriffssteuerung auf den Kanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Vermittlungsschicht (Network layer)
Datensicherung
Aufgabe:Datensicherung durch Coderedundanz und Quittungsmechanismen bei erkannten Fehlern.
Schwerpunkte:• Erzeugung von Datenrahmen (Frame).• Markierung der Datenrahmen.• Fehlererkennende Codierung.• Fehlerkorrigierende Codierung.• Wiederholung von Datenrahmen
bei Fehlern.• Quittierung der richtigen Übertragung.• Steuerung des Datenflusses.
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Wegsuche
Aufgabe:Auswahl der Wege vom Ursprungs-zum Bestimmungsort.
Schwerpunkte:• Abhängigkeit von Netztopologie.• Punkt-zu-Punkt-Kanäle.• Rundsendekanäle.• Adressierung.• Koordinierung der zu
übertragenden Datenpakete.• Abrechnungsfunktionen für
die Inanspruchnahme derÜbertragungskanäle.
Sicherung Sicherung
Vermittlung Vermittlung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Transportschicht (Transport layer)
Wegsuche
Aufgabe:Auswahl der Wege vom Ursprungs-zum Bestimmungsort.
Schwerpunkte:• Abhängigkeit von Netztopologie.• Punkt-zu-Punkt-Kanäle.• Rundsendekanäle.• Adressierung.• Koordinierung der zu
übertragenden Datenpakete.• Abrechnungsfunktionen für
die Inanspruchnahme derÜbertragungskanäle.
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Kombinieren vonDatenpaketen
Aufgabe:Datenaufbereitung für dieVermittlungsschicht.
Schwerpunkte:• Zerlegung der Daten in kleinere
Übertragungseinheiten und derenZusammensetzung auf derEmpfangsseite.
• Übertragung großer Datenmengenüber mehrerer Netzverbindungen.
• Zusammenlegung mehrere Transport-verbindungen auf einer Netz-verbindung.
• Aufbau und Abbau derNetzverbindung.
Transport
Vermittlung
Transport
Vermittlung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Sitzungsschicht (Session layer)
Kombinieren vonDatenpaketen
Aufgabe:Datenaufbereitung für dieVermittlungsschicht.
Schwerpunkte:• Zerlegung der Daten in kleinere
Übertragungseinheiten und derenZusammensetzung auf derEmpfangsseite.
• Übertragung großer Datenmengenüber mehrerer Netzverbindungen.
• Zusammenlegung mehrere Transport-verbindungen auf einer Netz-verbindung.
• Aufbau und Abbau derNetzverbindung.
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Sitzung
Aufgabe:Stellt gehobenere Dienste fürdie Datenkommunikation bereit.
Schwerpunkte:• Verschaffen des Zugangs zu
einem anderen Rechnersystem.• Steuerung der Richtung beider
Kommunikationsteilnehmer.• Einbau von Synchronisations-
und Wiederanlaufpunkten beilangen Übertragungen.
Sitzung Sitzung
Transport Transport
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Darstellungsschicht (Presentation layer)
Sitzung
Aufgabe:Stellt gehobenere Dienste fürdie Datenkommunikation bereit.
Schwerpunkte:• Verschaffen des Zugangs zu
einem anderen Rechnersystem.• Steuerung der Richtung beider
Kommunikationsteilnehmer.• Einbau von Synchronisations-
und Wiederanlaufpunkten beilangen Übertragungen.
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Aufgabe:Umwandlung der Datenstruktur.
Schwerpunkte:• Konvertierung von Zeichensätzen.• Konvertierung verschiedener
Zahlendarstellungen.• Konvertierung von Steuerzeichen-
folgen für Terminals.• Datenkompression zur Reduzierung
der zu übertragenden Datenmenge.• Kryptographie für Vertraulichkeit
und Authentizität.
Zeichenkonvertierung
1 2 3
Sitzung
Darstellung
Sitzung
Darstellung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Anwendungsschicht (Application layer)Aufgabe:Bereitstellung von Diensten fürEndanwender.
Schwerpunkte:• Dateiübertragung und
Verzeichnisverwaltung(Löschen, Umbenennen usw.)
• Nachrichtenübertragungsdienste(z.B. elektronische Post)
• Auftragsüberwachungund -verwaltung.
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
Anwendung
Sitzung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
In der Anwendungsschichtwird das eigentliche Zieldes Systems erfüllt.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.7 Netzwerktopologien
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
• Netzwerktopologie: Verbindungsstruktur zwischenden Kommunikationspartnern
• Punkt - zu - Punkt - elementareVerbindung: Verbindungsstruktur
Netzwerktopologien
• Für die Verbindung vieler Kommunikationspartner gibt es eineReihe typischer Netzwerktopologien.
• Große Netze sind aus Teilnetzen zusammengesetzt, die unter-schiedliche Topologien aufweisen können.
• Die Topologie entscheidet über Aufwand und Effizienz desKommunikationssystems.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Vollständiger Graph
N=3V=3
N=4V=6
• Anzahl der Verbindungen V =• Keine Wegsuche (Routing)• Großer Aufwand• Hinzufügen eines neuen Knotens
beeinflußt alle anderen
N(N-1)2
N=5V=10
N=6V=15
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Vermaschtes Netz
• Keine systematische Verbindungzwischen den Netzknoten.
• Verbindung abhängig von territorialenund betriebsbedingten Besonderheiten.
• Klassische Form der Weitverkehrsnetze.
A
B
A
B
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Baumstruktur
Wurzel
D
C
A
B
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Stern
Teilnehmermit einembidirektionalenZugang
• Im Sternnetz existiert eine Zentralstation.• Bei N Knoten sind N Verbindungen erforderlich.• Jede Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern
läuft über zwei Verbindungen.• Änderungen im Netzwerk sind einfach, solange
der zentrale Knoten noch freie Anschlüsse hat.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Passiver Bus
Teilnehmermit wechselweisebidirektionalemZugang
SenderEmpfänger
• Zu einem Zeitpunkt: ein Sender, alle anderen Knoten sind Empfänger.• Die Empfängerknoten sind passiv angeschaltet.• Eine Routingfunktion ist nicht erforderlich, da alle
Knoten die Information empfangen.• Beschränkungen entstehen für die Zahl der Teilnehmer
und die Buslänge.• Verwaltung des Datenverkehrs wegen Zugriffskonflikten.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Ring
Teilnehmer mitunidirektionalemEin- und Ausgang
A BC
D
E
FGH
I
J
K
LM
• Ring: Kette von gerichtetenPunkt-zu-Punkt Verbindungen.
• Keine Routing-Funktion.• Jeder Knoten regeneriert das Signal.• Maßnahmen bei Ausfall eines Knotens: Bypass.• Organisation des Datenflusses notwendig.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Physische und logische Struktur
• physischer Ring• logische Zweipunkt-
verbindung
• physischer Bus• logischer Ring
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Linienstruktur Sternstruktur
Aktor Sensor
Ringstruktur Baumstruktur
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.8 Buszugriffsverfahren
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
NetztypenStrukturen mit
Punkt-zu-Punkt-Verbindung
• Für die Kommunikation zweier Partner wird immer eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung aufgebaut
• Sie haben damit einen ungeteilten Übertragungskanal
Ringstruktur Busstruktur
• Alle Teilnehmer teilen sich einen einzigen Kommunikationskanal
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Untergliederung der Sicherungsschicht
LLC-Teilschicht(Logical Link Control, Logische Verbindungssteuerung)
MAC-Teilschicht(Media Access Control, Medien-Zugriffs-Steuerung)
2b
2a
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Multi-Master- und Single-Master-Systeme
S S S SS
M MMM
SSSSS
S
M
Single-Master-System Multi-Master-System
Master ist ein aktiver Kommunikationsteilnehmer,der die Busherrschaft besitzt und• eine Kommunikation einleitet• die Kommunikation steuert• bei den Slaves als Empfänger be-
stimmte Reaktionen hervorruft
Slave ist ein passiver Kommunikationsteilnehmer,• der aufgefordert wird Daten zu empfangen
oder zu senden
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
IEEE802.4Token-Bus
IEEE802.5Token-Ring
Zugriffsverfahren, Zugriffssteuerung auf gemeinsames Übertragungsmedium
IEEE 802.1 (HILI)
IEEE 802.2 (LLC)
IEEE802.3CSMA/CD
MAC MAC MAC
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
CSMA/CD - Verfahren (1): Zugriffsverfahren
Station sendebereit
Kanal abhören
Daten sendenKanal abhören
JAM-Signal senden
Warten nachBackoff-Strategie
Kanal frei?
Kollision
• CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection
nein
nein
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
CSMA/CD - Verfahren (2): Kollision
B
C
A F
E
D
Station A
Station B
Station C
Station D
...
A sendebereit
B sendet
C sendebereit
A sendet
C sendet
Kollision
C sendet
A sendet
zufälligeWartezeit
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
CSMA/CD - Verfahren (3): Backoff-Strategie
B
C
A F
E
D
Station A
Station B
Station C
Station D
...
zufälligeWartezeit(Backoff-Strategie)
A sendebereit
B sendet
C sendebereit
A sendet
C sendet
zufällige Wartezeiten vermeiden Kollision
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Token-Bus
M M M
SSSS
M M M
SSSS
M M M
SSSS
M
SSSS
Multi-Master-System• Token: Sendeberechtigung• physischer Bus• logischer Ring der Busmaster
Single-Master-System
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Token-RingToken, d.h. Sendeberechtigung kreist im Ring
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
S5S4
S3S2
S1
M
Summenrahmenverfahren
Kopf Datenvon S1
Datennach S2
Datennach S3
Datenvon S4
Datenvon S5 S
Single-Master-System
• Master sendet zyklisch einen Rahmen.• Jeder Slave hat eine feste Position im Rahmen,
aus der er Daten entnimmt oder in die er Daten hineingibt.• Eine Kopfinformation markiert Rahmenbeginn
und enthält Steueranweisungen.• Master empfängt den Rahmen wieder und prüft
über Prüfsumme S die richtige Übertragung.
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Kapitel 2.9 Bussysteme
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
. GrundlagenDefinition :
Ein Bus ist ein Sammelleitsystem zwischen Funktionseinheiten, über das ein Austausch von
Daten, z.B zum Steuern, Melden und Parametrieren stattfindet.
konventionelle Installation
Businstallation
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Betrachtung folgender Unterpunkte
• Grundlagen
• Topologie
• Übertragungsverfahren
• Kosten- & Nutzenrechnung
• Software Tools
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bussysteme im Überblick• Funkbussysteme 433 MHz, 868 MHz, etc.
• PHC - PEHA House Control
• EIB - Twisted Pair
• EIB - Powernet
• LCN - Local Control Network
• LON - Local Operating Network
• Döpke – Dupline
• WAGO, Beckhoff, Siemens, Phoenix-SPS
• und viele andere
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Bei automatisch arbeitenden Systemen zum
· Schalten,· Steuern,· Regeln,· Anzeigen,· Protokollieren,· Überwachen
und Informieren
können durch programmierbare Installationssystemedie Anforderungen an Flexibilität, Sicherheit, Komfortund Wirtschaftlichkeit erfüllt werden.
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Feldbussysteme in der Industrieanwendung
Aktoren /Sensoren
Steuerung
Zellen-steuerung
Leit-stand
LAN
Prozeßbus
Sensor-/Aktorbus
Kommunikationsnetze:Lokale Netze:EthernetTokenringTokenbusMAPTOP
Feldbus:BITBUSPROFIBUSDIN-MeßbusSERCOSCANLONINTERBUS
Kommunikationspyramide
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Lokale Achsen-
funktionen
Mietbereichs-funktionen
Gebäude-Allgemein-bereichs-funktionen
Liegenschaft- Allgemeinbereichs-
funktionenBeschattung Wetterstationen
Zeitfunktionen
AufbereitungenAuswertungen
VisualisierungBedienung
Störmeldung
Schnittstelle zur Automatisierungsebene
Schnittstelle zur Leitebene
Leitebene
Automatisierungs-ebene
Feldbus
Konven-tionelleElektro-installation
Stromversorgung
Verkabelung
Geräte
Netzwerk
Kommunikationstechnik
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Offene KommunikationHerstellerspezifische NetzeCSI ... Closed SystemInterconnection
Standard NetzeOSI ... Open SystemInterconnection
Vorteile: • Optimiert für bestimmteAnwendungsfälle
• International genormt• Herstellerunabhängige Systeme• großer Leistungsumfang
Nachteile: • Inkompatibel zu anderenHerstellern
• EingeschränkteProduktionspalette
• Nicht alle Systeme habensich durchgesetzt
• Höherer anfänglicher Aufwandwegen Standardisierung
Beispiele: • IBM-Ring, Decnet• Sinec L1
• Ethernet, MAP, TOP, LON• BITBUS, PROFIBUS• INTERBUS
Anwendung: • Vernetzung speziellerSysteme
• Zukünftige Systeme, an denenviele Hersteller teilhaben
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
BITBUSZellen-rechner
LA
Gate-way
Positions-steuerung
Repeater Repeater
...
E/AE/A
E/A
Gate-way
SPS IPC
IntelligentesBedien-TerminalEin-/Ausgabe
Slaves
Sensor/Aktor-Bus
Master
CNC-Maschine
M
Haupteigenschaften:Topologie: Linienbus an beiden Enden abgeschlossenBuslänge: 300 m bei 375 kbit/s oder 1200 m bei 62,5 kbit/s
Verdreifachung durch 2 RepeaterTeilnehmer: 1 Master, bis 84 Slaves bei 375 kbit/s,
bis 250 Slaves bei 62,5 kbit/s
Medium: Verdrillte ZweidrahtleitungLichtwellenleiter, Infrarotlicht, Funk
Buszugriff: Master / Slave mit zyklischer AbtastungAnwendung: Verbindung intelligenter Teilnehmer
Leitungs-abschluß
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Profibus /FMS
Haupteigenschaften:Topologie: Linienbus an beiden
Enden abgeschlossenBuslänge: 1200 mÜbertragungsrate: max. 5000 kbit/sTeilnehmer: max. 32
Medium: verdrillte ZweidrahtleitungBuszugriff: Multimaster mit Tokenpassing
bzw. Master/SlaveAnwendung: durchgehend vom Sensor-/ Aktorbus
bis in die Leitebene
Zellenrechner CNC
Zellenrechner CNC Zellenrechner
Leitebene(Master)
Steuerungs-ebene(Master)
Sensor- /Aktor-ebene(Slaves)
M M...
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
DIN-Meßbus
Haupteigenschaften:Topologie: Linienbus an beiden Enden abgeschl.Buslänge: 500 m je Bussegment, Stichleitung 5 m
mit ungesteuerten Repeaternbeliebige Verlängerung
Übertragungsrate: 110 bit/s bis 1 Mbit/s
Teilnehmer: 31, kaskadierbar auf max. 4096Medium: Vierdrahtleitung (Hin- und Rückkanal)Buszugriff: Master / SlaveAnwendung: Industrielle Meß- und Prüftechnik,
Betriebsdatenerfassung, CAQ
LALA
freieDosen
Leitrechner(Master) Terminal
Barcode-leser
Maschinen-datenerfassung
Prüfdaten-erfassung
Maschinen-datenerfassung
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Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
CAN (Controller area network)
Haupteigenschaften:Topologie: Linienbus mit Leitungsabschluß (LA)Medium: verdrillte ZweidrahtleitungBuslänge: 40 m bis 1 kmÜbertragungsrate: max. 1Mbit/s (Buslänge von 40 m),
50 kbit/s (Buslänge bis 1 km)
Teilnehmer: max. 200 CAN-Knoten, an die jeweils mehrere Sensoren / Aktorenanschließbar sind
Buszugriff: Multimaster / CSMA/CAAnwendung: Vernetzung intelligenter Einheiten und
der Sensoren und Aktoren
CAN-Controller
LA LA
CAN-Controller
CAN-Controller
CAN-Controller
CAN-Controller
CAN-Controller
... ...
... ...
...
...
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
Neuron NeuronNeuron
NeuronNeuron
Neuron
LON (Local operating network)
Haupteigenschaften:Topologie: LinienbusMedium: Stromleitung, Funk, ZweidrahtleitungBuslänge: bis 1300 m bei ZweidrahtleitungÜbertragungsrate: 9,6 kbit/s (Stromleitung), 4,9 kbit/s (Funk),
78 kbit/s oder 1,25 Mbit/sVerdrillte Zweidrahtleitung)
Teilnehmer: 64 an einem Teilbus, max. 32385Buszugriff: CSMA/CAAnwendung: Steuerung der Gebäudetechnik,
Kraftfahrzeuge, Industrie
Stromleitung Router Funk Router
Beleuchtung SchalterKlima-anlage
Motor fürRolladen
verdrillteZweidrahtleitung
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
ISP-Feldbus
Haupteigenschaften:Topologie: LinienbusBuslänge: 600 m
(Schätzung für 1,5 Mbit/s)Übertragungsrate: 1,5 Mbit/s
Medium: Zweileitertechnik mitintegrierter Busspeisung
Buszugriff: Multimaster mit TokenpassingAnwendung: durchgehend vom Sensor-/
Aktorbus bis in die Leitebene
Zellenrechner
SPS IPC SPS
Leitebene(Master)
Steuerungs-ebene(Master)
Sensor- /Aktor-ebene(Slaves)
M...
...
Prof. Dr. Bernd Aschendorf FB 3 FH Dortmund
Elektrische Gebäudesystemtechnik Grundlagen zur Bustechnik
INTERBUS
Haupteigenschaften:Topologie: RingMedium: verdrillte Zweidrahtleitung,
Lichtwellenleiter (LWL)Buslänge: 13 km, 400 m / BussegmentÜbertragungsrate: max. 2Mbit/s (typ 500kbit/s)
Teilnehmer: max. 256 (je Teilnehmer viele Sensorenund Aktoren anschließbar)
Buszugriff: Single-Master / Slave, SummenrahmenAnwendung: Vernetzung der Sensoren und Aktoren
SPS / IPC(Master)
Busklemme(Slave)
Busklemme(Slave)
E / A (Slave)
S ...SS S
S ...SS S
A ...AA A
A ...AA A
E / A (Slave)
E / A (Slave)
E / A (Slave)
Bus-segment S ... Sensoren
A ... Aktoren
max. 8TN