Description
Der zunehmende Einsatz der Mikroprozessortechnik im Bereich der Gebudeautomation und anderen versorgungs- und verfahrenstechnischen Bereichen verdrngt die klassische analoge Regel- und Steuerungstechnik. Dieses Buch fhrt in die Grundlagen ein, schildert die Mglichkeiten der Anwendung und nennt die Probleme. Beispiele machen das Buch insbesondere auch fr den Praktiker in der Industrie und in Planungsbros interessant. 1 Einleitung.- 2 Einfhrung in die binre Steuerungstechnik.- 2.1 Kontaktbehaftete Steuerungstechnik in der Gebudeautomation.- 2.1.1 bersicht.- 2.1.2 Hauptstromkreise.- 2.1.2.1 Drehrichtungsumsteuerung.- 2.1.2.2 Stem-Dreieck-Anlauf.- 2.1.2.3 Drehzahlumschaltung eines D-Motors mit getrennten Wicklungssystemen.- 2.1.2.4 Drehzahlumschaltung eines D-Motors mit Dahlander-Wicklung.- 2.1.3 Hilfsstromkreise.- 2.1.3.1 Kontaktverriegelung.- 2.1.3.2 Hand- und Notbedienebene.- 2.1.3.3 berwachungs- und Sicherheitsschaltungen.- 2.2 Binre Grundfunktionen.- 2.2.1 Verknpfungsfunktionen.- 2.2.1.1 Elementarverknpfungen.- 2.2.1.2 Abgeleitete Verknpfungen.- 2.2.1.3 bersicht ber alle Verknpfungsmglichkeiten fr 2 Variable.- 2.2.1.4 Systematischer Entwurf einer Verknpfungssteuerung.- 2.2.1.5 Grundzge der Schaltalgebra.- 2.2.2 Speicherfunktionen.- 2.2.2.1 RS-Speicher.- 2.2.2.2 Erzwingen eines Vorranges.- 2.2.2.3 Beispiel: Wendeschaltung fr einen Drehstrommotor.- 2.2.2.4 Speicher mit dynamischem Eingang (T-Flipflop).- 2.2.3 Vergleicher.- 2.2.4 Zeitfunktionen.- 2.2.4.1 Ansprechverzgerung.- 2.2.4.2 Rckfallverzgerung.- 2.2.4.3 Kurzzeiteinschaltung.- 2.2.4.4 Erzeugung einer neuen Zeitfunktion aus einer vorhandenen Zeitfunktion.- 2.2.4.5 Mindesteinschaltzeit.- 2.2.4.6 Mindestausschaltzeit.- 2.3 Anwendungsspezifische Funktionen und Funktionsbausteine.- 2.3.1 Befehlsgabe mit Rastschaltern und Tastschaltem.- 2.3.2 Erfassen, Verarbeiten und Melden von Strungen.- 2.3.2.1 Speicherung von Strungsmeldungen.- 2.3.2.2 Sammelstrmeldung mit Hupe.- 2.3.3 Folgesteuerung.- 2.3.3.1 Handbettigte Folgesteuerung.- 2.3.3.2 Zeitgesteuerte Folgesteuerung.- 2.3.4 Ausfhrungsberwachung fr einen Schaltbefehl.- 2.3.5 Drehzahlumschaltung fr zweistufigen Ventilator.- 2.3.6 Filterberwachung.- 2.3.7 Keilriemen- und Strmungsberwachung.- 2.3.8 Pumpensteuerung.- 2.3.8.1 Einzelpumpe fr Wrmebertrager.- 2.3.8.2 Doppelpumpensteuerung.- 2.3.9 Frostschutz.- 2.3.10 Beispiel: Steuerung einer einfachen Lftungsanlage.- 3 Mikroprozessortechnik und EDV.- 3.1 Die Darstellung von Zahlen und Zeichen im Computer.- 3.1.1 Die Codierung von Zahlen.- 3.1.2 Rechenregeln von Integer-Zahlen.- 3.1.3 Die Darstellung von Gleitkommazahlen im Computer.- 3.1.4 Die bertragung von Zeichen.- 3.2 Rechnersysteme.- 3.2.1 Die Baugruppen eines Rechnersystems.- 3.2.2 Einplatinenrechner und Mikrocontroller.- 3.2.3 Betriebssysteme.- 3.2.4 Schnittstellen.- 3.2.5 Programmiersprachen.- 4 Einfhrung in die digitaleSignalverarbeitung.- 4.1 Kommunikation zwischen Prozess und Rechner.- 4.1.1 Umwandlung analoger Signale in Binrsignale.- 4.1.2 Digital/Analog-Umsetzet (DA-Wandler).- 4.1.3 Analog/Digital-Umsetzer (AD-Wandler).- 4.1.4 Analog-Multiplexer.- 4.2 Zeitdiskrete bertragungsglieder.- 4.2.1 Das Abtasten und Halten der Signale.- 4.2.2 Einfache zeitdiskrete bertragungsglieder.- 4.2.3 Digitale Filter.- 5 Regelungsverfahren.- 5.1 Kopplung Rechner – Prozess.- 5.2 Regelalgorithmen in der DDC-Technik.- 5.2.1 Proportionaler Regler (P-Regler).- 5.2.2 Integraler Regler (I-Regler).- 5.2.3 PI-Regler.- 5.2.4 PD-Regler.- 5.2.5 PID-Regler.- 5.3 Spezielle Reglerprogramme.- 5.3.1 Sequenzansteuerung.- 5.3.2 Bedarfsabh ngige Schaltung.- 5.3.3 Kaskadenregelung.- 5.3.4 Regler mit Strukturumschaltung.- 5.4 Einstellregeln.- 5.4.1 Einstellregeln fr Strecken mit Ausgleich.- 5.4.1.1 Einstellregeln ohne Bercksichtigung der Zykluszeit Tz.- 5.4.1.2 Einstellregeln mit Bercksichtigung der Zykluszeit Tz.- 5.4.2 Einstellregeln fr Strecken ohne Ausgleich.- 5.4.3 Experimentelle Einstellregeln nach Ziegler und Nichols.- 5.4.4 Einfluss der Laufzeit des Antriebes.- 5.4.5 Einfluss der Nichtl inearitt auf das Regelverhalten.- 5.5 Regelung mit Fuzzy-Logik.- 5.5.1 Einleitung.- 5.5.2 Struktur eines Fuzzy-Systems.- 5.5.3 Fuzzifizierung.- 5.5.4 Inferenz.- 5.5.4.1 Aggregation.- 5.5.4.2 Inferenz im engeren Sinne (Aktivierung).- 5.5.4.3 Akkumulation.- 5.5.5 Defuzzifizierung.- 5.5.6 Zusammenfassung aller Verarbeitungss chritte.- 5.5.7 Singletons.- 5.5.8 Fuzzy-Tools.- 5.5.9 Anwendungen in der Gebudeautomation.- 6 Kommunikation und Bussysteme.- 6.1 Grundl agen der Datenkommunikation.- 6.1.1 Schnittstellen zum PC.- 6.1.2 Verfahren zur Datenbertragung.- 6.1.3 Bussysteme.- 6.1.4 Die 7 Schichten des ISOIOSI-Kommunikationsmodells.- 6.1.5 Das Referenzmodell am Beispiel des Internet.- 6.1.6 Verbindung von Netzwerken.- 6.2 Europischer Installationsbus (EIB).- 6.2.1 Einfhrung.- 6.2.2 Aufbau des EIB.- 6.2.3 Adressierung, Telegrammaufbau und Buszugriffsverfahren.- 6.2.4 Arbeitsschritte beim Aufbau eines EIB-Systems.- 6.3 Local Operating Network (LON).- 6.3.1 Die Bedeutungder LonWorks-Technologie.- 6.3.2 LonWorks-Komponenten.- 6.3.2.1 Der Neuron-Chip.- 6.3.2.2 Transceiver.- 6.3.2.3 Das LonTalk-Protokoll.- 6.3.2.4 Entwicklungswerkzeuge.- 6.3.2.5 Das Kommunikationsprinzip.- 6.3.3 Die Schnittstellezur Anwendung.- 6.3.3.1 Das Netzwerkinterface der Anwendung.- 6.3.3.2 Standard-Netzwerk-Variablen-Typen (SNVTs).- 6.3.3.3 Die Konfigurationsparameter.- 6.3.3.4 Die LonMark-Objekte.- 6.3.3.5 Das externe Interface des LonWorks-Knotens.- 6.4 Building Automation and Control Network (BACnet).- 6.4.1 BACnet im ISO-OSI-Referenzmodell.- 6.4.2 Datenobjektein BACnet.- 6.4.3 Zugriffsfunktionen (SERVICES).- 6.4.3.1 Objekt Zugriffsfunktionen.- 6.4.3.2 Filetransferfunktionen.- 6.4.3.3 Alarm und Event-Funktionen.- 6.4.3.4 Remote DeviceManagement Funktionen.- 6.4.3.5 Virtual Terminal Funktionen.- 6.4.4 Interoperabilitt.- 6.4.4.1 Functional Groups.- 6.4.4.2 PICS (Protocol lmplementation Conformance Statement).- 6.4.4.3 BIBB’s (BACnet Interoperable Building Blocks).- 6.4.4.4 Vergabe von Prioritten.- 6.4.5 Beispiele.- 7 Zentrale und dezentrale Automationssysteme.- 7.1 Zentrale Automationssysteme.- 7.1.1 Entwicklungund Aufbau der Systeme.- 7.1.2 Programmierung von Automationssystemen.- 7.1.2.1 Anlagendarstellung mit Regelungs- und Steuerungsstrategie.- 7.1.2.2 Programmierung binrer Steuerungsfunktionen.- 7.1.2.3 Programmierung analogerRegelungsfunktionen.- 7.2 Dezentrale Automation mit offenenFeldbussysten.- 7.2.1 Firmenspezifische und offene Bussysteme.- 7.2.2 Mglichkeiten und Einsatz offener Bussysteme.- 7.2.3 Verlagerung der Automationsintelligenzin die Feldebene.- 7.2.3.1 Dezentralisierung des Schaltschranks.- 7.2.3.2 Steuerungs- und Regelungsstrukturen von RLT-Anlagen.- 7.2.3.3 Feldbusmodule fr RLT-Anlagen.- 7.2.4 Kommunikation der Module ber offenes Bussystem.- 7.2.4.1 Erstellungeines Netzwerkes mit offenem Bussystem.- 7.2.4.2 Binden von Feldbusmodulen in ein offenes Netzwerk.- 7.2.4.3 Zentralmodul.- 7.2.4.4 Intelligente Sensoren.- 7.3 Raumautomation mit offenemFeldbussystem.- 7.3.1 Elektrische Installationstechnik.- 7.3.2 Raumtemperaturregelung.- 7.3.3 Anpassung der Energiebereitstellung an den Bedarf der Rume.- 8 Elektromagnetische Vertrglichkeit und berspannungsschutz in der Gebudeautomation.- 8.1 bersicht.- 8.2 Strquellen.- 8.2.1 Technische elektromagnetische Vorgnge.- 8.2.2 Elektrostatische Entladungen.- 8.2.3 Blitzentladungen.- 8.3 Kopplungsmechanismen.- 8.3.1 Galvanische Kopplung.- 8.3.2 Induktive Kopplung.- 8.3.3 Kapazitive Kopplung.- 8.3.4 Strahlungskopplung.- 8.4 Strfestigkeit diskreter und analoger Systeme.- 8.4.1 Strfestigkeit binrer Signalbertragungen.- 8.4.2 Strfestigkeit analoger Signalbertragungen.- 8.5 Strbeeinflussung in der Gebudeautomation.- 8.5.1 Galvanische Kopplungen.- 8.5.2 Erdschleifen.- 8.5.3 Magnetische Kopplungen.- 8.5.4 Kopplungen ber parasitre Kapazitten.- 8.5.5 Entstrmanahmen fr Signalleitungen.- 8.6 berspannungsschutz, Schutzbeschaltungen.- 8.6.1 berspannungen durch Blitz.- 8.6.2 Schutz- und Entstrbeschaltungen.- 8.6.3 Blitzschutzzonen-, EMV-Konzept.- 8.7 EMV-gerechte Gebudeautomation.- 8.7.1 Blitzschutz.- 8.7.2 Potenzialausgleich, Erdung.- 8.7.3 Verkabelung.- 8.7.4 Schutzbeschaltungen und Stromversorgungen.- 8.7.5 Strahlung und Aufladungen.- 9 Gebudeautomation und technisches Gebudemanagement.- 9.1 Einfhrung.- 9.2 Funktionen eines Gebudeautomationssystems.- 9.2.1 Verarbeitungsfunktionen der Feldebene.- 9.2.2 Verarbeitungsfunktionen der Automationsebene.- 9.2.3 Managementebene, Aufbau und Verarbeitungsfunktionen.- 9.3 Aufgaben der Systemintegration.- 9.3.1 Systemintegration, Begriffsdefinition.- 9.3.2 Herstellemeutrale Managementebene und Open Process Control (OPC).- 9.3.3 BACnet als Standardprotokoll fr die Managementebene.- 9.3.4 Gebudesicherheit und Gebudeautomation.- 9.4 Energiemanagement.- 9.4.1 Verarbeitungsfunktionen zur Optimierung der Energieeffizienz einzelner Anlagenbereiche.- 9.4.2 Automatisierungsfunktionen zur gewerkebergreifenden Optimierung.- 9.4.3 Systematisches Energiemanagement und Energiecontrolling.- 9.4.4 Dynamische Gebudesimulation.- 9.5 Gebudeautomation und technisches Gebudemanagement.- 9.5.1 Instandhaltung.- 9.5.2 Gebudeautomation und Computer Aided Facility Management (CAFM).- 9.5.3 Contracting.- 10 Beispiele.- 10.1 h,x-gefhrte Regelung.- 10.1.1 Umluftbeimischung bei einer Wscheraustrittstemperatur-Regelung.- 10.1.2 Klimaanlage mit Umluftbeimischung und Dampfbefeuchtung.- 10.1.3 Umluftklappenansteuerung ohne Feuchtelasten (xz = xR).- 10.2 Klimatisierung mit Behaglichkeitsfeld.- 10.2.1 Feuchteregelung mit neutraler Feuchtezone.- 10.2.2 Feuchte-Kaskadenregelung mit neutraler Feuchtezone.- 10.2.3 Feuchte-Kaskadenregelung mit neutraler Feuchtezone und Behaglichkeitsfeld.- 10.3 Optimale Regelung von Klimaanlagen.- 10.3.1 Das Optimierungsproblem.- 10.3.2 Das Nullenergieband.- 10.3.3 Die Bestimmung optimaler Abluftzustnde.- 10.3.4 Die optimale Ansteuerung der Luftbehandlungselemente.- 10.3.5 Test und Realisierung des Verfahrens.- 10.4 VVS-Lftungsanlagen.- 10.4.1 VVS-Lftungsanlage mit stetiger Drehzahlregelung.- 10.4.2 VVS-Anlage mit zweistufigen Ventilatoren.- 10.5 Optimierung der Energieverteilung.- 10.5.1 Optimierung bei Einsatz eines druckarmen Unterverteilers.- 10.5.2 Brennwertkessel mit druckarmem Unterverteiler.- 10.6 Druckerhhungsanlage.- 10.6.1 Hydraulische Anforderungen.- 10.6.2 Funktionsweise der Anlage.- 10.6.3 Steuerung.- 10.6.4 Ergnzende Funktionen.- 10.7 Strategien fr Mehrkesselheizanlagen.- 10.7.1 Regelung der gemeinsamen Vorlauftemperatur.- 10.7.2 Fhrung skesselbelastung als Zuschaltkriterium.- 10.7.3 Folgeschaltung bei Kesseln mit stetigen Brennern.- 10.7.4 Zyklischer Kesseltausch.- 10.7.5 Folgestrategien bei gleitenden Kesseltemperaturen.- 10.7.6 Folgestrategien bei Kesseln mit zweistufigen Brennern.- 10.8 Automation solarthermischer Anlagen.- 10.8.1 Einfhrung.- 10.8.2 Automatisierungsaufgaben in solarthermisc hen Anlagen.- 10.8.3 Ausfhrun gsbeispiel einer solarthermischen Anlage.- 10.9 Strategienfr eine pH-Wert-Regelung.- 10.9.1 Verbesserung der Streckenkennlinie.- 10.9.2 Neutralisation einer sauren/basischen Lsung.- 10.9.3 Verbesserung des Zeitverhaltens Tt/T1.- Sachwortverzeichnis.
