Gebäudeautomation mit Ethernet-Protokoll

Gebäudevernetzung 
effizient gestalten
Gebäudevernetzung effizient gestaltenBild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Beim Ethernet-Protokoll handelt es sich um eine Technologie, die sich auch in der Gebäudeautomation immer mehr durchsetzt. Ethernet ermöglicht eine kostengünstige und zuverlässige Kommunikation zwischen den verschiedenen im Gebäude installierten Teilnehmern. Dabei ist es egal, ob es um die Gebäudesteuerung, das Energiemanagement oder den allgemeinen Datenaustausch geht: Der Standard stellt systemübergreifend ein Netzwerk für den Datentransport zwischen unterschiedlichen Komponenten zur Verfügung. Informationen können also schnell und effizient zwischen Sensoren, Aktoren, Steuerungen und anderen Teilnehmern weitergeleitet werden. Durch den Einsatz zusätzlicher Switches lässt sich das Gebäudenetzwerk zudem erweitern, sodass eine nahezu beliebige Anzahl von Teilnehmern in einem gemeinsamen Netz miteinander verbunden werden kann. Strukturell sind verschiedene Topologien – z.B. eine linien- und sternförmige Vernetzung oder eine Mischung – denkbar, damit sich das Netzwerk optimal an die baulichen Gegebenheiten anpasst. Aufgrund des einheitlichen Kommunikationsstandards kann auf kompliziert zu konfigurierende Gateways und Protokollumsetzer verzichtet werden. Netzwerkteilnehmer greifen im gemeinsamen Standard-Ethernet-Netz auf die gleichen Daten zu. Traditionell im Gebäudebereich verwendete Übertragungsprotokolle wie Bacnet/IP, die dem Datenaustausch über Gebäude- und Liegenschaftsgrenzen hinweg dienen, lassen sich nahtlos in ein Ethernet-Netzwerk integrieren und werden so zum integralen Bestandteil eines konvergenten Gebäudenetzes. Darüber hinaus kann das Gebäude durch Nutzung von Routern an das öffentliche Internet angebunden werden. Auf diese Weise sind Komfortfunktionen, wie die Überwachung und Fernwartung aller im Gebäude verbauten Systeme, möglich.

Aufgrund ihrer schmalen Bauform von 6 TE können zwei REG-Switches nebeneinander auf einer Hutschiene von 12 TE platziert werden
Aufgrund ihrer schmalen Bauform von 6 TE können zwei REG-Switches nebeneinander auf einer Hutschiene von 12 TE platziert werdenBild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Kein Ziehen paralleler Kabelstrecken

Durch den Einsatz der Ethernet-Technologie vereinfacht sich die Gebäudeverkabelung folglich deutlich. Im Hinblick auf die Entwicklung der Gebäudeverkabelung sind bislang immer neue Herausforderungen auf den Installateur zugekommen. Dies begann mit Telefonleitungen und Koaxialkabeln für das Fernsehen. Später folgten weitere Leitungen etwa zum Anschluss der Haustürsprechanlage oder der Rollladensteuerungen. In der professionellen Gebäudetechnik gipfelte die Situation in unterschiedlichen gebäudespezifischen Bussystemen, die jeweils eine eigene Kabelführung sowie separate Kabel mit verschiedenen Eigenschaften benötigten. Das zog einen hohen Arbeitsaufwand für den Installateur nach sich, denn er musste alle Leitungen einzeln verlegen. Neben der Vielfalt an Kabeltypen waren auch Verbindungselemente und Anschlussdosen bereitzustellen. Die Verwendung eines konvergenten Ethernet-Netzwerks führt nun dazu, dass für unterschiedliche Aufgaben keine Kabelstrecken mehrfach parallel zu ziehen sind. Ferner lassen sich die Kabelenden einheitlich verarbeiten. So können Zeit und Geld eingespart werden. Überdies erlangt der Betreiber zusätzlichen Komfort in seinem vernetzten und automatisierten Gebäude. Doch warum sind diese Vorteile in der Gebäudeautomatisierung bisher nicht genutzt worden? Das Hindernis liegt darin, dass bis dato keine auf Gebäude zugeschnittene leistungsfähige Ethernet-Switches am Markt verfügbar waren. Es gab lediglich die Ausführung mit herkömmlichen Ethernet-Switches aus dem Heim- oder Industriebereich. Die Geräte sind jedoch nicht für den Einsatz in der Hausverteilung konzipiert und erzielen deshalb keine zufriedenstellenden Ergebnisse.

Durch die Aufteilung der Steckebenen am REG-Switch sind feste Teilnehmer unterhalb der Abdeckung vor 
Manipulation geschützt.
Durch die Aufteilung der Steckebenen am REG-Switch sind feste Teilnehmer unterhalb der Abdeckung vor Manipulation geschützt.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Bis zu zwei Switches auf einem Feld

Derartige Herausforderungen lassen sich mit den neuen Ethernet-Switches der Produktfamilie FL Switch 1100 REG lösen. Aufgrund ihres Formats integrieren sich die Komponenten in einen handelsüblichen Verteilerkasten. Außerdem bieten sie den Nutzern weitere Vorteile. Als erstes sei die schmale Bauform von nur 6 TE genannt. Das bedeutet, dass bis zu zwei REG-Switches auf ein Verteilerfeld passen. Dabei stellt der REG-Switch eine Verkabelung auf zwei verschiedenen Ebenen zur Verfügung. Auf der ersten Ebene lassen sich feste Teilnehmer – z.B. Smart Meter oder Wärmepumpen – unter der Berührschutzabdeckung anbringen. Auf diese Weise wird eine Manipulation durch Laien verhindert. Die zweite Ebene befindet sich oberhalb der Abdeckung. Auf dieser Ebene können z.B. eine Türsprechanlage, das TV-Signal oder andere Komfortfunktionen aufgelegt werden. Zur vollständigen Einbindung in das Hausnetzwerk stellt Phoenix Contact passende Netzteile für die Spannungsversorgung von Standard-Switches oder die PoE-Variante des REG-Switches bereit. Patchfelder und Kabel, die dem Durchverbinden von der oberen zur unteren Ebene dienen, sind ebenfalls erhältlich. Daher lassen sich die Geräte einfach auf der DIN-Schiene installieren. Das REG-Format gemäß DIN 43880 erweist sich als praktische Lösung für die wirtschaftliche Integration von Ethernet-Komponenten in die Verteilerschränke der Gebäude. So wird nicht nur Platz eingespart, sondern auch eine einheitliche Verkabelung ermöglicht.

Eine Leitung für Daten und Energie

Ein weiterer Aspekt, der zu einer effizienten Gebäudevernetzung beiträgt, ist die gemeinsame Verwendung einer Leitung für den Daten- und Energietransport. Über spezielle PoE-Ports werden die angeschlossenen Teilnehmer ebenfalls mit Strom beliefert. Der FL Switch 1104-4POE REG kann dabei bis zu vier Netzwerkgeräte mit bis zu 30W versorgen. Auf diese Weise lassen sich Türsprechstationen oder Außenkameras bequem und zentral vom Switch beliefern und stellen ihre Informationen gleichzeitig dem gesamten Netzwerk zur Verfügung. Hinzu kommt, dass jede Ethernet-Leitung bei Änderungen in der Gebäudenutzung durch einfaches Umstecken auf einen PoE-Port zu einer Spannungsversorgung für den Endteilnehmer werden kann. Demnach vereinfacht sich die Nutzung des Gebäudenetzwerks und gestaltet sich zudem flexibler. Durch die konsequente Umstellung der Gebäudeinfrastruktur auf Ethernet sowie den Einsatz der kompakten FL Switch 1100 REG im Verteilerschrank lässt sich die Gebäudeautomatisierung flexibel und kostengünstig realisieren.