Voorwoord. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf

Transcriptie

1 Voorwoord Ik zal mezelf eerst even voorstellen alvorens aan de thesis te beginnen. Ik ben Bart Nottebaert en zit momenteel in het laatste jaar van de opleiding master in de industriële wetenschappen elektrotechniek afstudeerrichting automatisering aan de HOWEST te Kortrijk. Ik ben begonnen aan de vierjarige master opleiding in september 2007 na mijn middelbare studies in het Spes Nostra Instituur te Kuurne. Als laatstejaarsstudent is het de bedoeling om een eindwerk of masterproef te maken. Deze masterproef biedt de mogelijkheid om te bewijzen dat je in staat bent om in het bedrijfsleven te stappen na het behalen van uw diploma. De masterproef die ik gekozen heb, handelt over het thema domotica. In de opleiding wordt domotica niet of nauwelijks toegelicht. Dit is de belangrijkste reden waarom ik deze masterproef heb gekozen. De titel van deze masterproef luidt Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf. Het distributiebedrijf waar deze masterproef doorgaat is Thermote & Vanhalst. Dit is een firma die gespecialiseerd is in heftruckonderdelen en al wat daarbij komt kijken. Ik heb deze masterproef uitgevoerd in de afdeling SCADA met de hulp van de mensen die daar werken. Zonder hen was het onmogelijk om deze masterproef tot een goed einde te brengen. Daarom wil ik de ganse afdeling bedanken voor hun ondersteuning en in het bijzonder Stijn De Smet. Hij is de persoon die het meest bij het domoticasysteem betrokken is en dus de uitgelezen persoon voor de nodige ondersteuning. Wie ik ook nog moet bedanken is mijn interne promotor, Henk Capoen en mijn externe promotor, Erik Deceuninck. Dankzij deze twee personen was het mogelijk om deze masterproef uit te voeren en waar nodig te ondersteunen. Ik wil Erik Deceuninck ook nog eens bedanken voor de opleiding die ik heb mogen meemaken in Duitsland. Dankzij deze opleiding heb ik veel nuttige zaken geleerd over het domoticasysteem die ik heb toegepast in mijn masterproef. Ik zou ook graag de mensen van de firma WAGO en SOCOMEC willen bedanken voor al hun deskundige antwoorden op mijn vragen. Ook dankzij deze mensen was het mogelijk om deze masterproef tot een goed einde te brengen. Tot slot wil ik nog mijn ouders en mijn broer bedanken voor al hun steun doorheen het jaar. Mijn dank gaat ook uit naar mijn oom voor het vele nalees- en verbeterwerk van deze thesis. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf I

2 Abstract This paper is about an enlargement of a building automation system at the company Thermote & Vanhalst. This is a well known company in selling all kind of forklift parts, they can deliver more than parts. The parts are stored in a huge warehouse with automatic cranes. To deliver the parts with a competitive price to the customer it is necessary to have a efficient organization of the company. With the build of the site at Waregem they installed an intelligent building automation system. This system can increase the efficiency of the company with an intelligent lightning control, solar blends control, heating control and much more. At the beginning of this paper Thermote & Vanhalst had two problems, a problem with the heating and a problem with manual listen of all electrical consumptions. The solution for the first problem is an intelligent heating control and the solution for the second problem is an energy management system. Each solution must be realized in this paper. The heating problem is located at the offices of the building where many people are together in one room. Not everybody wants it as cold or as heat as the others, so there are many adjustments to the radiators. This causes an inefficient use of the heating system. Because of this, the responsible employee of the room needs to do every evening a tour to shut down all radiators in the room. It would be better to control all radiators automatically and intelligent with the building automation system. To make such a intelligent heating control system all components need to be searched and be chosen. The most important components will be a valve to control the hot water circuit, a sensor to measure the room temperature and a controller to calculate the value for the valve. All those components need to be implemented in the building automation system. With those components is an basic heat control system realized but that wasn t according the instruction to create an intelligent heat control system. So it is necessary to make a study if it is possible to add some intelligence to het heating control. It would be nice to create some intelligence to calculate the optimal start time for the heating control. This kind of intelligence calculates the optimal start time with the combination of the room temperature and the outdoor temperature. The second mission is about the energy management system. In each electrical cabinet is a measure module installed who measures current, voltage, electrical power and many more electrical parameters. The module must be read out into a controller. The controller has to convert the data to the protocol used in the building automation system. When the data is available on the building automation system, the server of the system analyses all the data. In a first stage, all needed components need to be searched and ordered. The second stage consist of programming the controller to get the data outside the measure module and translate them into the right protocol for the building automation system. In the last stage the server must be programmed to analyze, visualize, archive, alarming the data from the measure modules. It must also be possible to mail the electrical consumptions to the responsible employee. The most important alarm in the energy management system is when the voltage drop or rises above a defined lower and upper limit. Before this paper there was no possibility to alarm when the voltage drops of rises above the limits. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf II

3 Inhoudsopgave VOORWOORD... I ABSTRACT... II INHOUDSOPGAVE... III FIGURENLIJST... VI TABELLENLIJST... VIII 1 INLEIDING DOELSTELLINGEN Verwarmingsregeling Energiebeheersysteem BEDRIJFSVOORSTELLING Algemeen Geschiedenis DOMOTICA MET KNX Algemeen Evolutie in TVH Huidig domoticasysteem SOFTWARE WAGO CoDeSys V ETS GIRA Expert VERWARMINGSREGELING Inleiding Actor Mogelijkheden Uiteindelijke keuze Configuratie in ETS Regelaar Mogelijkheden Uiteindelijke keuze Sensor Mogelijkheden Uiteindelijke keuze configuratie in ETS Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf III

4 6.5. Extra intelligentie Mogelijkheden Implementatie Resultaten Zonder extra intelligentie Met extra intelligentie Besluit ENERGIEBEHEERSYSTEEM Inleiding Meetmodule Algemeen Communicatiemodule Busconfiguratie Keuze Installatie Versterker Controller Algemeen WAGO Ethernet Settings (4.7) Programmeerbare RS485-klem WAGO-IO-Check 3 (3.2) WAGO Controller in ETS GIRA FacilityServer Algemeen Registratie en Bewaking Visualisatie Realisatie Overzicht Controller software project ETS3 configuratie GIRA FacilityServer Opmerkingen Uitbreiding: compressor Uitbreiding: spanningsmeting Besluit MODBUS Algemeen Applicatielaag Protocol Datamodel Functiecodes Datalinklaag Algemeen Adressering Transmissie mode Fysische laag Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf IV

5 9 KNX Inleiding Open standaard Systeemstructuur Topologie Niveaus Adressering Programmatie LITTERATUURLIJST Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf V

6 Figurenlijst figuur 1: Logo TVH... 3 figuur 2: Conventionele schakeling... 4 figuur 3: Schakeling met KNX... 4 figuur 4: Iconag internetapplicatie... 5 figuur 5: Configuratie domoticasysteem... 6 figuur 6: Startscherm CoDeSys V figuur 7: Startscherm van ETS figuur 8: Startscherm GIRA Expert... 9 figuur 9: Algemeen regelschema verwarming figuur 10: GIRA verwarmingsactor met aangesloten ventielen figuur 11: Instellingen in ETS3 van de verwarmingsactor figuur 12: Verwarmingsregelaar figuur 13: Ingestelde verwarmingsregelaar figuur 14: Theben RAM figuur 15: Instellingen in ETS3 van de Theben RAM figuur 16: 'Optimized start - stop' algoritme figuur 17: Client-applicatie verwarmingsregeling deel figuur 18: Client-applicatie verwarmingsregeling deel Figuur 19: Grafiek verwarmingsregeling figuur 20: Grafiek verwarmingsregeling met 'Optimized start - stop' algoritme figuur 21: Principeschema energiebeheer figuur 22: Diris Ap module figuur 23: Modbus communicatiemodule figuur 24: Modbusconfiguratie met omvormer figuur 25: Klassieke Modbus RTU configuratie figuur 26: Communicatiemodule aangesloten op Diris Ap figuur 27: Schematische voorstelling busconfiguratie figuur 28: Busconfiguratie op het grondplan figuur 29: Socomec versterker figuur 30: Aansluitschema figuur 31: Locatie van afsluitweerstanden Figuur 32: Wago controller figuur 33: Opbouw Wago KNX/IP-controller figuur 34: WAGO Ethernet Setttings (4.7) figuur 35: Programmeerbare RS485-klem figuur 36: Aansluitschema RS485-klem figuur 37: WAGO-IO-Check 3 (3.2) figuur 38: Instellingen van programmeerbare RS485-klem figuur 39: Scherm Options figuur 40: Scherm Set object attributes figuur 41: Configuratie WAGO controller figuur 42: IP settings voor de KNX/IP-controller figuur 43: Hardware configuratie energiebeheer figuur 44: Projectstructuur WAGO controller Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf VI

7 figuur 45: Modbus task figuur 46: Functieblok Modbus master figuur 47: '4-byte float' KNX-telegram figuur 48: Groepsadressen in ETS figuur 49: Archief van module 22 via Internet Explorer figuur 50: Configuratie 'Grafic logic editor' van Module figuur 51: Menustructuur van de client- applicatie voor module figuur 52: Hoofdscherm visualisatie figuur 53: Visualisatiepagina van module figuur 54: Automatische met meterstanden figuur 55: IN/OUT module figuur 56: Modbus communicatie stack figuur 57: Algemeen Modbus frame figuur 58: Standaard Modbus communicatie figuur 59: Fout bij Modbus communicatie figuur 60: Datamodel Modbus figuur 61: Publieke functiecodes figuur 62: Foutafhandeling bij functiecode figuur 63: Invulling van Modbus ADU frame volgens seriële communicatie figuur 64: Modbus request/reply bericht figuur 65: Modbus multicastbericht figuur 66: Modbus RTU karakter figuur 67: Modbus RTU frame figuur 68: Modbus RTU timing figuur 69: Modbus ASCII karakter figuur 70: Modbus ASCII frame figuur 71: busstructuur Modbus met seriële communicatie figuur 72: KNX logo figuur 73: KNX bus figuur 74: KNX bustopologie figuur 75: Structuur van een lijn figuur 76: Structuur van een hoofdlijn figuur 77: Structuur van een backbone figuur 78: Logo ETS Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf VII

8 Tabellenlijst tabel 1: I/O van verwarmingsregelaar tabel 2: Kostprijs met klassieke Modbus RTU configuratie tabel 3: Kostprijs met Modbus omvormer tabel 4: Mappingparameters Diris Ap meetmodule tabel 5: Beschrijving IO Modbus master tabel 6: Structuur van 'ReceiveBuffer' tabel 7: datamodel van Modbus tabel 8: Request bij functiecode tabel 9: Response bij functiecode tabel 10: Foutbericht bij functiecode tabel 11: Aanbevolen kleurencode voor RS485 Modbus kabel Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf VIII

9 1 Inleiding Thermote & Vanhalst, afgekort TVH is al jaren gekend als het bedrijf bij uitstek voor heftruck onderdelen, verhuur, reparatie en nog veel meer. Om al die onderdelen en services te kunnen leveren, moet het bedrijf enorm goed en efficiënt georganiseerd zijn. Alleen dan zal het mogelijk zijn om concurrentiële prijs te vragen voor de onderdelen en services. Deze masterproef heeft feitelijk niets te maken met heftrucks maar wel met de goede werking van TVH. Deze masterproef beschrijft twee opdrachten die een algemene verbetering moeten brengen binnen TVH. Beide opdrachten moeten geïmplementeerd worden in het domoticasysteem dat al aanwezig is in het bedrijf. De eerste opdracht moet zorgen voor een verwarmingsregeling met ingebouwde intelligentie. In het bedrijf zijn veel lokalen voorzien van centrale verwarming met handbediende, thermostatische kranen. De gebouwen zijn voornamelijk ingedeeld in grote bureau-eilanden waardoor veel mensen in één grote ruimte zitten. Dit heeft als gevolg dat niet op iedere plaats een zelfde temperatuur heerst waardoor de verwarming veel manueel bijgeregeld wordt. Ook het feit dat niet iedereen graag even warm of koud heeft, zal voor problemen zorgen bij het instellen van de verwarming. Dit resulteert in slordig gebruik van de thermosstatisch kranen en dus ook van energie. Uit dit probleem komt al snel de eerste opdracht, namelijk het voorzien van een slimme verwarmingsregeling. Hiermee moet het mogelijk zijn het lokaal bij openingstijd op de gewenste temperatuur te krijgen. Zo is het voor de werknemers mogelijk zich volledig op hun werk te concentreren en niet meer onnodig de thermostatische kranen te regelen. Daarnaast moet het mogelijk zijn om de verwarming op één plaats met één wenswaarde te voorzien zodat alle radiatoren eenzelfde instelling hebben. Dit moet het werk van de verantwoordelijke verminderen omdat die iedere avond alle radiatoren moet manueel afschakelen. Een tweede probleem bij TVH is het loggen van de elektrische verbruiken. Per schakelkast is een meetmodule voorzien die heel wat verschillende elektrische grootheden meet. Iedere maand moet iemand alle meterstanden van de verbruiken aflezen, opschrijven en loggen in een Excel bestand. Dit is een zeer tijdsrovende bezigheid en het zou goed zijn als dit automatisch zou verlopen. Aangezien de meetmodules niet enkel het verbruik maar ook stromen, spanningen en vermogens is het mogelijk om een energiebeheersysteem op te zetten. Het energiebeheersysteem moet ook geïmplementeerd worden in het domoticasysteem zodat de elektrische parameters gevisualiseerd, gearchiveerd, geanalyseerd worden. indien het nodig is, moet ook gealarmeerd worden naar de verantwoordelijken zodat tijdig een gepaste actie kan ondernomen worden. In deze opdracht staan twee netwerkprotocollen centraal, namelijk Modbus voor de meetmodules en KNX voor het domoticasysteem. Het uitvoeren van deze twee opdrachten zal voor het bedrijf een besparing betekenen in personeelskosten en energie. De verwarmingsregeling zal een besparing in personeel en een comfortverhoging betekenen voor het bedrijf. Maar ook het energiebeheersysteem levert een enorme meerwaarde op omdat allerlei problemen aan het licht kunnen komen. Als deze problemen op een goede manier geanalyseerd worden, kan er terug veel bespaard worden. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 1

10 2 Doelstellingen De algemene doelstellingen van domotica zijn energiebesparing en het verhogen van het comfort van de gebruikers of bewoners van het gebouw. Het systeem staat in dienst van de gebruikers en werkt volledig in de achtergrond. In TVH is het huidige domoticasysteem aan uitbreiden toe met onder andere een verwarmingsregeling in alle ruimtes met centrale verwarming en een energiebeheersysteem. Elk van deze opdrachten heeft zijn eigen doelstellingen. Maar voor er gestart kan worden met deze twee opdrachten moet het domoticasysteem bestudeerd worden. Daarvoor is het nodig om een studie te maken van het KNX-protocol en het huidige domoticasysteem Verwarmingsregeling De bedoeling van dit deel is om een goede regeling te ontwerpen zodat een ruimte op de gewenste temperatuur gebracht wordt. In eerste instantie moeten de nodige componenten uitgezocht worden om de regeling te integreren in het domoticasysteem. Daarna moet de regelaar voorzien en getest worden zodat er een goed basis resultaat ontstaat. En tot slot kan nog een extra stukje intelligentie toegevoegd worden dat rekening houdt met de buitentemperatuur en binnentemperatuur. Dit houdt in dat er een soort algoritme berekent wanneer de verwarming aangeschakeld moet worden om op openingstijd de gewenste temperatuur te hebben. Als dit alles gerealiseerd is, moet als laatste nog een visualisatie geïmplementeerd worden in het domoticasysteem Energiebeheersysteem Hierbij moet in eerst instantie een Modbus netwerk voorzien worden om te kunnen communiceren met de Diris meetmodules. Daarvoor moet Modbus protocol bestudeerd en geanalyseerd worden. Ook moeten de nodige onderdelen voor dit netwerk geïmplementeerd worden. In tweede instantie moet een conversie gemaakt worden van Modbus naar KNX zodat de meetmodules in iedere schakelkast gelogd kunnen worden in het domoticasysteem. Er is al een controller voorzien die in staat is de conversie te realiseren maar nog geen programmatie. Eens de conversie van Modbus naar KNX goed werkt, kan het energiebeheersysteem ontwikkeld worden. Het is de bedoeling om de belangrijkste elektrische parameters zoals de stromen, spanningen en vermogens te implementeren. Hierbij moeten de waardes continu bewaakt worden op grenswaardes, ook een visualisatie is wenselijk. Als de grenswaarde overschreden worden, moet een alarm gestuurd worden naar de verantwoordelijke personen. Als laatste moet een manier gevonden worden om een maandelijks rapport te creëren met de meterstanden van het verbruik per meetmodule. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 2

11 3 Bedrijfsvoorstelling figuur 1: Logo TVH 3.1. Algemeen Deze masterproef handelt over een project in het bedrijf Thermote & Vanhalst in de hoofdvestiging in Waregem. Thermote & Vanhalst is opgericht in 1969 en is gekend als een firma met een grote passie voor onderdelen van heftrucks, hoogwerkers en industriële in-plant voertuigen. Momenteel heeft de firma zo n twintigduizend klanten in ongeveer honderdzestig verschillende landen. Dit vereist een goed en uitgebreide logistieke infrastructuur. Daavoor is de vestiging van Waregem voorzien van een zeer groot en uitgebreid magazijn met meer dan onderdelen in stock en veertien miljoen referenties. Daarmee heeft Thermote & Vanhalst de grootste voorraad in onderdelen voor heftrucks, hoogtewerkers en industriële in-plant voertuigen van Europa. Figuur 1 toont het logo van de firma Thermote & Vanhalst Geschiedenis De firma Thermote & Vanhalst werd opgericht in 1969 door Dhr. Paul Thermote en Dhr. Paul Vanhalst. Het begon allemaal met het aankopen, herstellen en verkopen van oude legerheftrucks. Aanvankelijk richtte Thermote & Vanhalst zich toe op de Belgische en Duitse marktmaar na een tijdje bleek er al vlug een schaarste aan tweedehands heftrucks in Europa. Daardoor is de stap gezet richting Japan, dit heeft voor een sterke boost gezorgd van Thermote & Vanhalst. Het verkopen van tweedehandse heftrucks wordt op die manier hun hoofdactiviteit. Maar door de grote verkoop van al die heftrucks is al snel een probleem van wisselstukken ontstaan. Vanaf de jaren negentig verschuift hun hoofdactiviteit naar het leveren van wisselstukken en herstellen van heftrucks. In combinatie met de unieke know-how die opgebouwd werd door de jaren heen is Thermote & Vanhalst geworden wat het nu is. Thermote & Vanhalst is nog altijd een op en top familiebedrijf. De stichters Paul Thermote en Paul Vanhalst vormden de eerste generatie. Nu wordt de groep TVH geleid door de tweede generatie. De sterke bestuursleden bestaan nog steeds uit de families Thermote & Vanhalst. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 3

12 4 Domotica met KNX 4.1. Algemeen Voor er kan begonnen worden met het project moet duidelijk zijn wat domotica exact is. Een domoticasysteem zorgt voor extra comfort en meer energie-efficiëntie in vergelijking met een conventionele elektrische installatie. Domotica is niet zichtbaar voor de gebruiker, het staat in dienst van de gebruiker. Een domoticasysteem is niet volledig hetzelfde als een conventionele schakeling. De verschillen worden verklaard aan de hand van een eenvoudig voorbeeldje. In figuur 2 is een conventionele schakeling van een lamp en een schakelaar zichtbaar. Als de gebruiker de lamp wil aansturen, moet de drukknop bediend worden. In figuur 3 is de lamp uit de conventionele schakeling geïntegreerd in een domoticasysteem met een KNX-netwerk. Als de gebruiker de lamp wil schakelen, zal dit niet meer rechtstreeks gebeuren. Voor een domoticasysteem is een drukknop een sensor. De sensor detecteert of een knop al dan niet wordt bediend. Als de drukknop wordt bediend, zendt de sensor een bericht via het netwerk dat hij ingedrukt werd. Het bericht wordt gelezen door de actoren die eveneens aangesloten zijn op het netwerk. Indien het bericht voor een bepaalde actor bestemd is, zal deze actor schakelen. In dit geval zal de actor de lamp aanschakelen waardoor de lamp zal branden. Dit is een zeer eenvoudige voorstelling hoe domotica werkt, er zijn echter nog meer mogelijkheden. figuur 2: Conventionele schakeling figuur 3: Schakeling met KNX Een groot voordeel van een domoticasysteem is dat één sensor meerdere actoren kan aansturen. Zo kan bijvoorbeeld één knop een lamp, koffiemachine en de verwarming tegelijk aanschakelen. Zo n systeem is meteen ook zeer flexibel. Bij gelijk welke sensor kan gelijk welke actor aangestuurd worden. Het bepalen van welke sensoren, welke actoren aansturen gebeurt met software. De software voor het configureren van een KNX-netwerk heet ETS en wordt later kort in de tekst besproken. Een domoticasysteem met KNX werkt dus op een decentrale manier. Dit is een enorm groot voordeel want eenmaal geprogrammeerd zal het blijven werken zonder extra apparatuur die kan falen. Indien er één toestel defect is, zal niet het volledige systeem in de fout gaan. Als later nog een module moet toegevoegd worden, moet het volledige systeem niet afgezet worden. Het volstaat om het toestel aan te sluiten en te configureren via ETS. Dit zijn de grote voordelen van een KNX domoticasysteem. Toch wordt in sommige gevallen overgeschakeld naar een centraal systeem met een server. Deze server zal zorgen voor het makkelijk implementeren van klokfunctie, multimedia diensten over internet, Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 4

13 alarmmeldingen via mail, client-applicaties,. Het gevolg is dat er een tweede programma zal instaan voor de configuratie van deze server. In deze masterproef is dit de GIRA FacilityServer, de configuratiesoftware heet eveneens GIRA FacilityServer. Dit softwarepakket wordt verder in de tekst ook kort toegelicht Evolutie in TVH Bij TVH is het domoticaverhaal een zevental jaren terug begonnen tijdens de bouw van de huidige site in Waregem. Initieel is een basisinstallatie aangekocht, vooral om het concept domotica eens uit te proberen. In die tijd was domotica nog niet wat het nu is en er waren nog twijfels over de mogelijkheden en de toekomst van domotica. Er werden enkele basiszaken geprogrammeerd zoals een sturing van buitenlichten, zonneweringen en verluchtingskoepels. Dit zijn allemaal outputs of actoren maar er waren ook enkele inputs of sensoren geïnstalleerd. Deze zijn een helderheidssensor en enkele knoppen voor alles-uit-schakelaars. Het systeem werkte met een EIB bus, de voorloper van KNX. Alles kon aangestuurd worden met een internetapplicatie van Iconag. Dit is te zien op figuur 4. Maar enkele jaren terug is besloten om een nieuw systeem te installeren, namelijk de GIRA FacilityServer. In het begin werd een beetje de kat uit de boom gekeken en geëxperimenteerd met tal van nieuwe functies. De GIRA FacilityServer werkt niet meer met het oude EIB maar met de opvolger KNX. Op zich maakt dit niet veel verschil want de gelijkenissen tussen EIB en KNX zijn enorm groot. Om dit systeem te programmeren zijn twee programma s nodig, één voor het programmeren van de bus (ETS) en één voor het programmeren van de server met al zijn functionaliteiten (GIRA FacilityServer). Na een tijdje te experimenteren met het systeem werd duidelijk dat het systeem veel potentieel had. Zo werd het systeem ondermeer uitgebreid met meer en meer intelligentie. Alle aanwezige actoren worden op een intelligentere manier aangestuurd met behulp van klokken. Ook alarmmeldingen via mail zijn mogelijk zodat de nodige personen tijdig gewaarschuwd worden. Er werden steeds meer actoren aangesloten en het systeem kende plots een enorme boost. Al die verbeteringen zorgen voor een steeds groeiend en efficiënter werkend systeem waar veel logica achter zit. figuur 4: Iconag internetapplicatie Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 5

14 4.3. Huidig domoticasysteem Het domoticasysteem in TVH communiceert via KNX met een centrale server waardoor het decentrale karakter van KNX verdwijnt. Maar in de plaats daarvan wordt het mogelijk om veel meer intelligentie toe te voegen met de centrale server. Deze server is van het merk GIRA met de naam FacilityServer en staat afgebeeld op figuur 5. Uit dezelfde figuur wordt afgeleid dat het domoticasysteem in TVH bestaat uit twee implementaties. Een gedeelte over IP en een gedeelte over twisted-pair. Deze twee delen zijn aan elkaar gekoppeld met een KNX/IP router. Deze router vertaalt de berichten van de ene kant naar de andere kant en omgekeerd. In de router kan een filter ingesteld worden zodat telegrammen uit het ene deel niet op de andere deel terecht kunnen komen. De meeste modules zijn aangesloten op het twisted-pair gedeelte waardoor alles van twisted-pair kant moet vertaalt worden naar IP kant, omgekeerd zal niet altijd nodig zijn. Dit komt omdat de meeste inputs en outputs ingelezen of aangestuurd angestuurd worden met de server. Er zijn ook inputs die rechtstreeks gekoppeld zijn aan outputs zonder tussenkomst van de server. Een voorbeeld daarvan is de bediening van de zonnewering. Als de server uitvalt, is het nog steeds mogelijk om de zonnewering te bedienen via drukknoppen. figuur 5: Configuratie domoticasysteem De mogelijkheden van de GIRA FacilityServer zijn quasi onbeperkt, het is mogelijk om een SMS of te verzenden. Ook berichten versturen en ontvangen via TCP/IP en natuurlijk ook via KNX/IP. Intern kunnen onder andere klokfuncties, mathematische berekeningen en foutmeldingen geprogrammeerd worden. Dit zijn enkele belangrijke functionaliteiten maar er zijn er uiteraard nog veel meer. In deze masterproef zal blijken hoe krachtig de server is. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 6

15 5 Software 5.1. WAGO CoDeSys V2.3 Met dit softwarepakket wordt de WAGO controller geprogrammeerd uit de opdracht energiebeheersysteem. Figuur 6 toont het startscherm van dit programma. Bij het starten van het programma zal het laatste bijgewerkt project automatisch geopend worden. Het belangrijkste gedeelte is de linkerkant van het scherm, er kan gekozen worden tussen vier tabbladen. Onder het eerste tabblad POUs kunnen alle functies, functieblokken en programma s aangemaakt worden. In het grijze gedeelte van figuur 7 moet de programmatie gebeuren. Onder het tweede en het derde tabblad Data types en Visualizations worden respectievelijk de eigen data types geprogrammeerd en de visualisatie. Het laatste tabblad Recources is voorbehouden voor al wat nog rest zoals de globale variabelen, bibliotheken en configuratieparameters. Onder Library Manager moeten alle nodige bibliotheken toegevoegd worden. Als de gebruiker een voorgeprogrammeerde functieblok van de fabrikant wil gebruiken, moet de respectievelijke bibliotheek hier toegevoegd worden. Als er meerdere tasks in één controller zitten, dan moeten deze geconfigureerd worden onder Task configuration. Dit zijn de belangrijkste onderdelen van de programmeeromgeving. Om een programma te downloaden naar de controller moet de gebruiker klikken in de menu op Online > Login. Het project moet opnieuw gedownload worden als nog geen programma aanwezig is in de controller of als het programma gewijzigd is. Het programma zal dit automatisch detecteren en vragen om opnieuw te downloaden. Daarna zit het programma in de controller maar het wordt nog niet uitgevoerd door de controller. Daarvoor moet de gebruiker klikken op Online > Run om het programma te starten in de controller. Door in Online mode te klikken op een programma of functieblok kunnen de real-time waardes bekeken worden. figuur 6: Startscherm CoDeSys V2.3 Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 7

16 5.2. ETS3 In ETS worden alle deelnemers van de KNX bus geconfigureerd. De benaming ETS3 slaat op de derde versie van ETS, momenteel is ook de nieuwste versie ETS4 beschikbaar maar wordt niet gebruik in deze masterproef. Dit softwarepakket is fabrikant onafhankelijk en volledig volgens de KNX standaard ontwikkeld. Als een toestel gecertificeerd is door KNX, is het zeker dat dit toestel geconfigureerd kan worden met ETS. Het configureren van een toestel bestaat uit het toekennen van het busadres en de nodige groepsadressen aan een module. Daarnaast kunnen er nog optionele parameters ingesteld worden tijdens de configuratie. ETS3 is opgebouwd uit vier hoofdschermen zoals in figuur 7. Het scherm Gebouwen in TVH toont alle schakelkasten met bijbehorende KNX-modules. Het scherm Groepadressen in TVH is één van de belangrijkste schermen en geeft een overzicht van alle groepsadressen in het KNX-netwerk. De groepsadressen worden gebruikt om de KNX-telegrammen te verzenden over de bus. Iedere KNX-module weet welke groepsadressen voor hem bedoeld zijn. Op deze manier weet iedere module als het bericht al dan niet voor hem bedoeld is. Het volgende scherm Alle Busdeelnemers in TVH geeft een overzicht van alle modules die aangesloten zijn op het KNXnetwerk. Als één van de modules geselecteerd is, worden alle mogelijke KNX-telegrammen zichtbaar. Door deze telegrammen te koppelen aan een groepsadres kan een telegram verzonden worden. Het laatste scherm Topologie in TVH geeft een overzicht van de fysische structuur van het KNX-netwerk. Daarin wordt duidelijk hoeveel zones en lijnen gebruikt worden in het netwerk. figuur 7: Startscherm van ETS3 Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 8

17 5.3. GIRA Expert Met de GIRA Expert software kan de GIRA FacilityServer geprogrammeerd worden met al de nodige functionaliteiten. In figuur 8 staat het startscherm van de Expert software. In het centrale gedeelte staan de meest gebruikte functionaliteiten en de linkerkolom kunnen alle functionaliteit teruggevonden worden onder een categorie. Achter ieder icoontje zit een functionaliteit, bijvoorbeeld onder het icoontje Menu kan de volledige menu structuur opgemaakt worden voor de client-applicatie van de server. Iedere functionaliteit kan in elkaar verweven zitten. Bijvoorbeeld in de menu structuur kan een grafiek toegevoegd worden die onder het icoontje Graphs is aangemaakt. In deze masterproef wordt ook veel gebruik gemaakt van de Graphic Logic Editor. Hier kan de gebruiker zelf een functionaliteit programmeren aan de hand van voorgeprogrammeerde functiebouwstenen. Het is niet mogelijk om zelf functieblokken te maken waardoor de vrijheid van de gebruiker soms beperkt wordt. figuur 8: Startscherm GIRA Expert Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 9

18 6 Verwarmingsregeling 6.1. Inleiding Om de verwarming automatisch te regelen zijn meestal 3 hoofdcomponenten nodig. Een eerste component is een sensor om de actuele waarde op te meten. Een tweede component is een actor om de kleppen van de verwarmingskring te regelen. Tot slot is er natuurlijk nog een regelaar nodig die een waarde kan uitsturen naar de actor afhankelijk van de sensorwaarde. Op figuur 9 is een principeschema van de verwarmingsregeling afgebeeld. De regelaar verwerkt het verschil tussen de wenswaarde en sensorwaarde tot een uitgangswaarde voor de actor. Dit is een eenvoudige regeling van de verwarmingmaar soms kan het nodig zijn om nog meer intelligentie toe te voegen. De wenswaarde zal niet steeds constant zijn, het is logisch dat de wenstemperatuur overdag en s nachts verschillend is. Daarom wordt er in sommige gevallen nog extra intelligentie toegevoegd die de wenswaarde bepaalt. Dit stuk intelligentie zal ook beslissen op welk tijdstip de verwarming ingeschakeld wordt en met welke wenstemperatuur de verwarming ingesteld wordt. Als het enigszins mogelijk is, kan nog verder gegaan worden door rekening te houden met de binnen- en buitentemperatuur. Op deze manier kan op een zeker wenstijdstip een bepaalde wenstemperatuur altijd bereikt worden. figuur 9: Algemeen regelschema verwarming Voor ieder onderdeel van de regeling wordt een studie gemaakt van de mogelijkheden. Daarna wordt één van de opgesomde mogelijkheden gekozen als oplossing. Bij de keuze moet rekening gehouden worden met prijs, kwaliteit, levertermijn en uitbreidbaarheid. Voor ieder onderdeel moet een goed evenwicht gevonden worden tussen deze criteria. Nadien moeten de onderdelen geïnstalleerd en geconfigureerd worden in het domoticasysteem. En als laatste moet nog een visualisatie aangemaakt worden Actor Mogelijkheden In een verwarmingsregeling is de actor een ventiel dat in zijn uitgang procentueel kan sturen. De meest gebruikte ventielen voor deze toepassing zijn elektrothermische ventielen. Deze ventielen kunnen procentueel aangestuurd worden door een waselement in de actor. Dit element in was wordt elektrisch verwarmd waardoor een uitzetten gecreëerd wordt. Door het element meer of minder op te warmen is het mogelijk om een procentuele aansturing te realiseren. Met zo n ventiel alleen zal het nog niet mogelijk zijn om de verwarming te regelen via het KNX-netwerk. Daarom zal nog een uitgangsmodule nodig zijn om het KNXnetwerk aan het ventiel te koppelen. Vrijwel iedere fabrikant van domotica heeft zo n uitgangsmodule standaard in zijn gamma. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 10

19 Uiteindelijke keuze De actor bestaat feitelijk uit twee delen, één deel is gekoppeld aan het KNX-netwerk, en het andere deel zal het water door de leidingen regelen met een klep. Het deel dat gekoppeld is aan het KNX-netwerk is een uitgangsmodule die een KNX-bericht vertaalt in een geschikte spanning voor de klep. De keuze voor deze module is gevallen op een analoge actor met vier uitgangen van GIRA. Er is geen specifieke reden voor de keuze, want de prijzen tussen de verschillende fabrikanten zijn min of meer gelijk. Aangezien het meest met materiaal van GIRA gewerkt wordt, is de keuze van fabrikant dan ook vlug gemaakt. Op figuur 8 staat de actor van GIRA afgebeeld samen met de elektrothermische ventielen. Er kunnen tot vier ventielen op één uitgang aangesloten worden maar dan moeten de ventielen wel in dezelfde ruimte zitten want de aanstuurwaarde zal dezelfde zijn. figuur 10: GIRA verwarmingsactor met aangesloten ventielen Het tweede deel van de actor bestaat uit een elektrothermische klep die de hoeveelheid warm water door de radiatoren kan regelen. Ook hierbij zijn de prijzen van de verschillende fabrikanten gelijkaardig, daarom zal de keuze niet verder toegelicht worden. Op figuur 10 staan tien elektrothermische kleppen afgebeeld. Deze zijn aangesloten op de koude kant van het verwarmingssysteem. De ventielen zouden minder goed tegen de warmte kunnen als ze op de warme kant zouden zitten. Voor de verwarmingsregeling maakt het niet veel uit waar de ventielen zitten. Als ze gesloten zijn, is er geen doorstroming mogelijk en als ze open zijn, is er wel stroming en warmte afgifte mogelijk Configuratie in ETS3 De configuratie in ETS3 vraagt enige aandacht van de gebruiker. Omdat het mogelijk is om de actor te koppelen aan een KNX-thermostaat zonder tussenkomst van een server zijn er veel instellingen voorzien. In deze toepassing moet de actor niet gekoppeld worden aan een fysische KNX-thermostaat maar aan een softwarematige thermostaat of regelaar. De actor moet in staat zijn om de aanstuurwaarde in te lezen, verder moet de actor geen functionaliteiten hebben. Daarom moet de actor ingesteld worden om een procentuele waarde te kunnen binnenlezen. Op figuur 11 staan de belangrijkste configuratieparameters weergegeven. Onder de parameter Ventil im spannungslosen Zustand moet voor geschlossen gekozen worden omdat de kleppen sluiten als er geen spanning aangelegd wordt. De volgende parameter geeft aan met welke aanstuurwaarde moet gewerkt worden. In deze toepassing is dit procentueel met een waarde van één byte. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 11

20 Daarom moet gekozen worden voor Stetig (1 Byte). Dit zijn de belangrijkste parameters om de actor te laten werken in deze toepassing, de ander parameters mogen op de standaard instelling blijven staan. figuur 11: Instellingen in ETS3 van de verwarmingsactor 6.3. Regelaar Mogelijkheden De regelaar kan op verschillende manieren geïntegreerd worden. Een eerste manier is softwarematig in de GIRA FacilityServer. Daar is een functieblok beschikbaar om de verwarming procentueel te regelen. Het voordeel hiervan is dat er geen kosten zijn en er kunnen zoveel functieblokken toegevoegd worden als gewenst. Nog een voordeel is dat het aantal berichten op het KNX-netwerk wordt beperkt tot een minimum. Er is een bericht met de ruimtetemperatuur en een bericht met de aanstuurwaarde van de actor. De waarde van de wenstemperatuur kan dan via een interne variabele worden ingegeven en zal dus niet op het KNX-netwerk terecht komen. Een tweede mogelijkheid bestaat erin om een thermostaat met ingebouwde temperatuursensor aan te kopen. De meeste fabrikanten bieden dergelijke modules aan die direct op het KNXnetwerk kunnen aangesloten worden. De configuratie gebeurt via de ETS3 software. Het aantal berichten op het KNX-netwerk zal bijgevolg één bericht meer bevatten, de wenstemperatuur, de ruimtetemperatuur en de aanstuurwaarde van de actor. Het is belangrijk om deze drie waarden binnen te lezen om het gedrag van de verwarming per ruimte te kunnen analyseren en visualiseren. Daarom heeft de laatste mogelijkheid twee negatieve puntjes ten opzichte van de eerste mogelijkheid. Het is een duurdere oplossing en er zal een bericht meer op het KNX-netwerk komen. In eerste instantie kan opgemerkt worden dat het aantal berichten op het KNX-netwerk van minder belang kan zijn maar dit is zeker niet zo. In het bedrijf wordt het KNX-netwerk continue bewerkt met uitbreidingen en optimalisaties. Daarom is het van belang om de berichten tot een minimum te beperken om uitbreiding in de toekomst nog mogelijk te maken. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 12

21 Uiteindelijke keuze Voor de regelaar is gekozen voor de softwarematige functieblok in de GIRA FacilityServer, deze oplossing is het meest flexibel. Zo bestaat de mogelijkheid om zelf te beslissen welke intelligentie er nog bijkomend geprogrammeerd wordt. In de toekomst zijn nog veel uitbreidingen gepland waardoor deze oplossing een goede keuze is. Als een nieuwe ruimte toegevoegd wordt, moet de regeling gewoon gekopieerd worden en dient enkel de I/O aangepast te worden. Op deze manier is het zeer eenvoudig om softwarematig een nieuwe ruimte toe te voegen aan het systeem. Ook wordt het aantal KNX-berichten met één per lokaal gereduceerd. Dit is een voordeel om toekomstige uitbreiding toe te laten. Het grootste voordeel is dat het volledig gratis ter beschikking is in de Graphic Logic Editor. Figuur 12 toont hoe deze bouwsteen er visueel uitziet en tabel 1 beschrijft alle inputs en outputs van de regelaar. figuur 12: Verwarmingsregelaar tabel 1: I/O van verwarmingsregelaar Ingangen Beschrijving Setpoint(in C) De gewenste waarde van de temperatuur. Actual Value (in C) De gemeten temperatuur in het lokaal afkomstig van de sensor. 100% Range geeft aan vanaf welk verschil tussen wenswaarde en actuele waarde de uitgang voor honderd procent wordt uitgestuurd. Factor (init==1) Stelt de steilheid van de uitsturing in. Bij een waarde één staat de regelaar zeer zacht. Bij hogere waardes zal de regelaar zijn uitgang veel steiler uitsturen. Cycle (Sec.) De tijd die aangeeft om de hoeveel seconden de regelaar zijn uitgangswaarde opnieuw berekend. Bij een waarde nul is de regelaar geblokkeerd. Lock-Out (1=blocked) Deze bit kan de werking van de regelaar blokkeren. Uitgangen Beschrijving Corrected Variable De uitgang met een waarde tussen 0 en 100%. Corrected Variable (sbc) De uitgang met een waarde tussen 0 en 100%, enkel verzonden op de bus als de waarde veranderd is. Number of Cycles Het aantal cyclussen dat de regelaar zijn berekening heeft gedaan. Met bovenstaande info kunnen nu alle ingangen en uitgangen aangesloten of ingesteld worden. Figuur 13 toont de afstelling voor de afdeling depannage. Er zijn twee regelaars voorzien, één voor overdag en één voor s nachts. Het setpoint voor overdag is een interne variabele die aangepast kan worden door de gebruiker via de client-applicatie. Het setpoint voor s nachts is ingesteld op een vaste waarde van vijftien graden. De actuele waarde is de gemeten temperatuur die afkomstig is van een temperatuursensor en is voor beide regelaars hetzelfde. Verder zijn de cyclustijd, de factor en de honderd procent rage vast ingesteld. Via de Lock-out ingang kan een keuze gemaakt worden tussen de regelaar voor overdag en s nachts. Het overschakelen van de ene regelaar naar de andere gebeurt met een interne klok die de variabel Lock Verwarming depannage aanstuurt naargelang het tijdstip. De uitgang die gekozen is van de regelaar zendt enkel zijn waarde als de waarde verandert. Dit is bedoeld om de bus wat te ontlasten, anders zullen er onnodige berichten verstuurd worden over de bus. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 13

22 figuur 13: Ingestelde verwarmingsregelaar 6.4. Sensor Mogelijkheden Een temperatuursensor kiezen lijkt een simpele opgave maar dat is het niet. Vele fabrikanten hebben altijd wel ergens een temperatuursensor maar die zit meestal ingebouwd in een toestel met extra functionaliteiten. Het is moeilijk om een eenvoudige temperatuursensor te vinden die aan het KNX-netwerk kan gekoppeld worden. De enige oplossing die er bestaat is een pt100 of pt1000 aan te kopen en deze koppelen aan een KNX ingangsmodule maar dit is een dure aangelegenheid. Voor een verwarmingsregeling moet de nauwkeurigheid van de sensor niet zo hoog zijn, er kan zeker gewerkt worden met een nauwkeurigheid tussen 1 en 0,5 C. Daarom zal het goedkoper uitkomen om een thermostaat met ingebouwde temperatuursensor aan te schaffen in plaats van een aparte sensor te voorzien. Er komen heel wat fabrikanten in aanmerking die dergelijke thermostaten hebben zoals: ABB, Siemens, GIRA, Theben. De meeste fabrikanten hebben de meest uiteenlopende thermostaten, met of zonder display, met extra knoppen en functionaliteiten enzovoort. Uit de mogelijkheid moet een goedkope thermostaat met een deftige temperatuursensor gekozen worden Uiteindelijke keuze De keuze van de sensor is gevallen op de goedkoopste temperatuurssensor namelijk de RAM 712 van Theben. Dit is eigenlijk ook een thermostaatmaar hier wordt enkel de sensor zelf gebruikt. Het was goedkoper om een volledige thermostaat met ingebouwde temperatuursensor te kopen. De thermostaat is afgebeeld op figuur 14. De nauwkeurigheid van de geïntegreerde temperatuursensor bedraagt twee tienden en is zeker voldoende voor deze toepassing. figuur 14: Theben RAM 712 Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 14

23 configuratie in ETS3 De configuratie in ETS3 is zeer eenvoudig omdat enkel de temperatuursensor wordt gebruikt van de thermostaat. In figuur 15 staan de instellingen voor de temperatuursensor. Zo kan een offset worden ingegeven om eventuele fouten op de sensor te corrigeren. Door een meting te doen met een geijkt toestel is gebleken dat een offset van min twee graden nodig is. De twee andere instellingen hebben betrekking tot de zendfrequentie van de temperatuur. Volgens de instellingen wordt om de twee minuten een bericht verzonden met de actuele waarde van de temperatuur. Als de temperatuur verandert van waarde met twee tienden binnen de twee minuten wordt er toch nog een bericht verzonden met de actuele waarde. Op deze manier moet het mogelijk zijn om de regelaar met de meest recente waarde van de temperatuur aan te sturen. figuur 15: Instellingen in ETS3 van de Theben RAM Extra intelligentie Mogelijkheden Met bovenstaande componenten kan een goede regeling worden bekomen maar in sommige gevallen is nog meer intelligentie vereist. Die extra intelligentie kan bijvoorbeeld rekening houden met de buitentemperatuur om de radiatoren te gaan aansturen. Zo kan bij een lage buitentemperatuur iets vroeger gestart worden met verwarmen. Maar dit principe zal niet veel nut hebben aangezien de ketels meestal een dergelijke sturing hebben. Hierdoor zal het moeilijk worden om een goed resultaat te bekomen want twee gelijkaardige regelingen in één systeem kunnen niet goed afgesteld worden. Een ander principe van extra intelligent is het optimized start-stop algoritme, dit algoritme zoekt de optimale start- en stoptijden voor de verwarming. Dit algoritme werkt aan de hand van een tabel waar een combinatie van binnen- en buitentemperatuur overeenkomt met een starttijdstip en een stoptijdstip. Door de aanwezigheid van zelflerende intelligentie zal het algoritme ook in staat zijn steeds slimmer te worden naarmate het ouder wordt. In figuur 16 staat het optimized start-stop algoritme grafisch voorgesteld. De volle lijn is van toepassing voor het verwarmen van een ruimte en de stippellijn is van toepassing voor het koelen van een ruimte. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 15

24 figuur 16: 'Optimized start - stop' algoritme De waarde SPV geeft de setpoint temperatuur aan, daarnaast moet ook nog een comfortzone rond het setpoint worden ingesteld, SPV+TROS en SPV-TROS. De kamertemperatuur moet tijdens de werkuren tussen deze zone liggen om een minimaal comfort te bieden aan de gebruikers van de ruimte. Als het algoritme de eerste keer start, dan zal de logica op zeker spelen en de verwarming op een zo vroeg mogelijk tijdstip laten starten (a). Daarna zal de kamertemperatuur toenemen en is het de bedoeling om bij openingstijd net aan de setpoint temperatuur uit te komen. Als het algoritme ziet dat de temperatuur eerder bereikt is, zal de logica dit onthouden waardoor de volgende keer iets later gestart zal worden. Het omgekeerde kan ook, als de logica ziet dat de temperatuur het setpoint niet bereikt, wordt dit ook gecompenseerd. Al deze starttijden worden in combinatie met een binnen- en buitentemperatuur bijgehouden in een centrale tabel. Ook bij het afschakelen is de logica in staat om de optimale stoptijd te bepalen. Daar is het de bedoeling om op sluitingstijd nog net op het minimum van de comfortzone uit te komen. De volledige uitleg kan nog eens worden overgedaan maar dan omgekeerd voor het koelen van een ruimte. Maar voor deze opdracht is die niet van toepassing omdat er enkel verwarmd wordt Implementatie Het optimized start-stop algoritme implementeren in het domoticasysteem is niet eenvoudig. Omdat het algoritme een centrale tabel met gegevens eist, is het niet mogelijk om dit te programmeren in de GIRA FacilityServer. Dit kan omzeild worden door een externe controller toe te voegen in het KNX-netwerk zoals gebruikt is in de opdacht rond energiebeheer. De controller kan dan de wenstemperatuur, binnentemperatuur en buitentemperatuur binnen lezen via KNX/IP. Daarmee kan de controller de nodige bewerkingen doen en een centrale tabel bijhouden met alle start- en stoptijden bij respectievelijke buiten- en binnentemperatuur. De controller stuurt dan een bericht naar de GIRA FacilityServer als de verwarming mag gestart worden. Dit is perfect mogelijk en is ook gerealiseerd. Er is een programma voorzien dat het optimaal starttijdstip bepaalt in de controller. Het stoptijdstip is niet geïmplementeerd omdat dit afhankelijk is van lokaal tot lokaal en wordt op een vast tijdstip ingesteld in de GIRA FacilityServer. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 16

25 6.6. Resultaten Zonder extra intelligentie Als alles ingesteld en gedownload is, kan er een gebruikersscherm opgebouwd worden in de client-applicatie. Daarna kunnen de resultaten bekeken en geanalyseerd worden. Het resultaat wordt toegelicht aan de hand van de eerste ruimte die geïmplementeerd werd, namelijk het bureel depannage. Figuur 17 geeft het eerste deel van het gebruikersscherm weer. Het is mogelijk om de wenstemperatuur in te geven door op Setpoint Temperatuur te klikken. Daarnaast kunnen de actuele temperatuur en de actuele aansturing van de kleppen afgelezen worden. Er is ook een mogelijkheid om een grafiek op te vragen die een dag terug in de tijd gaat. Op deze grafiek staat het setpoint, de actuele temperatuur en de procentuele aansturing van de kleppen. Het volgende deel van de client-applicatie staat afgebeeld op figuur 18. Het is mogelijk om een grafiek die een week terug in de tijd gaat op te vragen. Daarnaast is er nog een klok die geconfigureerd moet worden met een start- en stoptijdstip voor de verwarming. Als de verwarming aan ligt, werkt de regelaar voor overdag. Als de verwarming af ligt, werkt de regelaar voor s nachts. Om de verwarming manueel aan te schakelen is als laatste een knop voorzien om te schakelen tussen verwarming aan en verwarming af. Dit zorgt ervoor dat ofwel de dag regelaar ofwel de nachtregelaar actief zal zijn. De nachtregelaar zal dus altijd in werking zijn als de verwarming af ligt. Dit is om te vermijden dat het lokaal te sterk afkoelt tijdens de nacht. De wenswaarde voor de nachtregelaar ligt op vijftien graden. Deze waarde is nog nooit bereikt in één van de lokalen waardoor de regelaar voor s nachts normaal nooit in actie zal komen. figuur 17: Client-applicatie verwarmingsregeling deel 1 Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 17

26 figuur 18: Client-applicatie verwarmingsregeling deel 2 Figuur 19: Grafiek verwarmingsregeling In figuur 19 staat een grafiek van een meting van de verwarmingsregeling, de meting start op 26/10/2010 om 08u39 en eindigt op om 08:37. Hieruit is af te leiden dat de verwarming steeds in de ochtend een klein beetje uitgestuurd wordt. Verder moet de verwarming niet in actie komen omdat het lokaal naar het zuiden gericht is. Er valt ook op te merken dat de temperatuur bijna altijd boven zijn setpoint ligt. Maar volgens de mensen die er werken is het lokaal altijd aan de warme kant. De regeling doet blijkbaar goed zijn werk en Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 18

27 springt bij als het nodig is. Dit is een representatieve meting voor alle lokalen die al geïmplementeerd zijn. Voor ieder ander lokaal moet de verwarming enkel in de ochtend een beetje bijspringen Met extra intelligentie De implementatie met extra intelligentie is getest met de WAGO controller die gebruikt wordt in de opdracht rond energiebeheer. Het zelf geschreven algoritme is getest op een goede werking maar niet met een werkende verwarming. Tijdens de test lag de verwarming niet aan omdat het al te warm was. In figuur 20 staat het resultaat van deze test die gedurende een week uitgevoerd werd. De blauwe lijn is de aansturing van de verwarming, de rode lijn is de kamertemperatuur in het lokaal Burelen A+2 en de groene lijn is de buitentemperatuur. Merk op dat de aanstuurwaarde vlug naar honderd procent gaat. Dit komt omdat de regelaar een waarde uitstuurt maar er komt geen reactie aan de sensorzijde. Hierdoor zal de regelaar zijn waarde steeds hoger instellen tot op de maximale grens van honderd procent. Dit is normaal want er stroomt geen warm water door de leidingen omdat de ketels afgeschakeld zijn. Er valt ook uit af te leiden dat de temperatuur in het lokaal amper stijgt of daalt gedurende de test periode. Dit wijst erop dat het gebouw goed geïsoleerd is en dat deze extra intelligentie niet veel meerwaarde meer kan bieden. Om het 'Optimized startstop' algoritme te implementeren is een extra WAGO controller nodig en die is niet beschikbaar. Er kan dus gesteld worden dat het uitvoeren van deze regeling enkel maar kosten met zich zal meebrengen. De meerwaarde zal echter zeer beperkt blijven en niet opwegen tegen de kostprijs van een extra controller. Tot slot kan nog opgemerkt worden dat de sturing één nacht wel uitgestuurd werd en is aangegeven door de rode cirkel in figuur 19. Er zal waarschijnlijk iemand de verwarming manueel verzet hebben waardoor deze s nachts bleef aanliggen totdat het algoritme de volgende ochtend de verwarming uitstuurde. figuur 20: Grafiek verwarmingsregeling met 'Optimized start - stop' algoritme Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 19

28 6.7. Besluit Er is een zeer degelijke basisverwarmingsregeling gerealiseerd die goed functioneert. De temperatuur kan door één persoon per lokaal ingesteld worden. Hierdoor moeten de werknemers niets meer bijregelen aan de radiatoren en zal in de achtergrond alles geregeld worden door het domoticasysteem. Het grootste voordeel is dat er maar één iemand één instelling moet veranderen om alle radiatoren in één lokaal in te stellen. Op de oude manier moeten alle radiatoren manueel ingesteld worden. Dit verhoogt de efficiëntie van Thermote & Vanhalst omdat de werknemers zich meer kunnen toeleggen op hun werk. Deze verwarmingsregeling is momenteel al voor enkele lokalen toegepast maar het is de bedoeling om nog meer lokalen te implementeren. Dit zal in de toekomst nog moeten gebeuren. Uit de studie om extra intelligentie toe te voegen in deze verwarmingsregeling is gebleken dat dit niet veel meerwaarde met zich mee brengt. Daarom is deze doelstelling niet gerealiseerd maar er wel een beperkte testversie beschikbaar met een optimaal starttijdstip. Als in de toekomst meer ruimte geïmplementeerd zijn, kunnen nog meer intelligente functies toegevoegd worden. Zo kan een alles-uit-schakelaar voorzien worden om alle verwarmingen in één keer uit te schakelen. Het zou bijvoorbeeld ook perfect mogelijk zijn om het koelsysteem te integreren in het domoticasysteem waardoor de volledig climatisatie van het gebouw in één systeem vervat zit. Dit zal zorgen voor een comfortverbetering en energiebesparingen als het systeem goed geïmplementeerd wordt. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 20

29 7 Energiebeheersysteem 7.1. Inleiding Het principeschema voor dit gedeelte van de masterproef is al uitgewerkt en staat afgebeeld op figuur 21. De meeste toestellen en benodigdheden zijn al aangekocht waardoor er geen marktstudie meer nodig is. Enkel de busconfiguratie voor het uitlezen van de gegevens moet nog geanalyseerd worden. De bus moet met het Modbus protocol werken want de Diris Ap meettoestellen kunnen enkel op deze manier communiceren. Er zijn twee mogelijkheden, ofwel werken met Modbus TCP over de ethernetkabel, ofwel werken met Modbus RTU over een klassiek twisted-pair bussysteem. In iedere elektrische schakelkast zitten Diris Ap meetmodules met de nodige gegevens voor het energiebeheersysteem. Om de gegevens uit de Diris Ap meetmodules te halen, moet de WAGO controller iedere meetmodule afpollen via Modbus. In de meetmodules zijn verschillende gegevens beschikbaar, onder andere alle stromen, spanningen, vermogens en de meterstand van het verbruik. De WAGO controller is ook in staat om te communiceren via het KNX/IP-protocol zodat er communicatie ontstaat met de GIRA FacilityServer. Via de Graphic Logic Editor kunnen de gegevens geanalyseerd en verwerkt worden om er nuttige data van te maken. Het is duidelijk dat de meeste intelligentie in de GIRA FacilityServer aanwezig is. De WAGO controller dient enkel als tolk tussen het Modbus en KNX gedeelte. figuur 21: Principeschema energiebeheer Om te communiceren tussen de WAGO controller en de GIRA FacilityServer bestaat ook een mogelijkheid om te werken met gewone IP berichten. Zowel de controller als de server zijn in staat om gewone IP berichten te ontvangen en te verzenden. Maar dit wordt niet toegepast omdat deze specifieke KNX/IP-controller toch al aangekocht is. Het aantal IP berichten zal toch hetzelfde zijn omdat het niet mogelijk is om meerdere waardes in één bericht te plaatsen. Omdat de KNX/IP berichten op het IP-netwerk terecht komen, zullen deze ook gezien worden door de KNX/IP router van het domoticasysteem. Deze zal de KNX-berichten vertalen van IPkant naar twisted-pair kant en omgekeerd. Gelukkig bestaat de mogelijkheid om een filter in te stellen in de KNX/IP router. Hierdoor worden de KNX/IP berichten niet verzonden op het twisted-pair gedeelte. Het risico op overbelasting aan twisted-pair kant wordt hierdoor tot een minimum beperkt. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 21

30 7.2. Meetmodule Algemeen In iedere schakelkast is een Diris Ap meetmodule aanwezig die allerhande elektrische grootheden opmeet zoals spanningen, stromen, vermogens, powerfactor, Figuur 17 toont zo n Diris Ap module van het merk Socomec. figuur 22: Diris Ap module Deze meetmodules hebben standaard geen mogelijkheid tot uitlezen van de gegevens, enkel een visuele uitlezing via de display. Maar de fabrikant voorziet extra uitbreidingsmodules die op de meetmodules gemonteerd worden om te communiceren met een bussysteem, namelijk Modbus. Omdat deze Diris Ap meetmodules wat oudere toestellen zijn, ondersteunen deze enkel Modbus RTU. Daarvoor moeten de meetmodules uitgerust worden met een extra communicatiemodule zoals op figuur 23. figuur 23: Modbus communicatiemodule Er bestaat ook een mogelijkheid om met Modbus TCP te werken, dit is Modbus over de Ethernetkabel. De bekabeling zal dan beperkt blijven aangezien er overal in het bedrijf al een ethernetkabel aanwezig is. Deze oudere Diris meetmodules ondersteunen echter geen Modbus TCP. Daarvoor moeten alle meetmodules vervangen worden door nieuwe meetmodules. Dit is een veel te dure oplossing en zal niet worden toegepast. De fabrikant kan een alternatief bieden om het probleem met de oudere meetmodules te omzeilen. Er bestaat een omvormer die kan aangesloten worden op de nieuwere meetmodules en is in staat om Modbus RTU om te zetten in Modbus TCP. Dit is te zien op figuur 24. Deze oplossing impliceert dat er een drietal nieuwere meetmodule moeten aangekocht worden plus elk een omvormer. Dit zal een grote kost met zich meebrengen, zeker omdat de klassieke Modbus RTU busconfiguratie ook gerealiseerd moet worden. Daarom bestaat het vermoeden dat het goedkoper is om te kiezen voor een volledige klassieke Modbus RTU uitvoering zoals afgebeeld op de figuur 25. Daarbij moet rekening worden gehouden met een maximum van tweeëndertig Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 22

31 toestellen en een maximum lengte van anderhalve kilometer. Als aan één van de twee voorwaarden niet meer voldaan wordt, moet er een versterker tussen de twee lijnen geschakeld worden. figuur 24: Modbusconfiguratie met omvormer figuur 25: Klassieke Modbus RTU configuratie Communicatiemodule Dit is een optionele module die aan de achterkant van de meetmodule gemonteerd moet worden. Op figuur 26 is zo n module afgebeeld die aangesloten is op de achterkant van een Diris Ap meetmodule. Bovenaan de communicatiemodule zit een dipswitch om een afsluitweerstand te activeren. Dit moet enkel gebeuren aan het begin en het einde van de bus. Om de module te kunnen gebruiken moet de Diris Ap meetmodule eerst eens zonder spanning gezet worden. Daardoor zal de meetmodule de communicatiemodule herkennen en kan ze gebruikt worden. De configuratie van communicatiemodule gebeurt via de display van de meetmodule, daarvoor wordt verwezen naar de handleiding van de communicatiemodule in de bijlage. figuur 26: Communicatiemodule aangesloten op Diris Ap Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 23

32 7.3. Busconfiguratie Keuze Zoals eerder vermeldt zijn er twee mogelijke oplossingen voor de busconfiguratie. Een klassieke Modbus RTU uitvoering met een seriële verbinding of met een Modbus omvormer om over te gaan naar Modbus TCP. Voor beide mogelijkheden moet een Modbus RTU configuratie gerealiseerd worden. Bij de klassieke Modbus RTU uitvoering moeten twee versterkers worden bijgekocht en bij de configuratie met de Modbus omvormer moeten drie nieuwe meetmodules en drie omvormers worden aangekocht. Om te beslissen welke oplossing het best is, wordt een schatting gemaakt van de kosten voor de twee mogelijkheden. Tabel 2 geeft de geschatte kosten weer voor de klassieke Modbus RTU configuratie en tabel 3 geeft de geschatte kosten weer voor de configuratie met een Modbus omvormer. tabel 2: Kostprijs met klassieke Modbus RTU configuratie Aantal Omschrijving Prijs ( ) Totaal ( ) 27 Modbus communicatiemodule RS , ,70 2 RS 485 versterker 468,50 937,00 Totaal 2748,70 tabel 3: Kostprijs met Modbus omvormer Aantal Omschrijving Prijs ( ) Totaal ( ) 24 Modbus communicatiemodule RS , ,40 3 Diris A40 meetmodule 241,36 724,08 3 Modbus omvormer 240,24 720,72 Totaal 3055,20 De totale kostprijs van de klassieke Modbus RTU configuratie is duidelijk lager dan de kostprijs voor de oplossing via de Modbus omvormer. De kosten voor de plaatsing en aankoop van de bekabeling is hier niet meegerekend omdat deze ongeveer hetzelfde zal zijn in beide gevallen. Laat duidelijk zijn dat deze kostenraming louter indicatief is omdat alle bedragen netto prijzen zijn. Hieruit kan besloten worden dat de configuratie zal bestaan uit een klassieke Modbus RTU uitvoering met een seriële verbinding. Dit zal de beste en goedkoopste optie zijn voor deze toepassing Installatie Om een Modbus RTU bekabeling uit te tekenen moeten twee heel belangrijke regels nageleefd worden. De maximum lengte van anderhalve kilometer per lijn en maximaal tweeëndertig toestellen per lijn. Het ontwerp is gerealiseerd in samenspraak met de fabrikant om een zo goed mogelijk resultaat te bekomen. In figuur 27 en figuur 28 staat het resultaat van deze samenwerking. Op figuur 27 staat de schematische voorstelling van de volledige busconfiguratie. Er zijn drie lijnen voorzien: de rode lijn, de groene lijn en de rest vormt samen de laatste lijn. Om de drie lijnen te verbinden met elkaar wordt een versterker gebruikt, op de figuur wordt deze aangeduid met de benaming splitter. De reden hiervoor wordt later duidelijk als de versterker wordt toegelicht. Voor de meest kritische lijnen qua lengte is een schatting gemaakt van de afstanden tussen de meetmodules. Voor de lijn die blauw en zwart gekleurd is, bedraagt de lengte ongeveer 820 meter en voor de rode lijn 290 meter. Deze lijnen zitten nog ver van de grens van 1200 meter maar er is rekening gehouden met voldoende marge voor mogelijke uitbreidingen. Het aantal meetmodules per lijn blijf beperkt tot maximaal twaalf meetmodules. Daarmee is ook hier uitbreiden zeker nog mogelijk. Op figuur 28 is de busconfiguratie op het grondplan van het bedrijf getekend, daarbij is rekening gehouden met de kleuren uit figuur 27. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 24

33 figuur 27: Schematische voorstelling busconfiguratie figuur 28: Busconfiguratie op het grondplan Versterker Omdat de Modbusconfiguratie uit meer dan 1 lijn bestaat, is er nood aan een versterker om de lijnen met elkaar te verbinden. Het is belangrijk om de versterker goed in te stellen en aan te sluiten op de correcte manier zodat de volledige bus goed kan werken. De versterker is van dezelfde fabrikant als van de meetmodules, namelijk Socomec. Dit is een versterker die op verschillende manieren kan gebruikt worden en kan dienen voor verschillende veldbussen. Het is dus van uiterst belang dat de versterker juist ingesteld wordt naar de gebruikte veldbus. Figuur 29 toont de versterker van Socomec. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 25

34 figuur 29: Socomec versterker De versterker heeft drie aansluitklemmen: één voor de interne voeding, één voor een lijn A en één voor een lijn B. In de bijlage bevindt zich de handleiding van dit toestel, hierin staan alle mogelijke instellingen en configuraties. Verder zullen enkel de gebruikte instellingen voor deze toepassing worden toegelicht en verklaard. De fysische configuratie is afgebeeld op figuur 30, de versterker lust lijn A gewoon door en takt een nieuwe lijn B af. Daarom is de benaming versterker hier misschien niet zo n goede keuze, want het zou beter zijn om te spreken over een splitter. De aansluitklemmen van lijn A en B bestaan uit vier aansluitingen, omdat Modbus RTU werkt met RS485 moeten enkel de aansluiting T+ en T- aangesloten worden. figuur 30: Aansluitschema Naast de fysische configuratie moeten nog vier dipswitches ingesteld worden voor de interne configuratie van de splitter. De eerste dipswitch stelt de transmissie snelheid en de lengte van een karakter in. Voor Modbus RTU wordt standaard 9600 bps en een 11-bit karakter gebruikt. Dit zal ook het geval zijn voor deze toepassing. De tweede dipswitch stelt enkele functies in zoals antiblokkering en her-synchronisatie. Daarnaast moet worden aangegeven of lijn A en lijn B van het twee- of vierdraadstype zijn. De her-synchronisatiefunctie wordt gedeactiveerd omdat dit enkel van toepassing is op hoge transmissie-snelheden. De antiblokkeringsfunctie wordt wel geactiveerd waardoor de transmissies beveiligd worden aan de twee kanten van de splitter. Tot slot worden de twee lijnen A en B ingesteld als tweedraadstype omdat dit standaard is voor Modbus RTU. Met de derde dipswitch worden de eigenschappen van lijn A beschreven. Het beveiligingsniveau voor het vierdraadstype wordt op inactief gezet en het beveiligingsniveau voor het tweedraadstype wordt op actief gezet. De afsluitweerstand voor de lijn A wordt niet gebruikt omdat dit niet nodig is. Een overzicht van de nodige afsluitweerstanden is te vinden op figuur 31. Daar zijn de afsluitweerstanden aangeduid met een grijs vakje. Het is logisch dat telkens op het begin en op het einde van een lijn, een afsluitweerstand zit. De laatste dipswitch is net dezelfde als de vorige maar nu voor lijn B. Merk op dat er voor lijn B wel een afsluitweerstand nodig is volgens figuur 31 omdat dit het begin is van een nieuwe lijn. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 26

35 figuur 31: Locatie van afsluitweerstanden Volgens figuur 31 moeten twee van de zes afsluitweerstanden in de splitter geconfigureerd worden maar de ander vier moeten ingesteld worden via de extra communicatiemodule op de Diris meetmodules. Bovenaan de communicatiemodule is een dipswitch aanwezig om de afsluitweerstand te activeren Controller Algemeen De controller is het belangrijkste onderdeel voor de opdracht rond energiebeheer. Het is hier dat de omzetting van Modbus naar KNX moet gebeuren. De controller zal aan de ene kant een Modbus master zijn, en aan de andere kant zijn data op het KNX-netwerk plaatsen. In het bedrijf is al onderzoek verricht naar een gepaste controller voor de aanvang van deze masterproef. De keuze is gevallen op een WAGO controller, namelijk de WAGO , afgebeeld op figuur 32. Dit is een controller die het KNX/IP-protocol ondersteunt waardoor er communicatie mogelijk is met de GIRA FacilityServer. Deze controller is aangekocht in een pakket met enkele I/O modules en een extra KNX interfacemodule voor een twisted-pair netwerk. Dit pakket heeft de naam Starterkit 2 en is bedoeld als een promotiepakket om de werking van deze controller te testen. Om ook te kunnen communiceren met Modbus RTU is er nog een extra programmeerbare RS485/RS232 seriële interface nodig. Figuur 32: Wago controller Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 27

36 De controller ziet er niet groot of ingewikkeld uit maar niets is minder waar. De controller is hardware matig één toestel maar op KNX niveau bestaat de controller uit twee KNX-toestellen. Er is een KNX router en een KNX/IP-controller, dit is duidelijk te zien op de figuur 33. Het toestel kan op het bedrijfsnetwerk gekoppeld worden via de RJ45 connector. Daarvoor moet eerst een IP-adres toegekend zijn aan het toestel. De twee interne KNX-toestellen zijn dan bereikbaar via hetzelfde IP-adres maar met een andere poort. Dit is eigenlijk niet belangrijk want de gebruiker zal hier niets van merken aangezien alles door de software geregeld wordt. figuur 33: Opbouw Wago KNX/IP-controller Het eerste interne KNX-toestel is een KNX/IP-controller. Met dit toestel is het mogelijk om gelijk welke data te vertalen naar KNX-telegrammen. Die data kan afkomstig zijn van allerhande andere bussystemen via een interface module zoals Modbus, Dali, Enocean, Profibus, CANbus, Ook data die afkomstig zijn van input en output kaarten die op de controller zitten, kunnen omgezet worden naar KNX-telegrammen. Het is duidelijk dat dit toestel zeer flexibel is omdat de gebruiker alles zelf kan programmeren en zelf kan beslissen welke data over KNX/IP verzonden of ontvangen worden. De enige beperking voor de KNX/IP-controller is het maximaal aantal KNX-telegrammen van 255. Voor deze opdracht wordt enkele gebruik gemaakt van de KNX/IP-controller omdat het gemakkelijk te koppelen is op het bedrijfsnetwerk. Er moet enkel communicatie mogelijk zijn met de GIRA FacilityServer. Aan deze voorwaarde is zeker voldaan omdat de server ook aangesloten is op het bedrijfsnetwerk en ook het KNX/IP-protocol ondersteunt. Het tweede interne KNX-toestel is een router die zorgt voor het routeren van een KNX/TP1-module. Met deze module kan een klassiek twisted-pair KNX-netwerk gekoppeld worden op een KNX/IP-netwerk. Dit is niet van toepassing voor deze opdracht en wordt niet verder toegelicht WAGO Ethernet Settings (4.7) Om een IP-adres toe te kennen aan de controller moet het bijgeleverde programma WAGO Ethernet Settings gebruikt worden. Door de USB kabel te verbinden met de computer wordt een verbinding gemaakt. Hiervoor moet wel de driver voor de USB kabel geïnstalleerd zijn op de computer. Deze driver is te vinden op de website van WAGO [4]. Figuur 34 toont de belangrijkst instellingen die gemaakt zijn met dit programma. Als de tekst onder de laatste knop niet de juiste COM-port aangeeft, moet de gebruiker erop klikken en kiezen voor de juiste COM-poort. De huidige instellingen kunnen geladen worden uit de controller door op de knop Read te Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 28

37 drukken. Het belangrijkste tabblad is dat voor TCP/IP waar de instellingen gemaakt worden voor het IP-adres, subnet mask en gateway. Om de instellingen te downloaden naar de controller moet de gebruiker op de knop Write drukken. Hierdoor zitten de instellingen in de controller en kan het programma afgesloten worden met de knop Exit. figuur 34: WAGO Ethernet Setttings (4.7) Programmeerbare RS485-klem De controller moet kunnen communiceren via Modbus RTU met de Diris meetmodules en daarvoor is een extra seriële klem nodig op de controller. Deze klem is in staat om te communiceren volgens RS485, zoals Modbus RTU het voorschrijft. WAGO heeft verschillende RS485-klemmen ter beschikking maar voor deze toepassing is gekozen voor een programmeerbare RS485-klem. De gebruiker kan deze klem instellen volgens de noden van de toepassing zoals baudrate, aantal stopbits, pariteit, karakterlengte, Op figuur 35 is zo n klem afgebeeld met bestelnummer / figuur 35: Programmeerbare RS485-klem Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 29

38 De instellingen van de programmeerbare RS485-klem worden geprogrammeerd via het programma WAGO-IO- Check. De klem heeft twee keer vier aansluitingen, deze zijn te zien op figuur 36. De aansluitingen bestaan uit een plus en min voor het zenden (TxD) en een plus en min voor het ontvangen (RxD) van data. De twee aansluitingen met M is voor de massa van de bus en de S is bedoeld voor het schild van de datakabel. Op figuur 36 is ook het aansluitschema getekend voor een RS485 bussysteem. De twee positieve en negatieve klemmen voor het zenden en ontvangen zijn met elkaar doorverbonden omdat bij RS485 de bus voor zowel zenden als ontvangen wordt gebruikt. Op het begin en het einde van de bus is een afsluitweerstand nodig om geen reflecties te hebben. figuur 36: Aansluitschema RS485-klem WAGO-IO-Check 3 (3.2) Met dit softwarepakket is het mogelijk om de programmeerbare klemmen te configureren. Daarnaast is het ook mogelijk om de waardes van de I/O s uit te lezen en te manipuleren. In figuur 37 staat de gebruikersinterface van het programma WAGO-IO-Check 3. Het uitlezen van de I/O s is niet echt nuttig omdat dit ook kan via de CoDeSys-programmeeromgeving. Het programma is wel nuttig om de programmeerbare RS485-klem in te stellen. Daarvoor moet de gebruiker de klem selecteren en op de knop Settings drukken. Daarna krijgt de gebruiker een scherm te zien zoals in figuur 38. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 30

39 figuur 37: WAGO-IO-Check 3 (3.2) figuur 38: Instellingen van programmeerbare RS485-klem Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 31

40 De gebruiker kan de instellingen naar eigen wensen aanpassen. Bij het kiezen van een bepaalde instelling zal deze instelling ook op ieder ander toestel in het netwerk dezelfde moeten zijn. De keuze van een Modbus RTU netwerk legt al verschillende instellingen vast zoals de Duplex Mode en de lengte van de Databits onder de parameter Dataframe. Ook het Module Type wordt bepaald door de eisen van Modbus RTU, namelijk RS485. De pariteit en het aantal stopbits kan vrij gekozen worden volgens de wensen van de gebruiker. Dit zijn de belangrijkste instellingen voor de programmeerbare klem, de andere parameters kunnen op de standaard instelling blijven staan WAGO Controller in ETS3 Als de benodigde data uit de Diris meetmodules beschikbaar is in de controller, moet deze data één voor één in een KNX-telegram gestopt worden. Maar met deze telegrammen kan nog niets aangevangen worden indien er geen groepsadres aan toegekend is. Daarvoor moet de controller opgenomen worden in de configuratie van het KNX-netwerk, dit gebeurt altijd via de ETS3 software. In de programmeeromgeving van WAGO, CoDeSys V2.3, is het mogelijk om een configuratie bestand voor ETS3 te creëren. Dit bestand wordt gecreëerd op het moment dat het programma gecompileerd en gedownload wordt naar de controller. De extentie van dit bestand is.sym_xml en de naam is hetzelfde als dat van het project. Dit bestand moet later in de ETS3 software geïmporteerd worden maar eerst moet in CoDeSys v2.3 de optie voor het creëren van deze SYM_XML-file aangevinkt worden. Daarvoor moet geklikt worden op options onder de menu project. Daarna krijgt de gebruiker een scherm gelijkaardig aan figuur 39. Door te klikken op Symbol configuration onder Category wordt het scherm bekomen zoals in figuur 39. De gebruiker moet ervoor zorgen dat Dump XML symbol table aangevinkt is, daarna kan op de knop Configure symbol file geklikt worden. Hierdoor wordt een nieuw scherm zichtbaar zoals in figuur 31. Het is van groot belang om Export variables of object uit en weer aan te vinken. Hierna is alles ingesteld en de vensters kunnen afgesloten worden via de OK knop. figuur 39: Scherm Options Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 32

41 figuur 40: Scherm Set object attributes Na het Downloaden van het controllerprogramma is de configuratie file beschikbaar en klaar om te importeren in de ETS3 software. Door met de rechtmuistoets op de controller te klikken in ETS3 en te kiezen voor Editeer parameter, kan de controller geconfigureerd en later ook opgenomen worden in het KNX-netwerk. Hierna komt een scherm te voorschijn zoals in figuur 41 voor het configureren van de controller. Door op het icoontje links van het icoontje voor Save te drukken, kan de SYM_XML-file geïmporteerd worden. Daarna komen alle geprogrammeerde KNX-telegrammen in het venster List of netwerk variables. Om een KNXtelegram uit de controller toe te kennen aan een groepsadres moet eerst het groepsadres geselecteerd worden. Daarna kan het KNX-telegram in het groepsadres gesleept worden. Hierdoor is het KNX-telegram gekoppeld aan een groepsadres. Verder moet er niets veranderd worden aan de instellingen van de KNXtelegrammen. Uitbreiden van domoticasysteem in een distributiebedrijf 33