Speicherprogrammierbare Steuerung zur Hausautomation oder ähnlichem


Ein langsam wachsendes Projekt

Sprung zur Fortsetzung vom :
10.09.2007
03.01.2008
08.02.2010

Meiningen, 28.11.2006


Hallo Leute,
hier möchte ich in Zukunft mal das eine oder ander Projekt vorstellen, bzw. zur Diskussion darbüber anregen.

Das erste Projekt in dieser Rubrik soll meine zukünftige Alarmanlage sein, allerdings geht es mir hierbei weniger um Einbruch oder ähnliches.
Ich möchte ein Alamierungssystem für mein Reihenhaus mit Gas-, Wasser- und Rauchmeldern realisieren. In Erweiterung sollen dann z.B. auch Stromkreise getrennt und/oder Fenster geöffnet werden oder auch anderes. Der Vorstellungen gibt es einige.


Zu den Gegebenheiten:

Das Haus ist voll unterkellert. Es sind im Keller drei Räume, ein Kellervorraum mit Hausanschlusspunkten für Strom und Wasser, ein Wasch- und Lagerraum mit Hausanschlusspunkt für Erdgas und ein Werkstattraum mit Heizung und Wasserverteilung.
Im Erdgeschoss befindet sich die Küche, ein Gästezimmer, das Bad, eine getrennte Tiolette und den Flur mit Treppenaufgang. Desweiteren gibt es an der Hinterseite des Hauses einen Anbau, der heute als Partyraum genutzt wird.
Der erste Stock ist ein grosser Raum, unsere Wohnstube.
Im ausgebauten Dach befindet sich die Schlafstube, eine Toilette und mein Arbeits- und Hobbyzimmer.
Zu letzt dann noch der Spitzboden.


Meine Vorstellungen:

Sensoren im Keller:
2 * Gas    : Waschraum, Heizungsraum
3 * Wasser : alle Räume
2 * Rauch  : Waschraum, Heizungsraum

Sensoren im Erdgeschoss:
3 * Wasser : Küche, Bad, Toilette
3 * Rauch  : Gästezimmer, Küche, Partyraum

Sensoren 1. Stock:
2 * Rauch, die Wohnstube geht über die ganze Fläche

Sensoren Dachgeschoss:
1 * Wasser : Toilette
3 * Rauch  : Schlafzimmer, Arbeitszimmer, Toilette
1 * Rauch  : Spitzboden

Alle Sensoren sollen über Draht mit einer Steuerung verbunden werden, keine Geräte mit Funk. Die Sensoren sollen auch zentral mit der Betriebsspannung versorgt werden. Die Stromversorgung kann über eine USV erfolgen. Eine überwachung der Leitungen soll erfolgen.


Signalgeber:

Der Alarm soll auf jeder Etage ausgegeben werden.
Wie? Noch keine Ahnung.
Die Alamierung soll auf jeden Fall erkennen lassen, um welchen Alarm es sich handelt.
Gas und/oder Wasser und/oder Feuer
Bei Rauch sollte auch die Etage erkennbar sein. Davon ist dann auch weiteres Vorgehen abhängig. In Erweiterung könnte ich mir vorstellen, dass, z.B. bei Gasaustritt, Stromkreise getrennt, die Heizung abgeschaltet und das Kellerfenster automatisch geöffnet wird. Die Schaltvorgänge müssten dann auch kontaktlos ausgeführt werden.


Die Ausführung:

Die ersten Gedanken waren ein Relaisgrab zu entwerfen. Das hatte ich dann aber recht schnell aufgegeben. Erste Schaltungsteile hatte ich mit OPV's aufgebaut. Eine Schleifenstomüberwachung war da auch mit realisiert. Allerdings wird das bei der Anzahl der Sensoren eine doch "sehr überwältigende" Schaltung.
Neue Überlegung:
SPS

Nun gibt es da auch eine Vielzahl von Anbietern und Varianten mit diversen Vor- und Nachteilen. Welche ist denn nun für dieses Vorhaben die Richtige
In meiner engeren Auswahl sind jetzt noch
Klöckner-Möller EASY, Siemens LOGO und MicroSPS SPS-Ctrl

Ich neige dazu, mich für die SPS-Control von MICROSPS zu entscheiden. Für diese Steuerung sprechen, aus meiner Sicht, einige Punkte.
Eine Funktionsübersicht der SPS findet man über diesen Link
  • sehr stabiles System mit ATMEL-Prozessor
  • keine spezielle Programmiersprache. Programmierung durch Schaltplaninterpreter, Erstellen eines Funktionsplanes in EAGLE und Übertragung an die SPS
  • Von Haus aus sehr gute Anschlussmöglichkeiten, Keine speziellen Schnittstellenkonverter nötig, da RS232
  • Gute Erweiterungsmöglichkeiten am I2C-BUS, im Vollausbau bis 56 digitale Eingänge und 22 Relais- und Transistorausgänge
  • Sehr gute Unterstützung durch eine grosse Gemeinschaft im Internet mit Foren und Dokumentationen
  • Betriebsspannung 12 oder 24V, je nach Bestückung

Mit einem Grundmodul sowie einer Erweiterungsbaugruppe sollten die ersten Aufgaben realisierbar sein. Bei diesem Ausbau hätte ich 20 digitale und 5 analoge Eingänge sowie 6 Relais- und 4 Transistorausgänge.


Das sind dann mal die ersten Überlegungen zur Steuerung.

Wie sieht es aber mit den Sensoren aus?
Da kommen dann Fragen auf wie:
  • Welche Betriebsspannung, 12V oder 24V? Gibt es solche überhaupt?
  • Ausführung der Ausgänge, Relais oder Transistor?
  • was habe ich noch vergessen?

Der nächste wichtige Punkt ist die Stromversorgung der gesamten Anlage.
12V oder 24V oder ??

Ich möchte die gesamte Anlage, Steuerung-Sensoren-Signalgeber, zentral mit den nötigen Betriebsspannungen versorgen.


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Fortsetzung (10.09.2007)



Zur Stromversorgung

Die Frage nach den 12 oder 24 Volt hat sich warscheinlich schon von selbst geklärt. Ich habe mich mal etwas im I-Net umgesehen und dabei ist mir aufgefallen, daß die Sensoren fü BMAs in der regel mit 24 Volt arbeiten. So jedenfalls bei Rauch- und Feuersensoren. Wenn sich das auch so bei Wasser- und Gassensoren einstellt, dann liegt es natürlich nahe, diese auch für die gesamte Steuerung zu nehmen.


Zur Steuerung selbst

Durch einen Funkfreund bin ich auch auf einen andere Steuerung aufmerksam gemacht worden.
http://www.elrest.de
Auf dieser Seite wird ein kommerzielles Produkt mit Programmier- und Visualisierungszubehör vorgestellt. Die Steuerung nennt sich
COMBO-CONTROL
Sie ist eine sehr kleine und leistungsf&aunl;hige Steuerung. Diese arbeitet mit 24V und besitz zu meiner Freude ein Ethernet-Interface. Die Programmierung kann sowohl mit Anweisungsliste, Kontaktplan oder auch Funktionsplan erfolgen und wird über die serielle oder Ethernet Schnittstell vorgenommen. Die zur Programmierung notwendige Software wird von ELREST kostenfrei zur Verfügung gestellt.
Jetzt muß ich mal sehn wie der Preis für die Steuerung ist und wo sie zu beziehen ist.


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Fortsetzung (03.01.2010)



Das war eine lange Pause, aber ich war in dieser Zeit nicht untätig.....

Jetzt habe ich mich auch weitestgehend festgelegt.

Ich habe mich auch von ein paar "Vorstellungen" verabschiedet. Eine Schleifenstromüberwachung zur Leitungsanalyse werde ich nicht machen. Das wird zu aufwendig. Eine zentrale Spannungsversorgung der Melder muss auch nicht sein. Diese geben Alarm, wenn die Betriebsspannung zu gering wird. Wenn jeder Melder seinen eigenen Eingang an der SPS hat, ist dann auch eine Zuordnung leicht möglich. Was die Rauch-, Gas, Wasser-Melder betrifft werde ich ganz handelsübliche VDS zertifizierte Geräte verwenden. Auch aus versicherungstechnischen Gründen kommt nichts anderes in Frage. Die SPS soll ja "nur" dazu da sein, im Haus eine komfortable Alamierung zu ermöglichen und bestimmte Aktionen auszulösen. Einzige Bedingung dabei ist, die Melder müssen einen Schaltausgang besitzen, damit die Digitaleingänge der SPS bedient werden können.

Entschieden habe ich mich nun für das Projekt von Reinhold Schäfer , http://microsps.net . Die SPS ist sehr stark an die SPS-Ctrl von MICROSPS angelehnt.
Es standen ja für mich noch andere zur Auswahl, aber diese sind schlicht und einfach zu teuer. Die SPS-Ctrl von MICROSPS war eigentlich der große Favorit für mich aber die wird nicht mehr weiterentwickelt, bzw., das Projekt ist von den Entwicklern geschlossen worden.

Ein erstes Modul habe ich jetzt aufgebaut. Nach kleineren Problemchens läuft die SPS jetzt auch sehr gut. Hier auch ein grosses Dankeschön an Herrn Schäfer für seine Geduld und Unterstützung bei der Fehlersuche und deren Beseitigung.
Derzeit stehen mir 6 digitale und max. 4 analoge Eingänge und 6 Relais-Ausgänge zur Verfügung. Des weiteren der One-Wire-Bus zum Anschluss von DS1820 Temperatursensoren, ein CAN-Bus zur Kopplung mit anderen Komponenten sowie eine Echtzeituhr zur Verfügung. Zur Kommunikation dient die RS232-Schnittstelle. Wie bei der SPS-Ctrl wird auch hier die Programmierung mit dem Schaltplaneditor von EAGLE vorgenommen und dann ein Funktionsplan seriell in die SPS geladen. Das funktioniert auch sehr gut.
Für den eigentlich vorgesehenen Einsatz hat diese SPS nicht genügend Eingänge. Da aber in einem Haus auch andere Aufgaben mit solch einer Steuerung elegant gelöst werden können, habe ich mich zum Bau der Steuerung entschlossen. Die Programmierung kann man bei dem Projekt auch schon gut lernen.
Der Entwickler hat eine zweite Variante aufgelegt und den Schaltplaninterpreter auf einen Mikrocontroller mit mehr IO-Ports portiert. Mit dieser werde ich dann die Überwachung der Rauch-, Gas- und Wassermelder und die Steuerung von sich anschließenden Aufgaben erledigen können. Die jetzige Steuerung könnte diese Aufgabe auch problemlos erledigen. Da müsste ich aber die einzelnen Melder zu Gruppen zusammenfassen. Das wollte ich eigentlich nicht. Es soll jeder Melder seinen eigenen Eingang bekommen, nur damit wäre es möglich, auch eine Etagen- oder Raumauswertung vorzunehmen.
Soweit ich das erkannt habe, ist die neue Steuerung ähnlich zur ersten Version aufgebau, hat aber 16 digitale Ein- sowie auch 16 Ausgänge und bis zu 8 analoge Eingänge. Das sollte für meinen Fall ausreichend sein.

Als Erweiterung zu meinen Vorstellungen ist mir in den Sinn gekommen, zu einigen Rauchmeldern auch einen DS1820 als Hitzesensor zu setzen. Damit ist auch eine frühzeitige Überhitzung erkenn-, bzw., messbar. Der One-Wire-Bus macht's möglich.

Hier hab ich einmal eine kleine Schaltung die momentan in der SPS läuft und den dazugehörigen Funktionsplan.

Schaltplan Haus-Lichtsteuerung2.pdf
Funktionsplan Haus-Lichtsteuerung2.txt

Derzeitig sind realisiert
  • 4 Stromstoßrelais (kennt man aus dem Wohnungsbau) mit Tastenentprellung
  • 2 Treppenlichtautomaten (TA1 = 1-300 Sek und TA2 = 1-15 Min)
  • 2 Temperatursensoren DS1820, zur Zeit noch ohne weitere Aktionen
  • die Echtzeituhr, zur Zeit nur Zeitanzeige auf dem LCD
  • zur Steuerung und Einstellung der Parameter ein kleines Menü

Alle Parameter, Setzen der Uhr und Aktivitäten werden auf dem LCD 2*16 dargestellt. Da fällt mir grade so ein, dass man ja auch eine DS1820 in die Kühltruhe hängen könnte und bei Überschreitung einer Temperatur einen Alarm auslöst.

Nun, es gibt schon eine menge Möglichkeiten für so ein Teil. Da fällt mir bestimmt noch so einiges ein. Auch mit der Uhr kann man ja so einiges anstellen, zeitgesteuerte Beleuchtung oder Jalousieaufroller usw.


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Fortsetzung (08.02.2010)



So, die erste SPS ist fertig. Jetzt noch eine Schachtel drumherum und sie kann neben der Stromverteilung platziert werden, ein paar Kabel verlegen, Sensoren ausbringen, Zirkulationspumpe anschliessen und fertig.....
Naja, da gehn schon noch ein paar Tage ins Land, muss ja nebenbei noch auf die Arbeit...
Das ist jetzt der Stand in der SPS HSZ.png. So wird es auch in etwa bleiben.
Alles andere wird mit einer weiteren SPS gelöst. Ich brauch dann etwas mehr Eingänge und ein abgesetztes Display.
In der Hoffnung, dass sich das recht gut mit der SPS2 von R.Schäfer bewerkstelligen lässt, werde ich mich mal mit dieser beschäftigen. Da hab ich dann 12 Ein- und 12 Ausgänge zur Verfügung und kann auch Erweiterungen über den I²C-Bus andocken. OneWire und CAN stehen ebenfalls zur Verfügung.
Das ganze könnte sich dann Brand-Melde-Zentrale (BMZ) nennen.
So etwas gibt es natürlich schon zu Hauf, aber für den "kleinen" Mann nur schwer Erschwinglich.
Einen ersten Schaltplan dafür habe ich auch schon mal BMZ.png. Der ist natürlich noch lange nicht fertig und soll als Ausgangsbasis dienen.
Ich könnte mir Vorstellen, in Abhängigkeit wo der Alarm ausgelöst wird, Fenster zu öffnen oder Stromkreise zu trennen, unterschiedliche Signale bei den verschiedenen Ereignissen zu Erzeugen. In Erweiterung könnte ich mir auch eine Signalisierung auf das Handy vorstellen, man ist ja nicht immer zu Hause.  



Ich werde euch auf dem laufenden halten....
Fortsetzung folgt....

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