Übersicht

Die Raumautomation hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Hierunter versteht man die gewerkeübergreifende Automation innerhalb von Räumen bzw. bei größeren Räumen auch von Zonen. Funktionen aus dem Bereich Beleuchtung, Klimatisierung, Sonnenschutz und Fenster werden so miteinander kombiniert, dass für den Betreiber eine verbesserte Energiebilanz erreicht wird. Heizen oder Kühlen bei geöffnetem Fenster oder zusätzliche Beleuchtung bei genügend Tageslicht verschlechtert die Energieeffizienz. Besonderes Potenzial bietet z.B. eine intelligente Fassadensteuerung. So kann an sonnigen Wintertagen die Beschattung am Wochenende so angefahren werden, dass die Räume durch die Sonne ausreichend geheizt werden. Im Sommer wird durch eine Sommernachtauskühlung die Kühllast reduziert. Nicht belegte Räume werden komplett beschattet. Beleuchtung und Beschattung können so aufeinander abgestimmt werden, dass eine konstant gleichbleibende Lichtstärke kontinuierlich vorhanden ist. Für den Nutzer entsteht erhöhter Nutzungskomfort.

Von Gebäuden wie Büros, Hotels, Schulen, Museen oder Ladenlokalen wird heute erwartet, dass sie sich schnell und einfach an die wechselnden Anforderungen unterschiedlicher Nutzer anpassen lassen. Hier werden besondere Anforderungen an das Automationssystem gestellt, damit Änderungen der Flächenaufteilung oder -nutzung ohne Umverdrahtung erfolgen können. Diese Anpassungen sind mit dem TwinCAT Building Automation Framework auch ohne Programmierkenntnisse möglich. Eine flache Systemarchitektur und ein einheitliches Tool für alle Gewerke lassen Änderungen und Erweiterungen durch den Benutzer einfach und schnell zu.

Gerade bei mittleren bis größeren Gebäuden wird der Systemintegrator vor besondere Herausforderungen gestellt. Die große Anzahl der Datenpunkte und die Tatsache, dass das Projekt in den meisten Fällen über mehrere Controller verteilt ist, erfordert leistungsfähige Werkzeuge zur Inbetriebnahme. Datenpunkte, Funktionen und deren Zusammenhänge, sowie die Kommunikation der Controller untereinander müssen übersichtlich dargestellt werden.

Hier setzt das TwinCAT Building Automation Framework an. Das Konzept der parametrierbaren SPS-Bibliothek bietet auf der einen Seite die Möglichkeit, Funktionen der Raumautomation komfortabel zu parametrieren. Sensoren, Aktoren, Gruppen, Regler, Zeitschaltfunktionen, Wetterstationen, Energieerfassung und Szenen sind in einer SPS-Bibliothek enthalten, die durch ein Konfigurationsprogramm, dem TwinCAT Building Automation Manager, intuitiv parametriert werden. Auf der anderen Seite kann die Funktion des Controllers durch eigene SPS-Bausteine in IEC 61131-3 erweitert werden. Funktionsblöcke bieten die Möglichkeit, innerhalb der SPS auf die konfigurierten Module zuzugreifen.

Übersicht 1:

Das TwinCAT Building Automation Framework bietet besondere Unterstützung bei der Kommunikation der Controller untereinander. Gruppen die Aktoren oder Sensoren beinhalten, sind nicht auf den lokalen Controller begrenzt. Gruppen können auch Elemente von Controllern enthalten, die über ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Auch Szenen sind nicht auf den lokalen Controller begrenzt. So kann eine Szene eine weitere Szene aktivieren. Diese Szene kann sich auf einem beliebigen anderen Controller befinden. Das TwinCAT Building Automation Framework stellt alle notwendigen Ressourcen für die Kommunikation der Controller untereinander zur Verfügung. Basis hierbei sind die TwinCAT Echtzeit Netzwerkvariablen. Durch diese wird eine fast verzögerungsfreie Kommunikation sichergestellt.

Übersicht 2:

Das Building Automation Framework stellt folgende Funktionen bereit:

In Anlehnung an die VDI 3813 - Teil 2 sind mit dem TwinCAT Building Automation Framework verschiedene Funktionen der Raumautomation realisierbar, wie z.B.:

Ergänzt werden die Möglichkeiten des TwinCAT Building Automation Framework durch Zusatzmodule. Derzeit werden Module angeboten für die Erzeugung von Klemmenlisten, Einlesen von Excellisten, Dokumentieren der eingestellten Parameter bis hin zur Generierung von Bedienungsoberflächen.

Unterschiede Framework - Bibliothek

Eine Bibliothek stellt Funktionen zu bestimmten Aufgabenstellungen bereit, in Form einer Sammlung von Funktionen, Funktionsblöcken und Datentypen eines Aufgabengebietes. Ein Framework stellt eine Schicht über verschiedene Bibliotheken dar und vereinfacht somit die Softwareentwicklung. Frameworks enthalten bereits Funktionalität, die in die eigentliche Implementierung eingebunden werden kann. Im Gegensatz zur Bibliothek, aus der der Programmierer bei Bedarf einzelne Funktionsblöcke verwendet, gibt das Framework die Struktur für die Anwendung vor.

Zitat aus: Entwurfsmuster - Elemente wiederverwendbarer objektorientierter Software (Gamma, Helm, Johnson und Vlissides von Addison-Wesley):
"Ein Framework ist eine Menge von kooperierenden Klassen (Funktionsblöcke), die einen wiederverwendbaren Entwurf für einen bestimmten Anwendungskontext vorgeben. Das Framework bestimmt dabei die Architektur der Applikation."

Ein Vorteil von Frameworks ist, dass sie bereits fertig entworfene und implementierte Softwarestrukturen bereitstellen, die wieder verwendet werden können. So muss der Entwickler z. B. Grundfunktionalitäten, wie das Verwalten von Gruppenobjekten, nicht jedesmal neu implementieren. Durch die Kapselung von Implementierungsdetails wird die Anwendung modularer und die Softwarequalität steigt. Ein weiterer Vorteil von Frameworks ist die Erweiterbarkeit. Das Framework stellt dem Entwickler feste Punkte bereit, an denen er intervenieren und das Framework konfigurieren und erweitern kann.