PC-based Control und DALI-2 in der Gebäudeautomation
Die Beleuchtung macht den Unterschied – im Showroom, am Display oder am Verkaufsregal. Der italienische Kaufhauskonzern Bennet SpA weiß das sehr gut und stattet seine 73 Geschäfte und 45 Einkaufszentren daher sukzessive mit moderner Gebäudeautomation aus. Der langjährige Systemintegrator INTEREL Trading setzt hierbei auf PC-based Control von Beckhoff und DALI-2, um die Forderungen des Betreibers nach einer flexiblen Gestaltung der Lichtszenarien und hoher Energieeffizienz zu erfüllen.
Eine kontinuierliche Ergänzung neuer Waren und die Umstrukturierung des vorhandenen Sortiments kennzeichnen den Einzelhandel. Daraus leiten sich die Forderungen nach Flexibilität und Modularität an die gesamte Gebäudeautomatisierung ab. Die Lösungen von INTEREL erfüllen diesen Bedarf mit einem robusten, dezentralen I/O-Verteilungssystem und einem eigenen Protokoll, Intermod genannt. Darüber sind die verschiedenen Schalttafeln in den Einkaufszentren vernetzt, welche die Signale von Geräten, wie z. B. der unterbrechungsfreien Stromversorgungen oder der Einbruchmeldeanlage, erfassen und die verschiedensten Aktoren und Verbraucher ansteuern.
In der offenen, plattformübergreifenden Automatisierungsphilosophie von INTEREL spielt die verteilte Steuerungsintelligenz von Beckhoff eine entscheidende Rolle. Nicht nur die Vielseitigkeit von TwinCAT 3 als Softwareplattform hilft dem Spezialisten bei der Realisierung unterschiedlichster Projekte, das breite Spektrum an unterstützten Schnittstellen spielt eine ebenso wichtige Rolle, beispielsweise bei der Erweiterung und Modernisierung der Intermod-Automationsstationen. Hier kommen Embedded-PCs CX8180 mit RS232-/RS485-Interface zum Einsatz. Über deren E-Bus/K-Bus-Anschaltung steht die komplette Bandbreite an I/Os von Beckhoff zur Verfügung. Hierzu zählen u. a. die EtherCAT-Klemmen der EL2xxx-Serie zur direkten Ansteuerung von LEDs oder für die in der Gebäudeautomation gebräuchlichen Kommunikationsschnittstellen von BACnet über DALI-2 bis hin zu KNX.
Flexibilität verlangt Offenheit
Die Embedded-PCs CX8180 stellen mit ihrer ARM-Cortex™-A9-CPU (800 MHz) genügend Rechenleistung für die Abarbeitung des Logikteils zur Verfügung. Neben den Busklemmen KL1408 (8-Kanal-Digital-Eingang) und KL2408 (8-Kanal-Digital-Ausgang) setzt der Systemintegrator vor allem das 1-Kanal-Kommunikations-Interface KL6821 ein. Über diesen DALI-/DALI-2-Master lassen sich bis zu 64 DALI-/DALI-2-Slaves und 64 DALI-2-Input-Devices ansteuern bzw. einlesen. In den Bennet-Filialen werden darüber durchschnittlich jeweils 1.000 bis 1.500 Leuchten betrieben.
Zudem ermöglicht der strategische Ansatz von INTEREL, Standardprotokolle zwischen den SCADA-/HMI-Einheiten und Feldsteuergeräten zu verwenden, die einheitliche Verwaltungs- und Anwendungsphilosophie beizubehalten – ohne spezielle Kommunikationsmethoden integrieren zu müssen. Die Kommunikation mit der Zentrale erfolgt über etablierte Treiber wie Modbus TCP/RTU, MQTT oder OPC UA; zwischen der Automationsstation und der Steuerung über TwinCAT ADS. Der Vorteil: Die von der Steuerungsapplikation erzeugten Tags werden automatisch vom Kommunikationstreiber der Zentrale übernommen.
Die Lichtsteuerung eines Einkaufzentrums ist auf mehrere PLCs mit Masterfunktionen verteilt, an die wiederum mehrere PLCs als eigenständig arbeitende Slaves angeschlossen sind. Diese Struktur und die Multiprotokoll-fähigen Embedded-PCs CX8180 ermöglichen es INTEREL, die individuellen Anforderungen jedes Standorts und dessen vorhandener Infrastruktur optimal zu erfüllen. Denn das benötigte Kommunikationsprotokoll lässt sich nach Belieben auf den Embedded-PCs installieren.
Energieeinsparung von bis zu 92,5 %
Die größte Effizienzsteigerung hat bei Bennet die Umstellung der Lichtsteuerung auf den DALI-2-Bus ergeben. Nicht nur bei der Installation wurden Einsparungen hinsichtlich der Verkabelung und den Steuerungskomponenten erzielt. Die Möglichkeit, Korrekturen über Licht- und Anwesenheitssensoren in die Steuerungslogik zu integrieren, unterstützt eine effiziente Beleuchtung der Ladenflächen. Mehr noch: Die intelligente Lichtsteuerung bringt zusätzliche Freiheitsgrade, die Bennet für die Schaffung individueller Beleuchtungsszenarien nutzt, zugeschnitten auf die Art der präsentierten Produkte, die Kundenfrequenz und das Design des Verkaufsraums.
Dynamisches Dimmen und LED-Beleuchtung bringen nicht nur eine qualitative Verbesserung der Beleuchtung mit sich; Stromverbrauch und CO2-Emissionen sinken ebenso signifikant. In einigen Lagern führte allein die Umstellung von T8-Leuchtstofflampen auf LED-Lampen bereits zu einer Energieeinsparung von 43,5 %. Kombiniert mit einer intelligenten Beleuchtungsautomatisierung betrug die Einsparung sogar 92,5 %.
Die Vorteile beschränken sich jedoch nicht nur auf das Engineering und den Betrieb; Wartung und Instandhaltung profitierten ebenso: Die Kontrollstationen überwachen permanent den Status jedes Lichtpunkts, detektieren in Echtzeit den Status (ein-, ausgeschaltet) oder die Art der Störung (Treiberausfall, Lampenausfall) und alarmieren das entsprechende Personal. Der Wartungstechniker weiß daher bereits vor der Alarmierung durch das Verkaufspersonal, welche Maßnahmen vor Ort notwendig sind und welche Ersatzteile zur Reparatur er benötigt.
Die Offenheit von PC-based Control ermöglicht es, bei Bedarf neue Automatisierungsphilosophien zu implementieren, ohne die installierte Hardware ändern zu müssen. Aktuelle Technologietrends konzentrieren sich auf die Interoperabilität zwischen Plattformen und die Integration von sicheren Kommunikationsprotokollen zum Schutz vor Cyberangriffen. Beides ist bereits in die TwinCAT-3-Plattform von Beckhoff integriert, durch die Handhabung von IoT-Protokollen wie MQTT und OPC UA sowie Sicherheitsstandards wie TLS 1.2.