Europäischer Installationsbus

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Der Europäische Installationsbus (EIB) ist ein Standard nach EN50090,

• der beschreibt, wie bei einer Installation Sensoren und Aktoren in einem Haus miteinander verbunden werden müssen,
• der festlegt, wie Sensoren und Aktoren miteinander kommunizieren (=Protokoll).

Der EIB steuert zum Beispiel die Beleuchtung und Jalousien beziehungsweise Beschattungseinrichtungen, die Heizung sowie die Schließ- und Alarmanlage. Mittels EIB ist auch die Fernüberwachung und -steuerung eines Gebäudes möglich. Eine Steuerung erfolgt dabei über den Benutzer selbst oder über einen mit entsprechender Software ausgerüsteten Netzwerkcomputer.

EIB wird derzeit vor allem bei neuen Wohn- und Zweckbauten installiert, kann jedoch auch bei der Modernisierung von Altbauten nachträglich eingebaut werden. EIB-Installationen sind mittlerweile nicht nur im gehobenen Wohnungsbau zu finden. Es werden bereits auch bei preiswerten Fertighäusern EIB-Netzwerke in das Gebäude standardmäßig integriert.

Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Unterschiede zur bisherigen Schalttechnik 2.1 Technik des EIB-Netzes 2.2 Vorteile von EIB-Netzen 2.3 Nachteile von EIB 3 Beispiele für die Verwendung von EIB 3.1 Beispiel „Einschalten einer Deckenlampe“ 3.2 Beispiel „Öffnen/schließen von Fenstern“ 3.3 Zusammenfassung 4 Struktur des EIB 4.1 Physikalische Struktur (= Netzwerktopologie) 4.2 Logische Struktur (=frei programmierbar) 4.3 Steuerung und Programmierung 5 Software-Frameworks 5.1 Java 5.2 Windows 6 Varianten von EIB-Netzen 7 Alternative Technologien 8 Weblinks 8.1 Informationen/Präsentationen zu EIB 8.2 Organisationen zu EIB 8.3 Private EIB Seiten

[Bearbeiten] Geschichte

Bereits Mitte der 1980er Jahre sind die ersten Überlegungen zur Anwendung der Bustechnologien für die elektrische Installationstechnik und zur Gebäudetechnik parallel von verschiedenen Firmen angeregt worden. Man hat erkannt, dass die Markteinführung von herstellerspezifischen Systemen einer breiten Marktdurchdringung im Wege stehen würde und dem Bauherren die unterschiedlichsten proprietären "Standards" und "Systeme" bescheren würden. Führende Hersteller der elektrischen Installationstechnik haben sich 1990 im Rahmen der European Installation Bus Association (EIBA) (Gründungsmitglieder waren Berker, Jung, Gira, Merten und Siemens) und später der Konnex Association mit der Zielsetzung zusammengeschlossen, einen Standard in den Markt einzuführen. Dieser Standard garantiert die Kompatibilität und Interoperabilität der verschiedenen Geräte und Systeme unterschiedlicher Hersteller aus vielen Bereichen, nicht nur der Elektroinstallationstechnik, sondern auch aus anderen Bereichen wie Klima & Lüftung oder Hausgeräte (zum Beispiel Herde).

Nachdem erste Produkte gemäß diesem Standard 1991 am Markt angeboten wurden, sind es heute nahezu 4000 Produktgruppen mit einem Vielfachen an unterschiedlichen Produkten von über 110 Firmen. Diese Produkte decken die verschiedenen Gewerke und Anwendungen im Gebäude unter der Wahrung der Austauschbarkeit der Produkte ab, so dass sie in einer mit dem EIB/KNX ausgeführten Anlage zusammenwirken können.

Mittlerweile ist EIB/KNX der erste offene Weltstandard für Haus und Gebäudeautomation. Geregelt wird dies in Europa in der EN50090. Die Standardisierung durch ISO ist beantragt.

[Bearbeiten] Unterschiede zur bisherigen Schalttechnik

Wesentlicher Unterschied zur mittlerweile veralteten elektrischen Steuerung ist die Trennung von Stromversorgung und Gerätesteuerung.

Bisher wurden alle Geräte elektrisch an- oder ausgeschaltet. Dies erfolgte über die Stromkabel mittels Parallel- oder Seriellschaltung. Stromversorgung und Steuerung der Geräte erfolgte über ein Netz, betrieben mit 230 V Wechselspannung. Diese Art der Steuerung war Standard der letzten 100 Jahre bis heute, also seit Beginn der Elektrifizierung.

Mit der 1992 eingeführten EIB-Technik werden nun Stromversorgung der Geräte und ihre Steuerung erstmals getrennt. Es gibt nun zwei Netze, das Stromnetz zur Stromversorgung mit 230 V Wechselspannung und das Steuerungsnetz (=EIB-Netz) mit maximal 30 V Gleichspannung. Diese werden unabhängig voneinander beziehungsweise parallel im Haus verlegt.

[Bearbeiten] Technik des EIB-Netzes

Zwischen dem Verbraucher (zum Beispiel Elektrogerät, Lampe, Fensteröffner) und der Steckdose wird ein Steuerungsgerät, "Aktor" genannt, eingebaut. Der Aktor ist an das EIB-Netz angeschlossen und erhält von diesem Daten. Diese Daten stammen entweder direkt von einem Sensor (zum Beispiel Schalter, Helligkeit, Temperatur, CO₂-Konzentration) oder indirekt von einem Netzwerkcomputer (z. B. regelt dieser zeitgesteuerte Schaltungen, sonstige Auswertung von Sensordaten je nach seiner Programmierung).

Erhält der Aktor den Befehl dem Gerät Strom zuzuführen, so schaltet er den Strom an das Gerät durch. Der Befehl kann von unterschiedlichen Sensoren kommen.

Das EIB-Kabel besteht aus vier Adern, wovon jedoch nur zwei verwendet werden. Die Adern des EIB-Kabels haben einen Durchmesser von 0,8 mm. Die EIB-Anlage wird von einer Spannungsversorgung mit 30 V Nennspannung [Gleichspannung] versorgt. Diese Spannung versorgt die Busankoppler, über die jedes EIB-Gerät mit den anderen vernetzten EIB-Geräten kommuniziert.

Als Busleitung wird ein "J-Y(St)Y 2x2x0,8 EIB" mit den Adernfarben: Rot (+), Schwarz (-), Gelb und Weiß (Reserve)(Twisted-Pair-Kabel) verwendet. Die Verwendung von nicht zertifizierten Kabeln ist nicht gestattet, aus Kostengründen im Privatbereich jedoch sehr verbreitet. Eine Linie (Teilbereich einer EIB-Anlage) darf eine Leitungslänge von maximal 1000m haben. Alle Linien können mittels Linienkopplern miteinander verbunden werden. Der Datenaustausch erfolgt über Telegramme. Das ganze funktioniert analog zum Ethernet, das heißt, die einzelnen Busteilnehmer können unabhängig voneinander senden und es kann auch zu Kollisionen kommen. Doch durch das Zugriffsverfahren CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) werden Telegrammverluste im Falle der Kollision ausgeschlossen. Der sendende Teilnehmer mit der höheren Priorität sendet im Falle einer Kollosion ungehindert sein Telegramm. Der Teilnehmer mit der niedrigeren Priorität zieht sich zurück. Der EIB-Bus kommuniziert mit einer Übertragungsrate von 9,6 kBit/s. Im Vergleich zu Computernetzwerken erscheint das langsam, ist jedoch für die Installationstechnik völlig ausreichend (vgl. Computernetzwerke: Diese können derzeit mit maximal 10 Gbit/s betrieben werden). Die geringe Datenübertragungsrate kann jedoch bei schlecht programmierten Anlagen zu Problemen führen.

[Bearbeiten] Vorteile von EIB-Netzen

Mit der neuen Technologie EIB kann nun erstmals jede Art von elektrischem Verbraucher schnell und unkompliziert bedient werden. Durch Neuprogrammierung kann jede Art von Anschluss neu definiert werden. Ein Schalter, der vorher noch zum Anschalten einer Deckenleuchte bestimmt war, kann innerhalb von Minuten zum Einschalten der Gartenbewässerung umprogrammiert werden. Ebenso kann jedes System verschiedene Sensordaten abfragen.

Beispielsweise können die Daten des Windmessers genutzt werden, um Jalousien oder Markisen einzufahren oder alle Fenster und Türen bei einer bestimmten Windstärke automatisch zu schließen. Welche Aktionen jeweils erfolgen sollen, lässt sich dabei innerhalb weniger Minuten durch Programmierung der Anlage flexibel festlegen. Dabei werden auch verschiedene Gewerke miteinander verbunden. Heizung, Belüftung, Alarmanlage, Haussprechanlage, Gartenbewässerung, automatische Beleuchtung und Wetterstation können so über ein einheitliches Netzwerk kommunizieren und selbständig auf sich wandelnde Umweltbedingungen reagieren.

Sinnvoll eingesetzt erhöht ein EIB-System den Wohnkomfort und kann durch Senken des Energieverbrauchs Kosten sparen.

[Bearbeiten] Nachteile von EIB

Strittig ist die Frage, ob die derzeit verfügbaren Geräte für EIB ausreichend sind. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es von über 120 großen und kleinen Herstellern ein umfangreiches Sortiment. Diese Entwicklung wird sich auch in Zukunft fortsetzen.

Beim direkten Vergleich mit einer herkömmlichen Elektroinstallation ist eine EIB-Installation deutlich teurer. Es ergeben sich nur dann Kostenvorteile, wenn mehrere Gewerke (z. B. Beleuchtung, Beschattung und Heizung) miteinander kombiniert werden und dadurch Synergien entstehen.

[Bearbeiten] Beispiele für die Verwendung von EIB

[Bearbeiten] Beispiel „Einschalten einer Deckenlampe“

In der Regel wird der Befehl, die Deckenlampe einzuschalten, durch einen „normalen“ Lichtschalter erteilt. Eine Person drückt den Schalter und das Licht geht an. Der Anschalt-Befehl kann jedoch auch kumulativ über Sensoren erfolgen. Ein Lichtsensor misst zum Beispiel bei Abendämmerung, dass die Lichtintensität im Raum abnimmt. Daher erteilt er den Befehl an die Deckenlampe zum Einschalten. Ebenso könnte er jedoch in der Dämmerung kontinuierlich die Deckenlampe immer heller werden lassen. Wenn die Sonne vollständig untergegangen ist, leuchtet die Lampe mit maximaler Helligkeit. Mit dieser kontinuierlichen Dimmung wird das Zimmer dann konstant hell gehalten. Befinden sich mehrere Deckenlampen im Raum, so können verschiedene Beleuchtungsszenarien programmiert werden. Auch diese können über einen regulären Schalter eingeschaltet werden. Über einen Zentral-Computer lassen sich auf diesen Schalter im Raum beliebige Beleuchtungsarten programmieren, da jede einzelne Lampe sich ansteuern lässt.

[Bearbeiten] Beispiel „Öffnen/schließen von Fenstern“

In einem Raum befinden sich drei Fenster. Diese haben einen automatischen Öffnen/Schließen-Mechanismus. Über einen im Raum montierten Schalter kann jedes beliebige Fenster oder alle gemeinsam auf Tastendruck geöffnet werden. Zusätzlich kann in dem Raum ein CO₂-Sensor installiert werden. Ist in diesem Raum schlechte/stickige Luft (= hohe CO₂-Konzentration) so wird eines oder alle Fenster automatisch geöffnet und der Raum wird durchgelüftet. Danach werden die Fenster wieder automatisch geschlossen. Daneben kann dies mit einem Regensensor kombiniert werden. Registriert der Regensensor im Außenbereich Regen, so kann über das EIB-Netz der Befehl erteilt werden alle Fenster zu schließen.

Unproblematisch können diese Funktionen auch mit anderen Systemen (=Gewerken) kombiniert werden.

Denkbar ist eine Koppelung mit der Schließanlage. Wird die Haustür abgeschlossen, so werden alle noch offenen Fenster in dem Haus automatisch geschlossen.

Denkbar ist auch eine Kombination mit einem Erdgas-Sensor. Tritt Erdgas aus einer Erdgas-Leitung aus und konzentriert sie sich etwa im Heizraum, so kann dies ein Erdgas-Sensor registrieren. Automatisch werden dann alle relevanten Fenster geöffnet damit sich das Erdgas verflüchtigt. Damit wird eine Gas-Explosion verhindert. Zusätzlich kann ein elektrischer steuerbarer Verschluss die Erdgas-Hauptleitung verschließen, damit kein weiteres Gas in den Raum nachfließt.

[Bearbeiten] Zusammenfassung

Mittels EIB lassen sich

• Beleuchtung
• Beschattung
• Heizung
• Information
• Fernzugriff (über Handy, Telefon, Internet)

integriert zusammenschalten. Dies eröffnet erst den Weg zur umfassenden Raumautomation eines Gebäudes und verschafft damit mehr Komfort, Sicherheit, Individualität und Flexibilität für die Nutzer eines Hauses.

[Bearbeiten] Struktur des EIB

[Bearbeiten] Physikalische Struktur (= Netzwerktopologie)

Der EIB ist aufgeteilt in 15 Bereiche, 15 Linien und 255 Teilnehmer pro Linie. Somit können bis zu 15 × 15 × 255 = 57.375 elektrische Geräte einzeln gesteuert werden. Damit bezeichnet zum Beispiel die Physikalische Adresse 8.7.233 in Bereich 8, Linie 7, den Teilnehmer 233.

Auf einer Buslinie können eine begrenzte Anzahl von Busteilnehmern (TN oder TLN) angeschlossen werden, dies sind max. 255 TLN je Linie. Jede Linie benötigt eine eigene Spannungsversorgung.

Um die Linien in ihrer Struktur zu erweitern, werden sie über eine so genannte Hauptlinie miteinander verbunden. Hierzu werden die Linien über Linienkoppler mit der Hauptlinie verbunden. Die Hauptlinie selbst benötigt wiederum eine Spannungsversorung und kann maximal 255 Busteilnehmer beinhalten. Eine Hauptlinie verbindet maximal 15 Linien miteinander.

Hauptlinien können weiters über eine so genannte Bereichslinie verbunden und somit erweitert werden. Auch mit dieser lassen sich 15 Hauptlinien miteinander verbinden. Weitere 255 Teilnehmer lassen sich ebenfalls auf dieser einbinden.

Auf den übergeordneten Linien, Hauptlinie und Bereichslinie, werden meist Geräte, die Zentralfunktionen bieten, eingebunden. Dies sind z.B. physikalische Sensoren, eine Visualisierung, Logikkomponenten und Aktoren in Verteilern, die Schaltausgänge für Sensoren aus verschiedenen Linien zur Verfügung stellen.

[Bearbeiten] Logische Struktur (=frei programmierbar)

Zusammengehörige Aktoren und Sensoren werden mit einer -sogenannten- Gruppenadresse verbunden, die einfach einprogrammiert werden kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Zusammengehörigkeit von zum Beispiel Schaltern und Lampen jederzeit zu ändern, ohne neue Leitungen verlegen zu müssen.

Die Kommunikation der Geräte erfolgt mit standardisierten Befehlen. So ist sichergestellt, dass Geräte verschiedener Hersteller zusammen arbeiten. Damit wurde erstmals ein einheitlicher Standard geschaffen, der offen ist für alle Hersteller von Elektrogeräten bzw. Steuerkomponenten. Mittlerweile wurden weltweit mehrere Hunderttausend Gebäude mit einer EIB Anlage ausgestattet. Entsprechend groß ist auch die Vielfalt der Steuergeräte der verschiedenen Hersteller.

EIB ist ein offener Standard, d. h. jeder Hersteller/ Entwickler hat vollen Zugriff auf alle notwendigen technischen Informationen, die er für die Weiterentwicklung benötigt. Allerdings erfordert dies die beitragspflichtige Mitgliedschaft in der offenen Vereinigung Konnex Association. Daher wird kritisiert, dass dies kein wirklich offener Standard sei, da durch die Mitgliedschaft grundsätzlich Kosten entstehen. Erst wenn diese Mitgliedschaft auch kostenfrei ist, könne von einem "offenen Standard" die Rede sein.

[Bearbeiten] Steuerung und Programmierung

Die Programmierung der Teilnehmer und das Zuweisen der Gruppenadressen erfolgt mit einer speziellen, jedoch ebenfalls standardisierten Software, der EIB-Tool-Software (ETS). Die ETS wird von der Dachorganisation Konnex bereitgestellt und sichert die problemlose Zusammenarbeit von Komponenten verschiedener Hersteller (mittlerweile über 100 Hersteller weltweit).

Der EIB-Standard wurde mittlerweile auch von den USA und vielen asiatischen Ländern für den Hausbau übernommen.

Alle größeren Hersteller für Elektroinstallationsprodukte sowie Heizungsausrüster bieten mittlerweile EIB-kompatible Geräte an.

Als Nachfolger für EIB wurde der KNX-Standard (KNX Standard) im Jahre 2002 von der Konnex Association nach der Norm EN50090 weiter entwickelt. KNX ist abwärtskompatibel zum EIB, so dass bestehende EIB-Anlagen mit KNX-Feldmodulen erweiterbar sind.

[Bearbeiten] Software-Frameworks

[Bearbeiten] Java

• OSGi – Middleware-Standard (Java-Framework) für die Einbindung von EHS/CHAIN, EIB, Konnex, LON, etc. in Service-Gateways

[Bearbeiten] Windows

In den 1990er Jahren wurde OPC (OLE for Process Control) als standardisierte Software-Schnittstelle für die Windows-Plattform entwickelt, um die Integration verschiedener, bis dahin meist Hersteller-abhängiger und somit proprietärer Automatisierungsbusse in einem System zu erleichtern. Ursprünglich in der industriellen Automatisierung beheimatet, zeichnete sich rasch die Möglichkeit ab, durch OPC interdisziplinär mit anderen Bereichen – wie eben zum Beispiel der Gebäude-Automatisierung – wirken zu können.

Mit dem EIB OPC-Server kam 1998 folgerichtig das Software-Werkzeug auf den Markt, durch das die Einbindung des EIB in hybride Automatisierungssysteme stark vereinfacht wurde. So lassen sich heute Softwarelösungen erstellen, die klassische Gebäudefunktionen z. B. der Heizungs- und Beleuchtungssteuerung einer Produktionsstätte mittels EIB sowie die Visualisierung und Automation des industriellen Produktionsprozesses über andere Bussysteme homogen zusammen führen. Auch die Koppelung verschiedener Gebäudebusse zu einem integrierten Management-System, z. B. EIB und LON, ist durch die vorhandenen OPC-Server für EIB und LON leicht möglich.

[Bearbeiten] Varianten von EIB-Netzen

• Powerline (Netz aus der Steckdose. Die Stromleitungen dienen als Netzwerk-Träger.)
• Funk-EIB (Hierbei werden die Komponenten über Funk angesteuert.)
• kabelgeführtes EIB (Architektur vergleichbar mit einem Ethernet-Netzwerk.)
• EIBnet (neueste Entwicklung: Verschmelzung der Netze EIB und LAN. Die gesamte Gebäudeautomation wird über ein Computernetzwerk (Ethernet) gesteuert.)

[Bearbeiten] Alternative Technologien

• Funksysteme zur Gebäudeautomatisierung
• Local Operating Network (LON)
• Local Control Network (LCN)
• SCLAN = Site Control Local Area Network(SCLAN)

[Bearbeiten] Weblinks

[Bearbeiten] Informationen/Präsentationen zu EIB

• http://www.elektrokomfort.at/Daten/Schalten/EIB-Bauherr/EIB-Einfach0.htm – Ein Spaziergang durch ein EIB Haus, zeigt den realisierbaren Komfort.

[Bearbeiten] Organisationen zu EIB

• www.konnex.org (Offizielle Homepage der Konnex Association / KNX)
• www.eib-userclub.de (Homepage des EIB- User-Club Deutschland e. V. mit dem größten EIB Anwenderforum)

[Bearbeiten] Private EIB Seiten

• www.eib-home.de (Seite mit aktuellen Informationen rund um den EIB)
• www.eibwiki.agrodur.com Privates Wiki rund um EIB
• www.knx/eib-bussysteme.at Produkte, Informationen, Software für den Europäischen Bus