Date	Rev	Status	Author	Last Change
2009-12-28	0.1	Draft	Michael Gries	Initial Draft (Feasibility Study)
2010-01-17	1.0	Release	Michael Gries	update
Source Document
AF104 S0-Schnittstelle.doc

Preface

This document is part of the AF104 sub-project S0-Interface.

S0-Interface

Table of Contents

1.4. Verwendete Literatur 2

1.5. Verwendete Messgeräte und Hilfsmittel 2

1.6. Roles and Responsibilities. 2

1.7. Milestones / History. 3

1.8. Implementation Steps. 3

1.9. Service and Maintenance. 3

2. Analyse. 4

2.1. Machbarkeitsstudie. 4

2.2. Möglichkeiten der Gebäudeautomation (GA) 5

2.3. Vor- und Nachteile. 5

2.4. Vorteile. 5

2.5. Nachteile. 5

2.6. Analyse Wechselstromzähler Typ B+G.. 6

3. Berechungsbeispiele. 8

4. Bedienungsanleitung Wechselstromzähler WSZ-80. 10

1. Introduction

Die S0-Schnittstelle (gesprochen S-Null-Schnittstelle) ist eine Hardware Schnittstelle für die Übertragung von Messwerten in der Gebäudeautomatisierung. Die Definition der Schnittstelle erfolgt in der DIN 43 864..

1.1. Purpose

This document covers integration of a S0-interface commonly used by energy counters into the AF104 project.

1.2. Scope

This document is intended for internal testing and quality assurance purposes only. No commercial application.

1.3. References

[R1] DIN Norm 43864

[R2] Vaillant Bedienungs- und Montageanleitung VRC 410

[R3] TC65 Terminal Hardware Interface Description 01.041

[R4] TC65 AT Command Set 02.000

1.4. Verwendete Literatur

[L1] Wikipedia: S0-Schnittstelle

[L2] DIN Norm 43864

1.5. Verwendete Messgeräte und Hilfsmittel

[M1] Oszilloskop – Tektronic TDS3012B o.ä. (mit Screenshot Funktionalität auf Massenspeicher)

[M2] Laptop mit mind. 1x RS232 Schnittstelle

[M3] Schaltungseditor und Simulator (z.B. Target 3001, Version 14, Freeware Version, Stand 2008)

[M4] Experimentierboard (Steckbrett für Schaltungstest – Prototyping)

[M5] Microsoft Visual Web Developer 2010 (Beta 2) freeware

[M6] Apple iPhone Apps pVerbrauch für mobile Erfassung und Kontrollzwecke

1.6. Roles and Responsibilities

Only these responsibilities of a given role is described which relates to this project.

Role (Stakeholder)	Responsibility	Person
Project Manager	Integration into AF104	Michael Gries

1.7. Milestones / History

Date	Item	Remarks
2009-12-28	Projektstart S0-Schnittstelle	Analyse / Machbarkeitsstudie
2009-12-28	Bestellung Wechselstromzähler	ebay
2010-01-06	Erstinbetriebnahme	auf Hutschienensystem der VRC Einheit
2010-01-16	Analyse per Oszilloskop	Siehe Analyse
2010-01-17	Dokumentation	Erste Status-Abfrage per SMS

1.8. Implementation Steps

#	Function	Item	Remark	section	Date
0	Machbarkeitsanalyse	---	Internet Recherge		2009-12-26
1	Analyse - Physical Layer
2
3
4
5
6
7

1.9. Service and Maintenance

See below

No.	Task	Due date	Date impl.
1	Keine Wartungsarbeiten notwendig (keine Batteriespeißung)	2099-00-00	2010-01-06

2. Analyse

2.1. Machbarkeitsstudie

Die Übertragung der Daten erfolgt mit Hilfe von gewichteten Impulsen, d. h. pro kWh oder m³ wird ein Impuls übertragen. Die Gewichtung ist vom verbauten Zählertyp abhängig. Ggf. nachfolgenden DDC-GA-Einheiten kumulieren die Impulse und generieren anschließend einen darstellbaren Wert.

Die Schnittstelle wird u.a. in folgenden Messgeräten eingesetzt:

· Wasserzähler

· Gaszähler

· Elektrizitätszähler

· Wärmezähler

Beim Anschluss der Schnittstelle muss auf die Polarität geachtet werden, da der Ausgang als Transistor oder Optokoppler realisiert ist. Es können bis zu 27 V DC angeschlossen werden. Der maximale Stromfluss wird mit ca. 30 mA angegeben. Das Signal wird vom Zähler als Stromimpuls generiert. Dabei entspricht ein Stromfluss von kleiner 3 mA einem LOW-Wert. Ist der Stromfluss größer wird dies als HIGH-Wert interpretiert. Gängige DDCs können mit dieser Schwelle arbeiten.

Eine Alternative zur S0-Schnittstelle bietet der potentialfreie Kontakt, da dieser in der Anwendung unproblematischer ist.

2.2. Möglichkeiten der Gebäudeautomation (GA)

· Beleuchtung bedarfs-, tageszeit- bzw. jahreszeit- und bewegungsabhängig schalten bzw. dimmen

· Heizung, Lüftungsanlage oder Klimaanlage bedarfs- und zeitgerecht steuern

· Verschattungseinrichtungen in Abhängigkeit von Sonnenlicht und Wind zeit- und bedarfsgerecht steuern

· Sicherheit erhöhen durch die Überwachung von Fenster- und Türkontakten, sowie von Bewegungsmeldern

· Zutrittskontrollsysteme realisieren

· alle Steuerungsvorgänge im Gebäude zentral erfassen und anzeigen

· schalten bzw. dimmen mit Funk- oder Infrarotfernbedienung

· Fernüberwachung und Fernsteuerung über das Telefonnetz oder über das Internet (Fernwirken)

· Verbrauchsdatenerfassung von Wärmezählern, Wasserzählern, Gaszählern und Stromzählern.

· Laststeuerung auf Basis der Verbrauchsdatenerfassung durch sequenzielles Einschalten von Beleuchtungen

· Steuern der Mediengeräte, Multiraumsysteme in den Schulungs-, Seminar- und Medienräumen

2.3. Vor- und Nachteile

2.4. Vorteile

· Energieverbrauchsreduktion durch intelligente Regelung

· Komfortgewinn durch intelligente Steuerung: zum Beispiel kann auf einen Tastendruck eine vordefinierte Beleuchtungssituation hergestellt werden, ohne dass mehrere Lampen einzeln geschaltet oder gedimmt werden müssen; oder durch logische Verknüpfungen von Schaltzuständen können alternativ definierte Aktionen ausgelöst werden

· Schutz gegen Einbrüche durch Anwesenheitssimulation

· Sicherheit für die Bewohner durch Alarmierung beim Auftreten von kritischen Situationen

· Überwachung von einem externen Sicherheitsdienst durch automatische Alarmweiterleitung

2.5. Nachteile

· Höhere Anschaffungskosten im Vergleich zur normalen Gebäudeinstallation. Zum einen amortisieren sich aber die Kosten vielfach durch die Energieeinsparungen im Betrieb, zum anderen sind viele Funktionen mit klassischer Gebäudeinstallation gar nicht möglich oder viel teurer.

· Bei hoher Komplexität ist für den Betrieb der Anlagen qualifiziertes Personal notwendig.

· Erhöhte Abhängigkeit vom Installateur bzw. DDC-GA-Hersteller der Anlagen, da einige Errichter gleichzeitig die Hersteller der DDC-GA-Komponenten sind. Es ist daher darauf zu achten, dass sämtliche Unterlagen inklusive der aktuellen Programme in den DDC-GA-Komponenten übergeben werden, da sonst die nachträgliche Erweiterung der Anlagen immer durch den Errichter erfolgen muss. Alternativ sind genormte Bussysteme mit zertifizierten Produkten (KNX, LONmark) einzusetzen, die eine große Herstellervielfalt und in der Regel auch Austauschbarkeit der Komponenten gewährleisten.

2.6. Analyse Wechselstromzähler Typ B+G

3. Berechungsbeispiele

Betrieb an Vaillant Brenner VKO unit 249/5.

Angaben laut Typenschild: Aufnahmeleistung 230W

Wechselstromzähler: Typ WSZ-80 -> 1000 Impuls pro kWh. D.h. 1 Impuls pro Wh.

Ermittlung Impulsabstand mittels Oszilloskop:

Abgelesener Impulsabstand 14,2 s (vergl. Screenshot).

1h = 3600 s

3600 s / 14,2 s = 253,5 Impulse (pro Stunde). D.h. 254 Wh (0,254 KWh)

Bewertung:

Lt. Typenschild des Brenner beträgt die Leistungsaufnahme 230W. Bei einer ununterbrochen Brenneransteuerung während einer Stunde beträgt die aufgewendete Arbeit 230 kWh (typ.). Die Abweichung zum ermittelten Wert ergibt sich aus der Tatsache, dass neben der Brennerversorgung in diesem Beispiel auch die Versorgung der VRC-Einheit und die Steuerung der VKO Einheit vom WSZ-80 erfasst wurde.

4. Bedienungsanleitung Wechselstromzähler WSZ-80