Kleines Lexikon zu Computer-Aided Facility Management (CAFM)

Das CAFM-Lexikon gibt Ihnen Auskunft zu vielen Begriffen und Termini aus dem Umfeld des computer-aided facility-management. Sollten Sie der Meinung sein, daß hier etwas falsch ist oder daß ein wichtiger Begriff fehlt, treten Sie mit uns in Kontakt. Autoren: Iwainsky, Alfred A.I. Nitz, Silvia S.N. Döring, Sabine S.D. Boldt, Matthias M.B. Schultz, Michael M.S.

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Bus

In der Informationsverarbeitung Informationstransportmittel mit vielen angeschlossenen Benutzern.

Es handelt sich in der Praxis meist um serielle Busse mit elektrischen oder optischen Kabeln (Koaxialkabel, verdrillte Zweidrahtleitung, Lichtwellenleiter), an die alle Geräte/ Komponenten angeschlossen werden.
Viele bekannte Kommunikationsnetzwerke basieren auf Bussystemen wie z.B. Computer- Netzwerke oft auf dem Ethernet-Bus.

Man unterscheidet Busse hinsichtlich ihrer Struktur nach Linien-, Stern-, Baum- und Ring- Topologie. Es gibt auch freie Topologien, die sich aus diesen Grundstrukturen zusammensetzen.

Beispiele für einfache Bustopologien

Linie	Stern
Baum	Ring

Die verschieden Bussysteme definieren jeweils bestimmte Übertragungsgeschwindigkeiten oder auch Datenraten. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit ist unter anderem von physikalischen Parametern des Busses wie Länge, Medium (Kabeltyp), Topologie und Anzahl der Teinehmer abhängig.
Jeder Busteilnehmer besitzt eine eindeutige Adresse. Die Datenpakete enthalten jeweils ihren Absender und den Empfänger. Da oft auch Nachrichten an mehrere oder alle Teilnehmer gerichtet werden müssen, sind meist auch Gruppenbildungen möglich. Dafür erhalten alle Teilnehmer, die zu einer Gruppe gehören, zusätzlich die entsprechende Gruppenadresse.
Da ein Bus ein gemeinsamer Kommunikationskanal für viele Teilnehmer ist, wird der Datenverkehr durch Protokolle, insbesondere durch Zugriffsmechanismen, geregelt. Man unterscheidet Zugriffsmechanismen, bei denen

• jeder Teilnehmer in einem festen Zeitraster sendet bzw. empfängt (time division),
• jeder Teilnehmer die Sendeberechtigung vom Vorgänger erhält und nach festgelegter Zeit an seinen Nachfolger weitergibt (token passing),
• eine zentrale Instanz (z.B. ein Teilnehmer als "Master") die Zuteilung des Busses übernimmt oder
• jeder Teinehmer kommunizieren darf, sobald der Bus frei ist (carrier sense). Hierbei können Kollisionen entstehen, wenn z.B. zwei Teilnehmer zur selben Zeit zu senden beginnen. Darum existieren hierfür Verfahren, welche diese Kollisionen auflösen (collision detection) oder generell verhindern (collision avoidance).

Jedes der oben genannten Prinzipien ist für bestimmte Anwendungsgebiete besser geeignet als für andere. So bevorzugt man z.B. bei echtzeitkritischen Fahrzeug- oder Prozeßsteuerungen solche Bussysteme, die eine fest definierte bzw. maximale Antwortzeit von wenigen Millisekunden auch bei höchster Buslast garantieren.

Der Begriff Feldbus stammt aus der Automatisierungstechnik. Als Feldbusse werden solche Busse bezeichnet, die Sensoren, Aktoren und Steuerungen im Automatisierungs-"Feld" direkt miteinander verbinden.
In der Vergangenheit wurden auch in Anlagen der Gebäudeautomatisierung fast ausschließlich Steuerungen verwendet, bei denen jedem Sensor und jedem Aktor eine eigene Leitung zugeführt wurde (strenge Sterntopologie). In komplexeren Anlagen sind damit sehr dicke, unhandliche Kabelbäume notwendig, die nur schwer erweiterbar sind. Außerdem können herkömmliche Steuerungen, die in großen Gebäuden verteilt sind, nur schwer für eine zentrale Administration vernetzt werden.
Seit einigen Jahren etablieren sich nun verschiedene Feldbussysteme auch in der Gebäudeautomatisierung (building automation). Dort ermöglichen sie eine durchgängige, gewerkeübergreifende Vernetzung aller Komponenten der Automatisierungsanlagen. Die Hauptaufgabe eines Bussystems in der Gebäudeautomatisierung (Gebäudebus) ist die Übertragung von Zähl- und Meßwerten, Meldungen sowie Schalt- und Stellbefehlen.
Die Vorteile des Einsatzes von Bussystemen in der Gebäudeautomatisierung sind

• erhebliche Kabeleinsparung, weil im Falle des häufig verwendeten Linienbusses eine einzige Busleitung sämtliche Einzelverbindungen zwischen jedem Sensor/ Aktor an die zugehörige Steuerung ersetzt,
• damit geringere Kabel- und Verlegekosten sowie leichtere Erweiterbarkeit,
• einheitliche Kommunikation durch die Verwendung standardisierter Protokolle des ISO- OSI- Schichtenmodells,
• leichtere Änderung der Automatisierungsfunktion bei Nutzungsänderung durch Umprogrammierung und
• Möglichkeit der Integration von Systemen unterschiedlicher Gewerke.

Hauptanwendungsbereiche der Feldbussysteme im Gebäude sind Beleuchtung, Jalousie/ Rolläden, Heizung, Klima, Lastmanagement, Überwachung, Störungsmeldung und Zugangssicherung.
Hier eine Auswahl von Bussystemen, deren Protokolle offengelegt sind:

• Local Operating Network (LON), Bussystem mit "verteilter Intelligenz" für die Gebäudeautomatisierung, offengelegt im LonMark-Standard.
• European Installation Bus (EIB), ebenfalls ein Bussystem für die gewerkeübergreifende Gebäudeleittechnik.
• European Home System (EHS), das vorrangig auf den Heimbereich (home automation) ausgerichtet ist.
• BatiBus.
• Process Field Bus (Profibus) für die industrielle Automatisierung, mit dem Profil GA auch für Gebäudeautomation einsetzbar, (DIN 19245 und in EN 50170 Teil 2).
• Interbus S, hauptsächlicher Einsatz in der industriellen Automatisierung, Anwendungen für Gebäudeautomation sind möglich (DIN E 19258).

M.S.

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