Software-Funktionen der Leittechnik:

Programmiert wurde mit dem Simatic-Manager Version 5.5 weitgehend in der Sprache FUP. Kleine Teile zum Kopieren von Datenpaketen wurden in AWL programmiert.

Programmierte Funktionen der CPU314 IFM:

Programmierte Funktionen des CP343-1 Lean (Netzwerk-Modul):

Programmierte Funktionen des LOGO!8-Reglers:

Programmierte Funktionen des Phönix-Reglers:

Programmierte Funktionen eines weiteren Reglers:

Programmierte Funktionen der CPU 1212C

Programmierte Funktionen der CPU314 IFM:

Über WLAN werden die Programmänderungen am PC in der Wohnung zur Simatic-CPU im Keller gesendet.

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit dem PC. Die CPU tauscht mittels den Bausteinen AG_Send und AG_Receive Datentelegramme mit 240 Bytes Länge mit dem PC aus. Dies erfolgt über den Kommunikationsprozesser NET CP "Industrial Ethernet" CP 343-1 Lean. Zum Datenaustausch mit dem PC wurden Datenbausteine angelegt.
Nachdem durch immer mehr Prozesswerte die 240 Bytes nicht mehr ausreichten, wurde ein Multiplexbetrieb eingerichtet, um die doppelte Anzahl an Nutzdaten zu übertragen. Dies hat allerdings weiteren Arbeitsspeicher für die Datenbausteine verbraucht.

- Forcierung von Prozesswertem. Dazu wurden Funktionsbausteine für Binär- und Integerwerte als mehrfach verwendbarer Software-Baustein programmiert. Zusammen mit den Datenbausteinen ist dies auch die Basis für die Darstellung und Manipulation von Prozesswerten auf dem PC.

- Erfassung der Ansteuerung des Brenners und der Wasserpumpen. Über Relais wird das Spannungsniveau von 230 Volt auf 24 Volt für die Binäreingaben der Leittechnik angepasst.

- Erfassung der Temperaturwerte von den Temperaturfühlern. Dazu wurde ein Funktionsgeber mit 20 Stützstellen als mehrfach verwendbarer Software-Baustein programmiert. Über diese 20 Stützstellen wird die unlineare Kennlinie der NTC-Temperaturfühler in eine lineare Kennlinie für die Temperaturwerte konvertiert. Diese können in der Software verarbeitet werden.

- Überwachung des Briefkastens mit Meldung über neu eingeworfe Post. Ein Posteinwurf wird gespeichert, am LOGO-Regler gemeldet bis die Meldung wieder zurück gesetzt wird.

- Ansteuerung der Heizfunktionen.
Dazu wurde ein Vergleicher mit Hysterese als mehrfach verwendbarer Software-Baustein programmiert.
Heizbedarf für die Heizkörper:
Je nach Aussentemperatur wird der Temperaturbereich, in dem sich die Kesseltemperatur bewegen darf, vorgegeben.
Wenn die Aussentemperatur hoch genug ist, wird der Heizbedarf für den Brenner komplett gesperrt, da dann die Heizkörper aufgrund der Raumtemperatur sowieso schon vom Thermostat abgeschaltet wurden. Somit wird nicht unötig der Kessel auf über 50°C hochgeheizt, obwohl überhaupt keine Wärme benötigt wird.
Heizbedarf für die Warmwasserbereitung:
Über einen Schalter am LOGO-Regler oder den PC wird die Anforderung für warmes Duschwasser gesetzt. Dadurch wird der Temperaturbereich, in dem sich die Kesseltemperatur bewegen darf, auf fest programmierte Werte vorgegeben. So wird nur dann das Duschwasser aufgeheizt, wenn es auch benötigt wird. Nach Erreichen eines Mindestwertes im Warmwasserbehälter wird die Anforderung für warmes Duschwasser automatisch wieder zurück gesetzt.
Ansteuerung Brenner:
Verwendet werden die beiden höchten Temperaturvorgaben für die Heizköper und der Warmwasserbereitung.
Je nach Kesseltemperatur wird der Brenner angesteuert, um die vorgegebenen Temperaturvorgaben zu halten.
Ansteuerung Pumpe Warmwasserbehälter:
Die Pumpe wird eingeschaltet bei aktiver Anforderung für warmes Duschwasser wenn die Wassertemperatur im Kessel größer ist als im Warmwasserbehälter.
Ansteuerung Wasserpumpe für die Heizkörper:
Bei einer Kesseltemperatur > 30°C und Heizbedarf für die Heizkörper wird die Wasserpumpe eingeschaltet.

Die originale Heizungssteuerung ist auf "Schutzbetrieb" eingestellt. Somit hat sie nur noch eine Frostschutzfunktion.

- Ansteuerung der zwei Terrassenbeleuchtungen. (In den Phönix-Regler ausgelagert)

- (In der Adventszeit) Ansteuerung der Adventsbeleuchtung über Funksteckdosen. (In den Phönix-Regler ausgelagert)

- Ansteuerung des Kellerlüfters. Die Anforderung dazu kommt von einem Schalter am LOGO-Regler in der Wohnung. Diese Anforderung wird direkt auf die Ausgabe weiter geleitet.

- Erfassung der Türklingel. mit optischer Anzeige in der Wohnung. Weiterhin Ansteuerung eines Funksenders in der Nähe der Terrasse, damit über einen mobilen Empfänger die Klingel besser gehört werden kann.

- Erkennung und Vorbeugung von Netzwerkproblemen.
Gateway für den Funk über 433 MHz: Nach ca. 10 Tagen stellt das Gateway seinen Dienst ein. Das passiert immer wieder. Ein kurzes Ausschalten der Versorgungsspannung behebt diesen Ausfall wieder. Diese Abhilfe wurde automatisert: Das Netzteil für das Gateway steckt in einer Steckdose, die über eine Relaisausgabe des LOGO-Reglers geschaltet wird. Jede Nacht wird von der CPU 314 IFM ein kurzes Ausschalten dieser Steckdose angefordert.
WLAN-Repeater bei der CPU 314 IFM: Völlig unerwartet war die CPU 314 IFM übers Netzwerk nicht mehr erreichbar. Dadurch konnte die CPU auch keine Daten mehr mit dem Gateway und dem LOGO-Regler austauschen. Die CPU arbeitete aber noch. Durch ein kurzes Ausschalten des WLAN-Repeater konnte das Problem behoben werden.
Abhilfe: Die CPU 314 IFM und der LOGO-Regler tauschen ein Lebenszeichen (binäres Blinksignal) aus. Stellt der Repeater seinen Dienst ein, fällt auch das Blinksignal aus. Nach einer Verzögerungszeit wird die Steckdose für den WLAN-Repeater kurz ausgeschaltet. Dadurch wird der WLAN-Repeater neu gebootet mit neuem Verbindungsaufbau.

Für beide Abhilfen musste die Verdrahtung auf schaltbare Steckdosen erweitert werden.

- Lampe als "Weckhilfe" einschalten. Mit Hilfe einer selbst programmierten Diagnose-Software morgens zum Wecken neben der Musik auch eine Lampe einschalten. Dazu sendet die Diagnose-Software über das Netzwerk ein Kommando an die SPS, mit dem die Lampe eingeschaltet wird. Über den Taster über dem LOGO-Regler wird die Lampe von Hand wieder ausgeschaltet.

- Ansteuerung von Funksteckdosen mit 433 MHz über ein Gateway am Netzwerk. (In den Phönix-Regler ausgelagert)

- Ansteuerung einer Relaisausgabe am Netzwerk. (In den Phönix-Regler ausgelagert)

- Ansteuerung von Funksteckdosen mit 868 MHz über ein Gateway am Netzwerk. (In den Phönix-Regler ausgelagert)

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit dem Phönix-Regler.
Senden und Empfangen von Datenpaketen mit jeweils 240 Bytes.
- Austausch eines Lebenszeichen (Blinksignal)
- Einlesen der Binäreingaben vom Phönix-Regler
- Einlesen der Rückmeldungen der Funksteckdosen über 868 MHz
- Ansteuern der Binärausgaben vom Phönix-Regler
- Senden der Aktivierungen zum Versenden von Emails
- Empfangen der Uhrzeit
- Senden der Vorgaben für die Ansteuerung des Relais-Moduls und der Funksteckdosen 868 MHz.

- Uhrzeit in der CPU stellen.
Innerhalb eines Tages geht die Uhr in der CPU ca. eine Sekunde vor. Über die PC-Software kann per Mausclick die Uhrzeit in der CPU mit der Uhrzeit vom PC gestellt werden.

- automatisches Stellen der Uhrzeit
Vom Phönix-Reglers wird die korrekte Uhrzeit inkl. Zeitumstellung (Sommer- / Winterzeit) empfangen. Damit wird bei jeder Veränderung der Stunde die Uhrzeit nachgestellt. Über die ganzen Übertragungsstrecken und Verarbeitungen entsteht zwar ein Zeitversatz von ca. 3 Sekunden. Aber er wird nicht ständig größer, weil die Uhrzeit zyklisch nachgestellt wird.

- Senderwahl des Receivers für die Aufnahme über TV-Karte im Computer:
Leider wurde das analoge Kabelfernsehen im Juni 2017 abgeschaltet. Damit kann meine analoge TV-Karte WinTV PVR 350 von Hauppauge keine Fernseh-Sendungen mehr aufnehmen. Ich will aber unbedingt das ganze System am Leben erhalten. Es umfasst die Hardware, die Installation der Softwarepakete, Wiedergabe auf dem Fernseher inkl. Fernbedienung, automatische Aufnahme über ein selbstgeschriebenes Windows-Programm mit einstellbarer Wiederholung, automatisches Einschalten des Computers vor der Aufnahme mit Runterfahren nach der Aufnahme usw., Schneiden von Aufnahmen. Es hatte mich mal sehr viel Zeit und Mühe gekostet, bis die umfangreichen komfortablen Funktionen realisiert waren. Das ganze in einwandfreier Qualität. Diesen Komfort will ich auch weiterhin nutzen können. Und nicht wieder bei Null anfangen müssen!

Lösung: Einbindung eines Digitalreceivers XORO HRK 7660 für DVB-C mit Scart-Schnittstelle, an die die TV-Karte angeschlossen wird. Damit ist das Aufnehmen von digitalen Sendungen über die analoge TV-Karte möglich. Doch eine Senderwahl ist damit nur noch manuell über die Tasten am Receiver möglich. Die TV-Karte nimmt immer über den AV-Eingang direkt vom Receiver auf.

Hier beginnt die Aufgabe der Heimautomatiserung: Das Windows-Programm für die automatische Aufnahme sendet vor der Aufnahme über Netzwerk den gewünschten Kanal an die Heimautomatisierung. Über Relaisausgaben des Phönix-Reglers wird der Receiver eingeschaltet und dessen Tasten für die Senderwahl mehrmals überbrückt, um damit den gewünschten Kanal einzustellen. Nur eine kleine Funktion, aber von großem Nutzen.

Das Scart-Kabel von der TV-Karte ist für die Aufnahmefunktion in den Receiver gesteckt. Damit auch die Wiedergabe am Fernseher möglich ist, wird ein zusätzliches Scart-Kabel einmal am Fernseher eingesteckt. Am anderen Ende wird der Scart-Stecker abgeschnitten und die entsprechenden Adern im Receiver an der Scart-Buchse mit den entsprechenden Bild- und Ton-Signalen von der TV-Karte kommend angelötet.

Nach den ganzen Umbauten war bei leisen Tonpassagen ein leises Brummen im Fernsehton zu hören. Die Ursachenforschung ergab das Antennenkabel als Ursache. Mit einem zusätzlichen Mantelstromfilter konnte die Brummscheife wirksam beseitigt werden.

Ja, das ganze ist umständlich und nicht auf dem aktuellen Stand der Technik. Mir ist aber wichtiger, mit möglichst wenig Aufwand den gewohnten Komfort mit seinen vielen Möglichkeiten weiterhin nutzen zu können.
Irgendwann wird aber mal der große Schnitt kommen, wo auch überall die neue Technik Einzug halten wird.

- Optimierung der Sperre der Heizung durch warme Aussentemperatur:
Wenn es drausen warm genug ist, wird die Heizfunktion für die Heizkörper gesperrt, um unötigen Heizölverbrauch zu vermeiden. Diese Sperre über die Aussentemperatur ist mit einer Hysterese versehen. Diese Schaltschwellen sind aber nicht immer optimal. Jenachdem wie weit die Aussentemperatur vorher über die Schaltschwelle gestiegen bzw. gefallen war. Dies wirkt sich nämlich auf die Raumtemperatur aus.

Abhilfen:
- Erfassung der Raumtemperatur über einen Temperaturfühler. Dieser wird an einem ungenutzten Analogeingang des LOGO-Reglers angeschlossen und über das Netzwerk an die Siemens-CPU gesendet. Je nach Raumtemperatur werden dort die Schaltschwellen für die Heizungssperre etwas nach unten verschoben. Wenn es im Raum nach einem warmen Tag noch warm genug ist, kann die Heizung noch etwas länger ausgeschaltet bleiben solange bis der Raum abgekühlt ist.
- Einbeziehung der Helligkeit. Starke Sonnenstrahlung führt besonders in der wärmeren Jahreszeit auch zu einer Erwärmung der Raumtemperatur und lässt auch einen starken Anstieg der Aussentemperatur erwarten. Ein hoher Helligkeitswert verschiebt daher zusätzlich ein wenig die Schaltschwellen nach unten, um bereits frühzeitig die zu erwartende Erwärmung mit einer früheren Abschaltung der Heizung zu berücksichtigen.

Auslagerung von Funktionen von der Siemens CPU in den Phönix-Regler

Durch die Erweiterung der Funktionen waren von den 32 KByte Arbeitsspeicher auf der CPU bereits 95% verbraucht. Und von den 49 KByte Ladespeicher bereits 83%. Größere Funktionsbausteine konnten dadurch erst auf den Regler geladen wenn sie dort zuvor gelöscht wurden. (Das Komprimieren des Ladespeichers half auch nicht mehr weiter) Ansonsten gab es eine Fehlermeldung über zu wenig Speicher.
Daher wurden Programmteile in den Phönix-Regler ausgelagert. Somit konnte der Kauf einer größeren teuren CPU vermieden werden.
Als Ergebnis sind nun wieder 83% Arbeitsspeicher und 78% Ladespeicher frei. Das reicht wieder, um auch größere Programmteile problemlos auf die CPU laden zu können.

- Einschaltung des Druckers nur bei Bedarf:
Der Drucker verbraucht im Standby ständig 6 Watt. Außerdem heizt er sich beim Einschalten des PC's manchmal ohne erkennbaren Grund auf und druckt ein leeres Blatt Papier aus. Abhilfe: Eine Steckdose für den Drucker, die nur vor dem Drucken eingeschaltet wird. Diese Funktion wird über die Ein- und Ausgaben des Phönix-Reglers realisert.
Über einen Taster im Panel wird der Drucker für 30 Minuten eingeschaltet. Durch nochmaliges Drücken des Tasters wird er wieder ausgeschaltet. 20 Sekunden vor Ablauf der Zeit wird dies durch Blinken der dazugehörigen LED angezeigt. Dann kann bei Bedarf die Zeit mit dem Taster nochmal nachgetriggert werden.

NEU - Überwachung Zeitungsrohr:
Der Briefkasten wird bereits überwacht. Aber neue Post im Zeitungsrohr wird bisher nicht erkannt.

Der erste Versuch erfolgte mit einem optischen Sensor, (Lichttaster) der am Zeitungsrohr montiert wurde. Er enthält zwei IR-LEDs. Eine zum Aussenden und eine zum Empfangen von Infrarot-Licht. Die IR-Sende-LED leuchtet durch ein Loch im Zeitungsrohr. Die IR-Empfangs-LED reagiert auf das von der Zeitung reflektierte Infrarot-Licht. Mit einem Trimmer kann man die Empfindlichkeit einstellen.
Dabei spielt es aber eine Rolle, ob das Papier eine helle oder dunkle Oberfläche hat.
Sobald etwas ins Zeitungsrohr eingeschoben wird, reagiert der Sensor. Das Signal wird von der Siemens-CPU eingelesen, verarbeitet und über Netzwerk an den Phönix-Regler gesendet. Von dort aus wird eine EMail versendet und eine optische Signalisierung auf dem Display eingeblendet.
Das ganze wäre eigentlich fertig gewesen. Bei der Inbetriebnahme an der Hauswand lieferte der Sensor aber ein Dauersignal, obwohl er vorher justiert wurde, daß er nur bei eingeschobener Zeitung ein Signal liefert. So unzuverlässig hat das ganze keinen Sinn!

Als zweiter Versuch war angedacht, einen wasserdichten Mikrotaster zu verwenden. Damit geht man den ganzen optischen Problemen und der Montage von Sender und Empfänger aus dem Weg. Leider benötigte dieser Mikrotaster eine hohe Betätigungskraft. Das ist bei dünnen Prospekten nicht sichergestellt. Also scheidet dies auch aus. Die richtige Positionierung des Betätigungsarms des Mikrotasters ist auch problematisch.

Es muß also doch eine richtige Lichtschranke verwendet werden, bei der der Lichtstrahl durch das Papier im Zeitungsrohr unterbrochen wird.
Der verwendete Sensor beinhaltet den Sender und den Empfänger in einem Gehäuse. Auf der anderen Seite des Zeitungsrohrs ist ein flaches Stück Reflektor befestigt.
Diese Kombination reduziert den mechanischen Aufwand erheblich. Da die Lichtschranke auch mit 24 Volt arbeitet, passt es elektrisch optimal zur SPS.
Das ganze ist erfolgreich in Betrieb genommen. Es hat auf Anhieb perfekt funktioniert.

Programmierte Funktionen des CP343-1 Lean (Netzwerk-Modul):

- Stellen der Uhrzeit
Abfrage der Uhrzeit von der Fritz-Box und Stellen der Uhrzeit in der CPU.
Ohne die Totzeiten bei der Übertragung zwischen den Reglern übers Netzwerk ist dieser Weg viel genauer.
Aber die Zeitumstellung Ende Oktober bzw. März wird dabei nicht berücksichtigt. Die Zeitzone muß jedesmal in der Projektierung für den CP geändert werden.
Diese Funktion wurde wieder deaktiviert, weil die Umschaltung der Sommer- Winterzeit jedesmal eine Programmänderung erforderlich macht. Siehe dazu die entsprechende Ersatz-Funktion beim Phönix-Regler.

Programmierte Funktionen des LOGO!8-Reglers:

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit der CPU 314 IFM. Der CP 343-1 Lean dient dabei als Server. Der LOGO!8-Regler schreibt und liest Daten über Datenbausteine in der CPU 314 IFM. In der Simatic-CPU musste dafür nichts für den eigentlichen Datenaustausch programmiert werden. Nur die Bereitstellung der Datenbausteine und Bedienung der darin abgelegten Daten.

Programmierte Funktionen des Phönix-Reglers:

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit der CPU 314 IFM
Der Pönix-Regler sendet und empfängt Datenpakete mit jeweils 240 Bytes.
Dabei wird auch ein Lebenszeichen ausgetauscht (Blinksignal).

- Austausch der binären Ein- und Ausgaben
Die eigenen Binäreingaben an die Siemens-CPU senden.
Von der Siemens-CPU die Vorgaben für die eigenen Binärausgaben empfangen und ausgeben.

- Verschicken von EMails
Die Aktivierung dazu erfolgt über den Simatic-Regler übers Netzwerk.
Je nach Ereignis kann beim Email ein dazu projektierter Betreff und Text an projektierte Email-Adressen verschickt werden.
Damit kann man z.B. unterwegs übers Smartphone per EMail über neue Post im Briefkasten informiert werden. Das ist zwar keine wichtige Information, aber wichtigerere Meldungen können ja noch dazu kommen. Die Grundlage dazu ist geschaffen.
Dies hatte mal gut funktioniert. Es wurde mit der zeit aber sehr unzuverlässig. Inzwischen wurde diese Funktion entfernt und stattdessen beim Arduino erfolgreich und zuverlässig umgesetzt.

- Abfragen der Uhrzeit
Über einen Baustein von Phönix wird von der Fritz-Box die Uhrzeit abgefragt. Diese ist sehr genau. Damit wird regelmäßig die Uhrzeit des Phönix-Reglers gestellt.
Über einen externen Schalter wird zwischen Sommer- und Winterzeit umgeschaltet. Dieser Offset wird beim Stellen der Uhrzeit im Phönix-Regler berücksichtigt. Somit steht die richtige Uhrzeit ohne Programmänderung zur Verfügung. Es muß nur zweimal im Jahr der Schalter umgelegt werden, der über eine Binäreingabe eingelesen wird.
Die korrekte Uhrzeit wird über den bestehenden Datenaustausch an die Simatic-CPU gesendet.

- Ansteuern des Receivers für DVB-C für TV-Aufnahmen über die TV-Karte
Der gewünschte Kanal wird über Netzwerk von der Simatic CPU empfangen. Über Relais-Ausgaben werden die Taster des Receivers mehrmals kurz überbrückt, um den gewünschten Kanal einzustellen.

Auslagerung von Funktionen von der Siemens CPU in den Phönix-Regler
Die zwei Funktion zur Ansteuerung der Relaisausgabe und der Funksteckdosen 868 MHz wurden wegen Speichermangel von der Simatic-CPU zum Phönix-Regler ausgelagert.
Die Vorgaben für die Ansteuerungen werden weiterhin in der Simatic-CPU gebildet und über Netzwerk an den Phönix-Regler gesendet.
Die Programmierung konnte aufgrund unterschiedicher Bausteinbibliotheken aber nicht 1:1 kopiert werden. Manches musste anders programmiert werden. Die deaktivierten Programmteile wurden in der Siemens CPU gelöscht und gaben damit wertvollen Speicher frei.

- Ansteuerung einer Relaisausgabe am Netzwerk

- Ansteuerung von Funksteckdosen mit 433 MHz über ein Gateway am Netzwerk.
Das Gateway für 433 MHz lässt sich nur über das UDP-Protokoll ansprechen.
Das tägliche kurze Ausschalten der Versorgungsspannung muß beibehalten werden. Ansonsten ist das Gateway irgendwann nicht mehr ansprechbar.

- Ansteuerung von Funksteckdosen mit 868 MHz über ein Gateway am Netzwerk

- Datenempfang vom Gateway für die Funksteckdosen mit 868 MHz
Der Phönix-Regler empfängt über das Gateway die Rückmeldungen der Funsteckdosen für 868 MHz.
Die Rückmeldungen werden ausgewertet und daraus die Schaltzustände der Funksteckdosen ermittelt. Der Phönix-Regler kann im Gegensatz zum Simatic-Regler die Datenpakete mit wechselnden Längen problemlos empfangen.
Die Schaltzustände werden dann über den bestehenden Datenaustausch an die Siemens-CPU gesendet.

Leider funktioniert auch dies nicht 100%ig zuverlässig. Hin und wieder meldet das Gateway eine Rückmeldung als ob die Funksteckdose nicht in der Steckdose stecken würde. Als Abhilfe wird die erste fehlerhafte Rückmeldung ignoriert. Erst die zweite fehlerhafte Rückmeldung wird weiter geleitet. Schlieslich soll eine ausgesteckte Funksteckdose erkannt werden und nicht fälschlicherweise eine eingeschaltete Funksteckdose gemeldet werden. Hoffentlich reicht diese Abhilfe aus.

- Lüfternachlauf im Bad:
Manchmal muß im Bad/Toilette gelüftet werden. Dazu wird über einen Schalter ein Ablüfter manuell geschaltet. (im Bild links) Das Ausschalten kann manchmal vergessen werden oder man verlässt das Haus und möchte die Lüftung noch etwas laufen lassen.
Abhilfe:

Parallel zum Schalter links für die 230 Volt wird im Spiegelschrank eine Funksteckdose mit 868 MHz installiert. Der Taster der Funksteckdose wird über zwei Adern nach aussen zum Taster rechts am Spiegelschrank geführt. Die Leuchte zwischen Schalter und Taster ist parallel zum Lüfter angeschossen.

Die Funksteckdose kann über den Taster manuell eingeschaltet werden. Die Funksteckdose meldet diese Einschaltung über den Rückkanal des Gateways 868 MHz an den Phönix-Regler. Dort wird aus der Rückmeldung ein eigenes Einschaltsignal gebildet, damit über das zyklische Auffrischen der Ansteuerung der Lüfter nicht gleich wieder ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird ein Zeitglied gestartet. Nach deren Ablauf wird das Ansteuersignal wieder gelöscht. Dieses Ansteuersignal wird über das Gateway zur Funksteckdose gesendet, womit der Ablüfter wieder ausgeschaltet wird.

- Überwachung der Netzwerkverbindung zur Siemens-CPU
Die Siemens-CPU tauscht zyklisch Daten mit dem Phönix-Regler aus. Sollte dieser Datenaustausch ausfallen, weil der Phönix-Regler Probleme mit dem Netzwerkzugang hat, wird dies erkannt. Mit einer Verzögerung von 1 Minute wird daraus ein Störsignal gebildet. Es besteht auch die Möglichkeit, im Phönix-Regler programmgesteuert einen Kalt-, Warm- oder Heissstart auszulösen. Wie dies in Zukunft genutzt wird, um eine evtl. Störung zu beseitigen, werden die weiteren Erfahrungen bestimmen.

- Bedienen des Panels im Wohnraum (siehe Leittechnik) :
Anzeige von Statussignalen über LEDs und Einlesen von Bedienelementen.

- "Totmann-Schaltung" beim Fernsehen in den Abendstunden:
Regelmäßig schlafe ich beim Fernsehen ein. Aber ohne den Fernsehton schläft es sich doch besser. Und es spart unötigen Stromverbrauch.
Nach 1 Uhr wird die "Totmann-Schaltung" automatisch scharf. Über einen Sensor für die Infrarotsignale der Fernbedienung erkennt der Reger die Aktivität der Fernbedienung. Ohne eine Aktivität über 12 Minuten wird zuerst noch eine Vorwarnung über eine blinkende LED ausgegeben. Wird dann eine Aktivität der Fernbedienung erkannt, wird die Zeit neu gestartet. Ansonsten wird nach einer Minute über die schaltbaren Steckdosen (siehe Leittechnik) alles ausgeschaltet.
Dies wird auch dem Windows-Programm auf dem PC übermittelt, was das Runterfahren des PC's auslöst.

Bei einer erneuten Aktivität der Fernbedienung wird die Betriebsspannung des Fernsehers wieder eingeschaltet.

- Einschalten des PC für die TV-Aufnahme oder Abspielen von Musik als Wecker:
Ein selbstgeschriebenes Windows-Programm legt die Einschaltzeit für die nächste Aufnahme/Wiedergabe fest. Diese wird über Netzwerk an den Phönix-Regler übertragen. Nach Erreichen dieser Zeit überbrückt der Phönix-Regler über eine Relaisausgabe den Eintaster vom PC.
Über ein von der Betriebsspannung des PCs geschaltetes Relais und eine Binäreingabe beim Phönix-Regler, erkennt der Phönix-Regler, ob der PC bereits eingeschaltet ist, um dann ein Tasten, das dann zum Ausschalten führen würde, zu unterdrücken.
Über das selbstgeschriebene Windows-Programm wird die Aufnahme über die TV-Karte eingeleitet. Nach der Aufnahme wird die nächste Einschaltzeit festgelegt und danach der PC runter gefahren. Somit läuft der PC nur wenn eine Aufnahme erfolgen soll.
Da der Phönix-Regler die Einschaltzeit nichtflüchtig speichert und die eingebaute Uhr weiter läuft, übersteht diese Funktion auch einen Stromausfall, ohne daß der PC zur erneuten Übermittlung der Einschaltzeit eingeschaltet werden müsste.

- Ansteuerung der Gartenbeleuchtungen.
Am Kellerfenster ist ein Lichtsensor montiert, der an einen Analogeingang der SPS im Keller angeschlossen ist. Die Heimautomatisierung schaltet bei Dunkelheit die Lichter an der Terrasse und im Garten ein.
Über die Verarbeitung der Uhrzeit erfolgt auch wieder eine Ausschaltung der Lichter ab einer fest programmierten Uhrzeit.
Weiterhin wird von zwei Schaltern am LOGO-Regler in der Wohnung je eine manuelle Anforderung gebildet. Diese Anforderungen werden unabhängig von der Helligkeit und Uhrzeit direkt auf die Ausgaben der Terrassenbeleuchtung weiter geleitet.

- (In der Adventszeit) Ansteuerung der Adventsbeleuchtung über Funksteckdosen.
Grundlage dafür ist wie bei der Terrassenbeleuchtung der Lichtsensor und die Uhrzeit.
Allerdings erfolgt die Ausgabe nicht über die Ausgänge der SPS, sondern über Funk. Dafür wird ein Gateway im Bereich 433 MHz mit Netzwerkanschluß verwendet. Die SPS sendet die entsprechenden Steuer-Signale über den Netzwerkcontroller an das Gateway, welches die Funksteckdosen ansteuert. Auf diese Weise werden momentan zwei Funksteckdosen angesteuert.

Das Problem bei den ganzen Funk-Empfängern ist das notwendige Wissen über die zu sendenden Codes. Dieses Wissen zu erarbeiten ist sehr mühsam und zeitaufwendig. Eine sehr wertvolle Hilfe war die Seite forum.power-switch.eu/. Deren Beispiele mussten erst noch im ersten Schritt von einer mir nicht geläufigen Programmiersprache in ein Windows-Programm umgesetzt werden. Damit lassen sich die Funksteckdosen vom PC aus programmgesteuert schalten. Für das Set von Brennenstuhl kenne ich die Codes. Für andere Sender bzw. Empfänger müssen wieder neue Codes ermittelt werden.
Später habe ich dann eine viel bessere Lösung gefunden: Die App PowerSwitch auf dem Smartphone installieren, die Empfänger einrichten und die Steuersignale versenden. Hier wird beschrieben, wie man den Datenverkehr von der FritzBox an das Gateway mitschneiden kann. Wenn man in Wireshark nach den Zieladressen sortierten lässt und die IP-Adresse des Gateways markiert, kann man die gesendeten Daten ansehen. Eine sehr wertvolle Hilfe.

Im zweiten Schritt wurde die Ansteuerung in das SPS-Programm eingebunden. Wobei nur bei einer Veränderung der Vorgabe ein Funksignal gesendet wird. Es kann auch immer nur ein Empfänger gleichzeitig angesteuert werden. Während des Sendens muß die Ansteuerung stabil gehalten werden auch wenn das vorgelagerte Programm die Vorgabe verändert. Auf diese Veränderung muß das Programm dann mit einer erneuten Sendung reagieren.

Die Ansteuerung über Funk mit 433 MHz ist nicht so zuverlässig wie man es sich wünscht:
- Im gleichen Frequenzbereich tummeln sich auch andere Geräte wie Wettermessstationen, die die Signalübertragung stören können.
- Je nach Ort des Empängers kann der Empfang der Funksignale schlecht sein
- Es gibt keine Rückmeldung vom Empfänger, ob die Ansteuerung richtig angekommen ist.
- Nach einem Stromausfall ist unklar, wie der Schaltzustand der Funksteckdose ist.

Um die Signalübertragung möglichst sicher zu machen wurden folgende Maßnahmen getroffen:
- Nach einem Stromausfall wird die Ansteuerung der Funksteckdosen unabhängig vom Zustand des Steuersignals neu ausgesendet. Aber erst nach 90 Sekunden, um sicherzustellen, daß sich der WLAN-Empfänger ins Heimnetz eingewählt hat. Erst dann ist das Gateway für die SPS im Heimnetzwerk erreichbar.
- Alle 2 Minuten (plus ein paar Sekunden, damit es nicht synchron mit einem zyklischen sendenden "Störsender" läuft) wird die Ansteuerung für alle Empfänger aufgefrischt.

Das machte die Programmierung recht aufwendig.
Für die Garten- und Fensterbeleuchtung ist die nicht 100%ige Signalübertragung unkritisch. Aber für wichtigerere Ausgaben würde ich dann doch einen Empfänger übers Netzwerk ansteuern. Entweder per WLAN oder Netzwerkkabel.

Programmierte Funktionen eines weiteren Reglers:

Noch lange bevor die Siemens-CPU Einzug hielt, arbeitete viele Jahre ein Regler ohne Netzwerkanschluß. Über eine serielle Schnittstelle kommuniziert er mit dem PC und bot Funktionen im Bereich der TV-Aufnahme mit der TV-Karte im PC.

- Einschalten des PC für die TV-Aufnahme oder Abspielen von Musik als Wecker (In den Phönix-Regler ausgelagert)
Ein selbstgeschriebenes Windows-Programm startet im Regler einen Countdown. Dazu schreibt der PC die Verzögerungszeit in Minuten in den Regler. Nach Ablauf dieser Zeit überbrückt der Regler über eine Relaisausgabe den Eintaster vom PC. Über einen Analogeingang liest der Regler vom Netzteil des PC die Betriebspannung 5 Volt ein und erkennt damit, ob der PC bereits eingeschaltet ist, um dann ein Tasten, das zum Ausschalten führen würde, zu unterdrücken. Über das selbstgeschriebene Windows-Programm wird die Aufnahme über die TV-Karte eingeleitet. Nach der Aufnahme wird der nächste Countdown gestartet und danach der PC runter gefahren. Somit läuft der PC nur wenn eine Aufnahme erfolgen soll.

- "Totmann-Schaltung" beim Fernsehen in den Abendstunden (In den Phönix-Regler ausgelagert)

Jetzt stellt sich die Frage, ob die Hausautomatisierung in den Bereich dieses alten Reglers eindringt, Prozesswerte abfrägt oder gar Funktionen komplett übernimmt? Eine zusätzliche Beschaltung mit 2 Relais zur Realisierung der gewünschten Funktionen könnte dann entfallen, da sie über Software und freien Relais-Ausgängen des Phönix-Reglers ersetzt werden kann. Das wäre eine saubere Lösung.
Anderseits arbeitet der alte Reger sehr zuverlässig und alles ist schon lange fertig. Jede Änderung bedeutet zusätzliche Arbeit. Somit bleibt erstmal alles wie gehabt. Sollte sich aber eine Möglichkeit für einen Mehrwert ergeben, wird das ganze nochmal überdacht. Aber auch dann stellt sich die Frage: Was bleibt an Funktionen, was wird ersetzt und was wird an neuen Funktionen in der Hausautomatisierung erweitert?

Es bleibt aber die Funktion für das zeitgesteuerte Einschalten des Computers zur automatischen Aufnahme von Fernsehsendungen über eine TV-Karte.

- Die serielle Schnittstelle des Reglers ist ausgefallen. Auch wenn man dies reparieren könnte, dies ist das Todesurteil für den Regler!
Die Funktion des zeitgesteuerte Einschalten des Computers hat deshalb bereits der Phönix-Regler übernommen. Die Beschaltung mit den 2 Relais wurde dadurch auch überflüssig.
Das Erfassen der Signale der Fernbedienung über einen optischen Sensor mit Weiterleiten an eine Binäreingabe des Phönix-Regler, funktionierte noch. Diese letzte übrig gebliebene Funktion wurde später auch noch von einer kleinen Elektronik ersetzt.

Somit wure der Regler nach vielen Jahren treuer Dienste ausgemustert. Die Programmierung des Datenaustausches des Windows-Programm über die serielle Schnitsttelle war sowieso recht umständlich und aufwendig. Nun erfolgt dieser Datenaustausch einfach und effektiv über das Netzwerk.

Programmierte Funktionen der CPU 1212C

Programmiert mit dem TIA-Portal V13 SP2.

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit der CPU 314 IFM
Die CPU sendet und empfängt Datenpakete mit jeweils 240 Bytes.
Dabei wird auch ein Lebenszeichen ausgetauscht (Blinksignal).

- Datenaustausch über Netzwerk-Anbindung mit dem Phönix-Regler
Die CPU sendet und empfängt Datenpakete mit jeweils 240 Bytes.
Dabei wird auch ein Lebenszeichen ausgetauscht (Blinksignal).

- Eine Internetseite zur Visualisierung und Bedienung der Heim-Automatisierung. Diese Funktion wurde im neuen LOGO!8-Regler umgesetzt.
Das ganze über einen Dyn-DNS-Anbieter, sodaß die Internetseite ohne VPN-Tunnel von überall aus dem Internet erreichbar ist.

Das Projekt macht schon gute Fortschritte. Das ganze ist aber recht aufwendig zu programmieren. Eine Visualisierung auf einem Panel mit WinCC geht viel schneller und eleganter.

Mögliche Erweiterung für die Hausautomatisierung:

- automatische Hauslüftung:
Wenn im Hochsommer die Aussentemperatur unter die Raumtemperatur gefallen ist: Einschaltung eines großen Lüfters, der Luft durch das vergitterte Kellerfenster ansaugt. Oben in der Wohnung wird dadurch die warme Raumluft ausgeblasen.
Die Raumtemperatur wird über den LOGO!8-Regler in der Wohnung eingelesen und über das Heimnetz an die CPU im Keller übertragen. Durch den Vergleich mit der Aussentemperatur von der Heizungsregelung wird die Einschaltung des Lüfters festgelegt.
Die Mechanik mit dem Luftein- und auslass wird dabei der größte Aufwand sein.

- Überwachung des Wasserstandes der Blumen:
Erfassung des Wasserstandes über einen Sensor.
Meldung über zu niedigen Wasserstand über ein Display oder per EMail über den Phönix-Regler.
Realisierung über einen LOGO-Regler oder einen Arduino.

- Rolladensteuerung:
Dazu müsste aber erstmal der Rolladen mit einem entsprechendem Antrieb ausgerüstet werden.
Im Sommer kann er dann bei zu starker Sonneneinstrahlung runter gefahren werden.

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