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Heimautomation mit KNX, Mac und iOS

Heimautomation mit KNX



Klick Busch Jäger Triton
Bild:

Triton Taster in Platin für Beleuchtung, Scenen-Steuerung, Schaltbare Steckdosen und Sonnenschutzautomatik


Heimautomation mit dem Mac

Heimautomation - warum braucht man das?

Heimautomation ist der Oberbegriff für vernetzte Geräte und Techniken. Im 21 Jahrhundert ist es möglich alltägliche Vorgänge im Haus oder in der eigenen Wohnung nicht sich selbst oder dem rein manuellen Betrieb zu überlassen, sondern z.B auch Zugriff von Unterwegs aus zu haben. Wer Wert auf etwas gesteigerten Komfort, eine höhere Sicherheit für sein Eigentum und eine gewisse Behaglichkeit sucht und nebenbei auch noch seine Energiekosten senken möchte - der stellt sich dieser Frage.




Was will ich Automatisieren?

Meine Anwendung waren in der Hauptsache das steuern der Rollläden, schalten und dimmen der Beleuchtung, frei programmierbare Lichtscenen und das steuern der Heizung über die Heizkörperventile so wie das Garagentor. Das Nebenprodukt ist natürlich das einsparen von Energie und die erweiterte Sicherheit. Möglich ist alles.


Welches System ist geeignet?

Zum "Automatisieren" gibt es viele Lösungen und Systeme. Auch günstige Bastellösungen. Die intelligentesten und schönsten Lösungen sind die von denen man nichts sieht außer den ausgeführten Aktionen. Die gerade in den Kinderschuhen steckende und lange angekündigte "HomeKit"-Lösung von Apple beschränkt sich auf einen Anbieter und eine wahrlich geringe Auswahl an Möglichkeiten.

Apple hätte sich bei HomeKit einen gefallen getan gleich vom Start weg entsprechende Schnittstellen zu bereits EN 50090 und ISO/IEC 14543-3 genormten Systemen zu schaffen anstelle das Rad noch mal neu erfinden.

Wem alles das zu teuer oder zu umfangreich ist, schaut sich RWE-Smarthome oder Homematic an.


Lösung und fachgerechte Installation

Mein privates EIB/KNX-Projekt ist nur zu installieren wenn man sich die KNX-Programmierung mit der ETS-Software angeeignet hat. Die Installation erfordert -immer- einen Eingriff in die elektrische Anlage der Wohnung oder des Gebäudes und ist daher nur vom Fachmann zu installieren.

Grundsätzlich wird "KNX" über eine 2-Draht bzw. 4-Draht Leitung als TP-Bus installiert, funktioniert aber auch mit Geräten von Busch-Jäger als "PowerNet" über die bereits vorhandenen elektrischen 230V Leitungen. Das Kabel ist zur Unterscheidung zu anderen Gewerken grundsätzlich grün. Die Auswahl unter den TP-Geräten ist größer und die Geräte sind in der Anschaffung deutlich günstiger.

Die Programmierung über die ETS bleibt gleich und ändert sich nicht.


TP-Buskabel

Die Busleiter (= Adernpaar) werden mit CE+ (rot) und CE– (schwarz) bezeichnet.

- YCYM 2x2x0.8
Feste Verlegung in trockenen, feuchten und nassen Räumen.
Aufputz, Unterputz, in Rohren. Verlegung im Freien (keiner direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt!)

- J-Y(St)Y 2x2x0.8
Feste Verlegung. Nur in Innenräumen. Aufputz, in Rohren, Kabelpritsche

- J-H(St)H 2x2x0.8
Halogenfreie Leitung, Verlegung auf Abstand

- A-2Y(L)2Y 2x2x0.8
Für Verlegung im Aussenbereich

- A-2YF(L)2Y 2x2x0.8
Für Verlegung im Aussenbereich. Hohlraum-Füllung: Petrol-Jelly
Im Innenbereich natürlich NICHT verwenden!

Welche Geräte von welchem Hersteller du verwendest ist eine kostenfrage, eine Frage der Funktionalität und der Anwendbarkeit im Einzelfall. Alle KNX-Geräte werden mit der gleichen Software projektiert.


Vor- und Nachteile

PowerNet eignet sich grundsätzlich für Wohnungen und Gebäude in denen kein Bus-Kabel verlegt werden kann oder nicht verlegt werden darf. PowerNet-Geräte sind leider deutlich teurer als die üblichen TP-KNX Geräte. Busch-Jäger ist der einzige Hersteller was einen entscheidenden Nachteil hat, was Busch-Jäger nicht für notwendig befindet, gibt es nicht und ist entsprechend teuer.

Genau so das es nach Material-Beschaffung keine 2 Jahre später sein kann das es weder Ersatz noch Neuteile für die vor 2 Jahren verbauten Tastsensoren gibt. Grundsätzlich sind aber alle KNX-Zertifizieren Geräte aller Hersteller am gleichen Bus zu verwenden. Den Geräten ist es Egal auf welcher Art von Bausankoppler sie aufgesteckt werden. Die neuesten Geräte besitzen interne Busankoppler.

In einen Neubau oder bei einem größeren Umbau ist es einfacher TP-Buskabel zu verlegen, da später noch mehr Möglichkeiten zu Verfügung stehen. Bei PowerNet ist man ohne TP Anbindung auf das beschränkt was es von einem Hersteller gibt. Wer jedoch nur ganz bestimmte Dinge automatisieren will, keine Schlitze in Mauern schneiden will oder kann, der ist mit PowerNet sehr gut bedient.

Wichtig sind die PowerNet Bandsperren in der Unterverteilung damit sich die PowerNet-Signale nur in dem gewünschten Bereich bewegen. Eine Alternative kann auch KNX-Funk sein, auch EnOcean um alternative System genannt zu haben.

Kosten

Während eine normale Standard-Elektroninstallation pro Raum ca. 400 Euro kostet, darf man für den gleichen Raum in KNX 800 Euro veranschlagen und je nach Wünschen nach oben keine Grenze. Daher relativieren sich viele Wünsche bei Ansicht der Einkaufspreise.

Software

Für meine Lösung verwende ich meinen Mac, Windows, auf dem Mac unter Parallels, die ETS-Software, ein USB-Interface für den KNX-Bus und ein wenig Wissen. Günstig für Einsteiger sind die in der Fachwelt oft kostenlos erhältlichen KNX CDs auf denen sich auch Beispiel-Lösungen befinden. Ebenso gibt es teilweise auch kostenlose Tools mit denen sich sehr kleine Projekte realisieren lassen.

Interessant sind einschlägige KNX-Foren in denen gern geholfen und erklärt wird.



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Haus oder Wohnung

Das PowerNet KNX kann im eigenen Haus oder in einer gemieteten Wohnung verwendet werden. Überall dort wo so oder so schon eine 230V Leitung vorhanden ist. Alle Geräte können bei einem Wohnungswechsel 1:1 in den neuen Räumen wieder verwendet werden. Oft ist nicht mal eine neue Programmierung erforderlich. Die Kosten für alle Geräte sind im besten Fall daher eine einmalige Investition.

Warum EIB/KNX

Für mein Umfeld habe ich mich, bedingt durch meine berufliche Tätigkeiten, für EIB/KNX entschieden da dieses System EN 50090 und ISO/IEC 14543-3 genormt ist und damit keiner Insellösung entspricht, keine Funk-Lösung, keine ständige Internetverbindung benötigt und auch nicht vom Server irgend eines Herstellers abhängig ist, aber gleichzeitig den höchsten Komfort bei der höchst möglichen Flexibilität bringt.

Technik

Die System basiert darauf das vorhandene Schalter, Taster mit einem Sensor bzw. auch Aktor erweitert oder komplett ersetzt werden. Es ist grundsätzlich möglich auch Binär-Eingänge für bereits vorhandene Schalter und Taster zu verwenden. Für bestimmte Anwendungen sind Aktoren und Sensoren getrennt verwendbar, da bei PowerNet keine Busleitungen verlegt werden müssen, geht das immer auch wo bereits ein 230V Anschluss vorhanden ist.

Anbindung an EnOcean und Anbindung an Video-Sprechanlagen ist möglich.

Man muss kein Ingenieur oder Techniker sein - ein gewisses maß an Lernfähigkeit reicht :)



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KNX PowerNet Projekt


Mein EIB/KNX PowerNet Testaufbau

Wichtig ist das Einlesen und Nachschauen bevor man etwas kauft. Was in der Gerätebeschreibung nicht steht geht auch (oft) ;) nicht. Was bei einem Testaufbau nicht nicht funktioniert, geht später real auch nicht! Ein Testaufbau führt die Funktion und Arbeitsweise genau vor und es spart erst mal das laufen von A nach B wenn beim programmieren mal nicht gleich etwas geklappt hat.

Klick Heimautomation KNX Testaufbau

Bild: Mein erster EIB/KNX PowerNet Testaufbau

Mein Testaufbau zeigt eine Busch-Jäger UP USB-Schnittstelle 6133, drei Aktoren UP 6933 U + 6116 2-fach Taster Alpha Nea so wie den Siemens Phasen- und Medienkoppler 6987/10 und das Siemens IP-Interface N 148/22 welches vier gleichzeitige Verbindungen zulässt. Um die Parameter des N 148/22 Einstellen zu können ist eine passende USB EIB/KNX TP-Schnittstelle erforderlich.

Auf die Bandsperren wurde bei diesem Testaufbau verzichtet.
In der endgültigen Installation sollten diese allerdings unbedingt im Stromverteiler eingebaut werden.

Die Zentralsteuerung wird einzig durch entsprechende Programmierung gelöst.
Dafür muss weder ein Relais eingebaut noch irgend ein Kabel verlegt werden.

Grundsätzlich, nach dem der Testaufbau funktioniert hat und das was man programmiert hat genau das tut was man möchte, können die Geräte direkt vor Ort eingebaut werden. Spart Schuhwerk..

Realisierung

Um in meinen Räumen die bereits elektrisch betriebenen Rollläden zu automatisieren, habe ich jeden vorhandenen normalen Jalousie-Schalter bzw. -Taster durch einen KNX UP 6933 U PowerNet Aktor ersetzt. Direkt auf den UP-Aktoren befinden sich 1-, 2- oder 4-Fach Taster oder auch Triton-Taster für die Vorort-Bedienung, eine Gruppen- oder Zentralsteuerungen und für weitere Funktionen.

Busch-Jäger Triton Bedienelemente besitzen ein elegantes Erscheinungsbild und ermöglichen gleichzeitig eine Fülle an weiteren Funktionen wie programmierbare Lichtscenen für die unterschiedlichen Lichtquellen. So ist es relativ leicht, bei Sonneneinstrahlung z.B das Mediencenter einzuschalten und gleichzeitig die Beschattung zu aktiveren.

Nach dem die Geräte eingebaut wurden, legt man innerhalb der ETS-Software die Adresse der Geräte, die Gruppen und alle notwendigen Parameter fest und überträgt diese Parameter an die jeweiligen Geräte. Ein (PowerNet-) Aktor wird von der ETS aus entsprechend einmalig mit einer physikalischen Adresse und der nötigen Applikation programmiert.

Durch Verwendung des Medienkoppler spielt es im Prinzip keine Rolle ob ein PowerNet-Aktor oder ein TP-Aktor im Projekt verwendet wird. Am TP-Bus des Medienkopplers können leicht 5-10 weitere TP-KNX REG-Geräte ohne zusätzliches KNX-Netzteil betrieben werden. Soll der Aktor getrennt vom Sensor (Taster) eingebaut werden, können leicht auch AP-Aktoren verwendet werden die an den jeweiligen Stellen, z.B in den Rolladenkästen eingebaut werden können.

Für die Programmierung benutze ich Windows XP das auf einem Mac unter Parallels 11 läuft. Die Anbindung an PowerNet erfolgt über USB und den entsprechenden PowerNet-Ankoppler. Die Programmierung von EIB/KNX Geräten erfordert gute Kenntnisse aus diesem Bereich und auch die ETS Software. Genügsamer ist PowerProjekt 4.5 von Busch-Jäger das man kostenlos von der Webseite des Herstellers herunterladen kann.

Realer Sonnenschutz

Mein Sonnenschutz ist über eine Busch-Jäger Wetterstation 6946 realisiert. Die 4-Kanalige Station erlaubt die Kombination von Wind-, Sonne- und Regen-Objekten um auf die unterschiedlichen Wetterbedingungen reagieren zu können.

So wird bei starkem Wind im Garten inzwischen die Markiese eingezogen, bei Sonneneinstrahlung bewegen sich die Rolläden prozentual nach unten.

Der Nebeneffekt bei Verwendung einer Visualisierung wie z.B iKNX ist das man sich die Wetterdaten jederzeit an jedem Ort innerhalb seines Haus, bzw. Netzwerks anschauen kann und nicht noch irgend eine andere Lösung benötigt.

KNX PowerNet Pojekt

Das Problem bei KNX ist, es wird nie fertig. Im vergangen Jahr bis heute habe ich die Anlage noch um zwei weitere Bereiche erweitern, nach Installation eines weiteren 6987/10, ist das EG und der Garten hinzugekommen. So wurde ebenfalls im EG ein zuschaltbarer Sonnenschutz und im Garten dessen komplette Beleuchtungsanlage hinzugefügt.

Garagentor

Wärend viele mit dem halbgaren HomeKit-Spielzeug versuchen eine Garage zu öffnen, kann ich sagen, ein einziger potentialfreier Ausgang an einem sich in der Nähe befindlichen KNX-Aktor ausreicht. Dieser Ausgang wird als Impuls parametriert und fertig. Die eigentliche "Öffnen-Taste" ist über den ProServ in zwei Minuten programmiert. Update der iKnix App. Fertig. Garagentor geht vom iPhone aus auf und zu.


Installations Arbeiten

Bis hier hin musste ich für meine Anwendungen außer im KNX Verteiler selbst keine neuen Buskabel verlegen, es sind keine Umarbeiten mit Staub und Dreck angefallen. Die Schraub-Arbeiten bezogen sich einfach nur darauf vorhandene Lichtschalter- und Taster gegen die neuen UP PowerNet KNX Geräte auszutauschen.

95% der Hardware und der Intelligenz sind in Unterverteilungen oder der Hauptverteilung im Keller und in den Tastsensoren untergebracht und damit vollkommen unsichtbar. Keine blinkenden Steckdosenwarzen. Der Vorteil von PowerNet - man kann jederzeit dezentral Installieren. D.h ein Aktor kann irgend wo sitzen wo es auch Netzspannung gibt. Es ist kein Buskabel notwendig. Lediglich kurze Kabelwege und diverse Anschlußarbeiten fallen an.




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Zugriff per PN/TP Medienkoppler

Um die eingebauten PowerNet EIB/KNX-Gerät per LAN bzw. WLAN steuern zu können benötigt man einen Medienkoppler 6987/10 der KNX PowerNet einmal mit Twisted Pair-KNX und einem ProKNX Server verbindet.

Alle REG Geräte werden in den Unterverteilern bzw. im Keller im Hauptverteiler eingebaut und sind damit unsichtbar. Es ist nicht unbedingt die kostengünstigste Lösung, aber die denkbar einfachste Konfiguration.

Klick Konfiguration Medienkoppler

Bild: So wird der TP/PN Medienkoppler eingestellt

Medienkoppler gehören immer auf der TP-Seite an die Hauptlinie. Für die Hauplinie kannst Du die interne Spannungsversorgung des Medienkopplers verwenden sofern es nicht mehr als 5 TP Geräte auf dieser Hauptline werden. Bindest Du einen weiteren Bereichskoppler ein, kann dessen Spannungsversorgung ebenfalls mit der Hauptline verbunden werden, damit ereicht man den Betrieb von bis zu 10 TP-Geräten in der Hauptlinie. Eine vorhandene TP Linie 1.1.x verbindest Du mit dem Anschluss UL (Unterlinie) des Linienkopplers. Eine neue Line 1.2.x bekommt einen Medienkoppler installiert der auf der TP-Seite mit der Hauptlinie verbunden wird.

Du musst auf richtigen Adressen der Koppler achten 1.1.0 für Koppler Line 1 / 1.2.0 für den Koppler der Line 2.

Der Medienkoppler wird am besten immer über seine TP Seite aus Parametriert und er benötigt nur sehr wenige Parameter. Bei kleineren Anlagen stellt man technisch diesen Medienkoppler am besten auf "Durchzug" so das alle Telegramme von PowerNet zum Twisted Pair Bus und umgekehrt geschickt werden. Es macht wenig Sinn die Wiederholung auf 0 zu stellen, es kann immer mal ein Telegramm verloren gehen. Stellst du jedoch fest das es beim Schalten oder Dimmen zu starken verzögerungen kommt, sollst Du Telegramme die nicht in der nächsten Linie benötigt werden, besser mit der Filtertabelle ausfiltern.

Klick Konfiguration IP-Koppler

Bild: So wird der Siemens IP-Koppler eingestellt

Ein IP-Koppler (Siemens 148/22) lässt sich für eine direkte Verbindung um LAN verwenden und kann als Programmierschnittstelle dienen. Auch dieses Gerät am besten nur von der TP-Seite aus Programmieren, das Datenaufkommen beim programmieren ist relativ hoch. Hier hinein kommt die IP-Adresse über die KNX zugegriffen werden soll, die Subnet-Maske so wie die restliche Konfiguration. Man braucht es nur ein einziges mal zu machen. Ich habe für dieses Interface eine manuelle (feste) IP-Adresse verwendet.

Zur Visualisierung über den ProServ spielt dieses Gerät keine Rolle.



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Kommunikation und Bedienung mit iOS

Heimautomation mit KNX

Eine Kommunikation von iOS Geräten mit einem KNX-Interface ist grundsätzlich möglich wenn sich WLAN-Router, iOS-Gerät und das KNX-Interface zusammen in einem gemeinsamen Netzwerk befinden.

Die Kommunikation über WLAN zum iPhone oder iPad läuft bei meiner Lösung seit einiger Zeit nicht mehr über eine Apple Airport Basis, sondern direkt über eine FritzBox nebst passendem Repeater da hier die Reichweite speziell im Garten einfach größer ist. Zur Visualisierung dient mir der iKnix ProServ.

Die Bedienung über die iKNX2 App funktioniert reibungslos und vollkommen sicher. Es sei an der Stelle dann auch direkt an Lob an den Programmierer ausgesprochen der sich - im Gegensatz zu anderen Lösungen - richtig reingekniet hat.

Ist erst mal eine gewisse Grundausstattung installiert kann das System jederzeit erweitert werden. Verbleibt die KNX-Schnittstelle oder ein IP-Koppler fest eingebaut kann jederzeit per ETS-Software der Funktionsumfang erweitert oder geändert werden. Auf dem gleichen Weg kannauch eine Visualisierung sämtlicher Schalt- und Steuervorgänge auf einem lokal vorhanden Computer möglich gemacht werden.





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KNX ProServ Visualisierung

Heimautomation mit KNX


Eine perfekte Lösung ist die Visualisierung mit dem KNX ProServ.

Um eine Verbindung zum ProServ herstellen zu können bekommt dieser eine feste IP-Adresse aus dem Bereich des vorhandenen Netzwerks und ist so über WLAN von meinem iPhone oder iPad jederzeit zu erreichen.

Wer auch von extern auf seinen ProServ zugreifen möchte sollte das unbedingt über eine VPN-Verbindung und mit gesetztem Passwort im ProServ machen. Die automatisierung von zu Hause wird so von jedem Punkt aus möglich an dem auch ein Netzwerk-Zugriff besteht.

Der ProServ ist eine 2TE REG Hardware die mit einer Stromversorgung 12-30V AC/DC und dem KNX-Bus verbunden wird. Die Einrichtung erfolgt ausschließlich direkt in der ETS und ohne irgend welche Konfigurations-Dateien, Editor-Software oder irgend welche Server irgend wo im Internet die kein Mensch aus Gründen der Sicherheit haben will. Alle notwendigen Parameter werden in der ETS eingestellt und in den ProServ übertragen.

Die Parametrierung des ProServ ist relativ harmlos und beschränkt sich mehr oder weniger auf das Einschalten und Zuweisen von Funktionalitäten die Du haben willst. Es ist jedoch ziemlich ratsam zumindest ein einziges mal die Dokumentation dieses Geräts gelesen zu haben. Es vereifacht die Einstellungen ungemein. Einmal von der ETS programmiert, übernimmt der ProServ komplett die Visualisierung der Dinge die du in der ETS festgelegt hast. Es braucht dazu keinen einzigen Handgriff mehr.

Wer zufällig auch schon ein größeres Synology NAS besitzt kann hier, sofern KNX-Stromzäher ect. in Verwendung sind, die Messwerte mit proServX protokollieren und grafisch auswerten lassen.

Der ProServ "schiebt" die so erzeugte fertige Konfiguration auf bis zu 10 iOS Geräte die alle gleichzeitig schalten und visualisieren können. Es fallen keine verdeckten Kosten für Lizenzen ect. an. Es wird kein Server bei irgend einem Anbieter benötigt.

Über Button-Design, das positionieren der gleichen oder sonstiges Anordnen braucht man nicht nachzudenken. Es ist alles vorgegeben und funktioniert reibungslos.

Vergrößern proServ Zonen

Hinter den einzelen Zonen verbergen sich Räume

Vergrößern proServ Zone

Bei vielen Geräten in einem Raum wird es eng..
Die Programmierung des ProServ ist so elegant einfach so das auch andere Apps - wie z.B für das Steuern der Musik, des Mac oder auch die Anzeige der Wetterdaten einer Netatmo-Wetterstation geladen werden kann.

Vergrößern proServ Zone

Die Erfassung von Verbrauchswerten

Vergrößern proServ Zone

Umrechnung in Euro klappt nicht..
Da ich schon einige Lösungen in der KNX-Scene gesehen und auch Projektiert habe kann ich hier mit ruhigem Gewissen schreiben: Es ist die beste Lösung die ich je gesehen habe. Die App funktioniert einwandfrei und macht genau das was im ProServ in der ETS-Software eingerichtet wurde.

Vergrößern proServ Zone

Visualisierung von Meldungen - ziemlich einfach..

Vergrößern proServ Zone

Klasse wenn man draussen sitzt..
- Es wird kein Server irgend wo im Internet benötigt.
- Es wird keine weitere Software, keine Tabellen oder sonstige Dateien benötigt.
- Die Funktionen sind aus dem Stand heraus gegeben.

Für Einbau und Verdrahtung inkl. dem Einbinden meiner vorhandene KNX-Struktur mit ca. 85 Verknüpfungen habe ich ziemlich genau 3 Stunden benötigt. Die Kommunikation mit dem Benutzer erfolgt über das WLAN einer Fritzbox.

Eine problemfreie und vor allem eine mobile KNX Visualisierung.

iKNiX iTunes App Store - für iPhone
KNXKnix iTunes App Store - für iPhone
Download proServX 1.7.0.4 für Synology NAS
proServX Handbuch Download
realKNX Package proServe HomeKit kompatibel


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