Tilp

Smart Home mit Z-Bus


  1. Einführung
  2. Z-Bus-Installationsprinzip
        Sender und Empfänger/Sensoren und Aktoren
        Vieradrige Leitungen und tiefere Unterputzdosen
        Z-Bus und Drei-Phasen-Stromnetz
        Stromnetz, Busnetz und Heimnetz
        Klassischer Z-Bus-Betrieb
        Programmgestützter Z-Bus-Betrieb
        Signalreichweite
        Fazit
  3. Installationspraxis und -Kosten
  4. Bus-Steuerung vom PC aus
        Z-Bus-Controller
        Z-Bus-Visualisierung
        Z-Bus-Konfiguration
        Z-Bus-Logik-Steuerung
            Programmierung von Lichtszenarien
            Beanshell-Scriptsprache
  1. BUS-Steuerung mittels Bus/Netzwerk-Interface
  2. Technische Details (Anhang)
        Tipps zur Anschlusstechnik
            Steckklemmtechnik an der Sender/Empfänger-Unterseite
            Hebelklemmtechnik für die Litzen an der Sender/Empfänger-Oberseite
            Drahtlängen
            Verdrahtung von Rollladen-Motoren
        Kleines Befehls-Einmaleins des Z-Bus
            Klassische Schaltungen
            Z-Bus-Schaltungen
            Zentralbefehle
            Z-Bus-Befehlstelegramm
            Kollsisionslogik
        Geräteliste 2017


      Stand: 15.08.2017
 

0. Einführung

Unser Haus in offener Bauweise mit großen Fensterfronten liegt an einem Steilhang inmitten ehemaliger Weinberge, wobei im Sommer dem Sonnen­lauf entsprechend drei Seiten des Hauses zu beschatten sind.

Daher war eine leistungsfähige Beschattungsanlage zu planen. Die Roll­läden (teils bis zu 3 m hoch) sollten elektisch bedienbar sein und die Steuerung sollte unaufdringlich gestaltet werden (also keine "Schalter­batterien"). Ferner war eine Steuerungslogik wünschenswert mit Gruppenschaltung (z.B. "Süd-Seite: alle Rollläden runter/rauf") und Zeitsteuerung (z.B. "18:00 Uhr: alle Rollläden rauf" oder "von 21:00 bis 24:00 Gartenbeleuchtung an"). Dabei war für Urlaub usw. eine Anwesenheitssimulation geplant.

Dabei stellten z.B. die drei nebenstehend gezeigten Fenster eine besondere Herausforderung dar, sollten sie doch gemeinsam, also mit einem Klick, in die Schattenstellung gefahren werden können (bei unterschiedlicher Rollladen-Laufzeit).

Damals kurz vor der Jahrtausendwende sprach noch niemand vom Smart Home und es gab noch keine Tablets und keine vernünftige Funktechnik (WLAN, Bluetooth, etc.). Also musste eine "Hausleittechnik" mittels Verkabelung erstellt werden.
Die ist aber auch nach mittlerweile ca. zwanzig Jahren noch aktuell und vorteilhaft, wie im Folgenden gezeigt wird.

Sollte die Verkabelung nicht zu aufwändig werden, konnte nur eine Haus­steuerung mittels Installationsbus in Frage kommen, wie z. B. EIB/KNX (European Installation Bus, Instabus), LON (Local Operating Network, LON­Works) oder LCN (Local Control Net­work). Aber diese leistungsfähigen Systeme erschienen für ein simples Einfamilienhaus zu komplex und teuer. Daher fiel die Wahl auf den Z-Bus von Zimmermann-Bustechnologie Tuttlingen. Die Grund-Installation wurde nach unseren Vorgaben von einem lokalen Elektroinstallateur ausgeführt; die Z-Bus-Elemente haben wir selbst eingebaut.


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1. Z-Bus-Installationsprinzip

Sender und Empfänger/Sensoren und Aktoren

Moderne Hausleitsysteme (Smart-Home-Systeme) arbeiten mit Sendern (= Sensoren) und Empfängern (= Aktoren). Über die Sender werden Befehle (Befehlstelegramme/Datentelegramme) ausgegeben, welche die entsprechenden Empfänger umsetzen. Diese Befehle werden entweder über Funksignale, über einen Bus-Leiter (= Steuerdraht) oder über das Stromnetz übertragen.

Vieradrige Leitungen und tiefere Unterputzdosen

Stromleitungen benötigen bei VDE-gerechter Installation immer mindestens die drei Leiter Phase L (schwarz), Neutralleiter N (blau) und Schutzleiter PE (gelbgrün; protective earth). Da der Z-Bus mit Bus-Leiter arbeitet, kommt für den Z-Bus ein vierter Leiter Bus (braun) hinzu. Man braucht also nur überall vieradrige Leitungen zu verlegen (z.B. Mantelleitung NYM-J 4x1,5 mm2 oder Stegleitung NYIF-J 4x1,5 mm2). In derartigen vieradrigen Netzsträngen sind also immer Stromnetz und Busnetz vereint unter gebracht.

Für jeden Schalter wird ein Z-Bus-Sender (Sensor, s.l.) benötigt und für jede Lampe (Rollladen usw.) ein Z-Bus-Empfänger (Aktor, s.r.). Sender und Empfänger müssen immer an L, N und Bus angeschlossen sein (PE ist nur für die Steckdosen und die zu schaltenden Geräte nötig).

Wo ein derartiger vieradriger Netzstrang "vorbeikommt", kann ein Sensor (für Lichtschalter, Thermostat, usw.) oder ein Aktor (für Lampe, Rollladen, usw.) angeschlossen werden. Für die Sensoren benötigt man lediglich die tieferen Unterputzdosen (s.l.o.), damit hinter dem herkömmlichen Tastschalter auch der Sender/Sensor Platz findet. Und im Bild oben rechts ist auch für den Empfänger/Aktor eine (normale) Unterputzdose gezeigt; dies ist immer dann sinnvoll, wenn der Empfänger nicht im Lampengehäuse Platz findet.

Z-Bus und Drei-Phasen-Stromnetz

In jedem Sender und in jedem Empfänger ist ein kleiner, von außen zugänglicher "DIP"- Schalter ("Mäuseklavier") eingebaut, an dem 81 (oder 243, je nach Ausführung) verschiedene Adressen einstellbar sind. Hat z.B. die Lampe im Treppenhaus die Adresse 24, so kann diese Lampe von jeder Stelle im Haus aus geschaltet werden, an der ein Sender mit der gleichen Adresse 24 angeschlossen ist.

Nebenstehende Prinzip-Darstellung zeigt dies anhand eines mit den üblichen drei Phasen L1, L2 und L3 beschalteten Hauses beispielhaft im Zweig der unteren (dritten) Phase. Dort sind links ein Rollladentaster und eine Steckdose an einem "Strang" an­ge­schaltet. Trotzdem werden nur die vier Adern benötigt (und nicht min­destens sechs, wie bei herkömmlicher Verdrahtung). Auch die anderen in diesem L3-Zweig ange­schlos­senen Ele­mente (der Taster, die Lampe, die zweite Steckdose und der Thermostat) könnten am linken Strang mit seinen vier Adern angeschossen werden (her­kömmlich würden dafür mindes­tens neun Adern nötig).

Selbstverständlich kann mit dem eben angesprochenen Rollladentaster links unten im L3-Zweig der elektrische Rollladen rechts oben im L1-Zweig problemlos bedient werden (ohne weitere Tricks wie Phasenkoppler). Und wenn eine Steckdose schaltbar sein soll, muss im Steckdosengehäuse zusätzlich ein Empfänger geschaltet werden (wie für eine Lampe).

Je nach Anwendugszweck kommen unterschiedliche Sender und entspechend angepasste Empfänger zum Einsatz. So gibt es Sender z.B. fürs Licht, für dimmbares Licht, für Thermostate, für Rollläden/Jalousien usw.. Im Angebot sind u.a. 13 verschiedene Sender und 22 verschiedene Empfänger (siehe Anhang > Geräteliste 2017). Nebenstehend sind die je nach Gerätetyp unterschiedlichen Gehäusetiefen zu erkennen.

Stromnetz, Busnetz und Heimnetz

In diesem Text ist von dreierlei Netzen die Rede: Stromnetz mit den Leitern L, N und PE (schwarz, blau und gelb-grün) und Busnetz (= "Z-Bus") mit dem Leiter Bus (braun). Diese beiden Netze sind streng getrennt, obwohl sie in den vierpoligen Netzsträngen zusammengelegt sind. Weiter unten wird noch von einem dritten Netz die Rede sein, dem PC-Netz/Heimnetz LAN/WLAN.

Im Haus darf nirgends ein brauner Leiter fürs Stromnetz verwendet werden, mit dem Stromnetz verbunden sein, außer an einer Stelle z.B. im Hauptsicherungsschrank; dort wird das Busnetz über einen speziellen "Buswiderstand" mit dem Neutralleiter N des Stromnetzes verbunden, um die beiden Netze zu entkoppeln.

Klassischer Z-Bus-Betrieb

Beim klassischen Z-Bus-Betrieb gibt es keine "Schaltzentrale" und es wird keine EDV-Programmierung benötigt. Lediglich an den Sendern und Empfängern müssen die Adressen eingestellt werden: Jeder der vier (oder fünf) Schalter auf dem "Mäuseklavier" eines Z-Bus-Elements hat drei Stellungen mit den Bezeichnungen  + ,  0  und  - .

Das bedeutet 3 · 3 · 3 · 3 = 81 verschiedene Adressen (oder bei den Mäuseklavieren mit fünf Schaltern 3 · 3 · 3 · 3 · 3 = 243). Und eben diese Adressen muss man sich während des Einbaus der Sender und Empfänger vergegenwärtigen. Daher gibt's eine Liste mit den vorgedruckten Schalterstellungen zum Buchführen.

Wird nun z.B im Treppenhaus irgend ein Schalter betätigt, so gibt dessen Sender ein Befehlstelegramm auf den Bus-Leiter, bestehend aus seiner Adresse und dem Befehl "Umschalten". Alle Empfänger hören das Telegramm, nur diejenigen mit der gleichen Adresse fühlen sich angesprochen und befolgen den Befehl. Das Treppenhauslicht wird (um-)geschaltet.

Sogar Gruppensteuerungen sind auf diese Weise möglich:

  • Beim Treppenhauslicht wird einfach in den Sendern aller zugehörigen Schalter und den Empfängern aller zugehörigen Lampen die gleiche Adresse eingestellt (es entfallen also alle Kreuz- und Wechselschalter samt Verkabelung, bzw. alle Relais-Lösungen).
  • Mittels spezieller Gruppenempfänger lassen sich sogar Aufgaben lösen wie z.B. die Steuerung einzelner Rollläden (über unterschiedliche Adressen/Schalter) bei zusätzlicher Möglichkeit der direkten/gleichzeitigen Steuerung dieser Rollläden über einen einzigen Schalter/Adresse ("Zentralbefehl").
  • Und über die Z-Bus-Wetterstation können Sonnensensor, Regensensor und Windsensor angeschlossen werden. Damit können Rollläden, Jalousien und Markisen wetterabhängig gesteuert werden.

Programmgestützter Z-Bus-Betrieb

Flexibler ist jedoch die Gruppensteuerung mittels programmierter Logik- und Zeitfunktionen im programmgestützten Z-Bus-Betrieb. Dieser ist parallel zum klassischen Z-Bus-Betrieb zusätzlich vom PC aus mittels Z-Bus-Interface möglich; dafür werden keine speziellen Gruppenempfänger benötigt (siehe auch Geräteliste).

Das Z-Bus-Interface benötigt aber einen (dauerlaufenden Desktop-)PC. Es wurde ab 2016 durch das nur noch faustgroße Bus/Netzwerk-Interface abgelöst, das bereits einen PC enthält.

Der programmgestützte Z-Bus-Betrieb ermöglicht über den Z-Bus die moderne Smart-Home-Technik und lässt im Zusammenhang mit Smartphones tatsächlich die Steuerung des Hausese auch von außerhalb zu.

Damit wäre somit möglich, z.B. die Kaffeemaschine, die Waschmaschine oder die Heizung aus der Ferne zu steuern oder zeitgesteuert zu aktivieren. Aber die Kaffeemaschine muss wie die Waschmaschine befüllt/beschickt sein, sonst macht das keinen Sinn. Und bei der heutzutage üblichen Fußbodenheizung bringt Fernsteuerung im Alltag auch keinen Vorteil wegen der Reaktionsträgheit.

Realisiert haben wir neben der kompletten Beleuchtungssteuerung mittels klassischem Z-Bus nur die zeit- und anlassgesteuerte Rollladenbedienung (29 Rollläden auf 3 Ebenen), die Fußbodenheizungsregelung über Raumthermostate (9 Thermostate auf 3 Ebenen), die Ventilatornachlaufsteuerung in den Bädern, die Nachtschaltung der Außenbeleuchtung und die Anwesenheitssimulation (getrennt in Nacht- und Urlaubsbetrieb) mittels programmgestütztem Z-Bus-Betrieb.

Die grundsätzlichen Heizungseinstellungen wie Nachtabsenkung, Sommer/Winterbetrieb, usw. haben wir unserer "klassischen" Heizungsregelung überlassen (frei programmierbarer Universalregler von TA).

Versuchsweise haben wir in einem Winter am Elternbad-Raumthermostat eine tiefere Temperatur eingestellt und zusätzlich über den programmgestützten Z-Bus morgens und abends den entsprechenden Fußbodenheizkreis für die einzelnen Wochentage zu unterschiedlichen Zeiten voll hochgefahren . Die Wirksamkeit war jedoch aufgrund der Reaktions-Trägheit gering und irgendwann empfanden wir es als lästig, vorausschauend am PC die Zeiten an ggf. wechselndes Freizeitverhalten anzupassen.

Signalreichweite

Die Z-Bus-Reichweite ist grundsätzlich auf das im Haus oder in der Wohnung verlegte Leitersystem beschränkt, weil die braunen Bus-Leiter die Wohnungsgrenzen nie überschreiten. Bei funkbasierten oder stromnetzbasierten Smart-Home-Systemen muss dagegen sehr darauf geachtet werden, dass Funktelegramme nicht von Unbefugten mitgeschnitten werden und so von außerhalb in die Smart-Home-Steuerung eingegriffen werden kann (abschreckendes Beispiel 2016: Keyless-Schließsysteme in der Automobilbranche).

Da der Bus-Leiter eine Kapazität gegen den Neutralleiter aufweit und diese längenabhängigg ist, würden die Befehlstelegramme bei Längen über 500 m so verschliffen werden, das der sichere Empfang nicht mehr gewährleistet wäre. Daher ist die Leitungslänge des Bus-Leiters zunächst auf insgesamt ca. 500 m beschränkt (= Summe der Längen aller Bus-Leiter). In unserem Haus erreichen wir diese Grenze natürlich nicht.

Sollten größere Objekte versorgt werden, dann ist der Bus-Leiter auf Zellen ("Buslinien" < 500 m) aufzuteilen (z.B. Stockwerke). Zwischen je zwei Zellen wird ein Linienkoppler geschaltet, der die Datentelegramme aus beiden Richtungen aufnimmt, "refresht" und an die jeweils andere Richtung abgibt. So sind beliebig große Strukturen versorgbar.

Fazit

Vor allem bei Erst-Installation (Neubau) oder grundlegender Renovierung ist der Einsatz des Z-Bus sinnvoll, da der Bus-Leiter und die tieferen Einbaudosen für Sensoren und Aktoren zwingend benötigt werden. Dafür ist nachher nirgends zu sehen, dass ein Bus-System im Einsatz ist (ggf. abgesehen vom PC).

Wenn man nachträglich eine vorhandene Installation "smart" machen möchte, sollte man eher auf Funktechnik-Systeme ausweichen. Die brauchen aber möglicherweise Batterien für jeden Sensor und jeden Aktor (regelmäßiger Batteriewechsel). Daher kann man auch auf Systeme mit Befehlsübertragung übers Stromnetz oder auf batterielose Systeme mit "energy harvesting" ausweichen. Dabei bleibt aber immer das Problem, wo Sensoren und Aktoren untergebracht werden können. Und es muss ggf. geklärt werden, ob auch automatisierte Steuerungen möglich sind.


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2. Installationspraxis und -Kosten

Für den Z-Bus genügt, wie bereits erwähnt, im ganzen Haus einheitlich vieradriges Kabel, anstelle des sonst üblichen, oft in mehreren "Lagen" verlegten drei- und fünfadrigen Kabels. Die Leitungsführung wird wesentlich einfacher und somit viel kürzer. Die Materialkosten sind geringer und es wird erheblich an Planungsarbeit und vor allem an Installationsarbeit gespart. Allenfalls in Stahlbeton braucht das Setzen der tieferen Unterputzdosen etwas mehr Zeit (wegen der tieferen Löcher). Im technischen Anhang sind Tipps zur Anschlusstechnik aufgeführt.

Somit wird der lohnintensive konventionelle Installationsanteil erheblich preiswerter. Dafür benötigt jede Kombination Schalter-Leuchte mindestens zwei Komponenten Z-Bus-Elektronik (ein Sender und ein Empfänger). Wir schätzen daher, dass die gesamte Installation samt Z-Bus-Elementen keine 10% Mehrkosten gegenüber einer rein konventionell ausgeführten Installation zur Folge hatte.

Besonders praktisch erwies sich während der Planung/Bauausführung die Tatsache, dass die Zuordnung von Schalterpositionen zu Lampenpositionen nicht festgelegt sein mußte. Es genügte vielmehr festzuhalten, wo überall Schalter und Steckdosen sein sollten und wo überall Lampen und Rollladenanschlüsse sein sollten, denn da überall musste das vieradrige Kabel "vorbeikommen". Die Verbindung von Schalter zu Lampe erfolgte ja später alleine mittels Adressierung.

So ist es mehrmals vorgekommen, das Schalter "vergessen" worden waren. So stellte sich z.B. nach der Heizungs­installation heraus, dass zwei der Raumthermostate fehlten. Jedes Mal genügte es, vorhandene vieradrige Leitungen anzuzapfen bzw. um wenige cm zu verlängern (z.B. durch eine Steckdosen-Unterputzdose hindurch ins Nebenzimmer), obwohl die zugehörigen Heizungsstellglieder im andern Stockwerk montiert waren. Konventionell hätten wir neue Leitungen ins andere Stockwerk verlegen müssen (Schlitze schlagen, neu vergipsen, usw. !).

Die Empfänger wurden grundsätzlich in die sowieso schon vorhandenen Abzweigdosen verfrachtet, damit wir beim Lampenkauf nicht an zusätzlichen Stauraum im Lampengehäuse für die Empfänger denken mussten.

Anfang 2016 hat Fa. Zimmermann ein Rechenbeispiel für eine Wohnung (s.r.) mit ca. 40 zu steuernden Lampen/Heizungsthermostaten/Rolläden auf der Firmenhomepage veröffentlicht. Im Beispiel sind alle Sender und Empfänger enthalten incl. Bus/Netzwerk-Interface zur zusätzlichen Steuerung über PC, Tablet und Smartphone. Die Kosten für diese gesamte Elektronik betragen incl. MWSt etwas über € 7.000,00.


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3. Bus-Steuerung vom PC aus mit ST30-100

Ab 2016 ersetzt das Bus/Netz-Interface ST30-200 das hier vorgestellte PC-Interface ST30-100. Da aber der Nachfolger noch nicht alle Fuktionen des PC-Interfaces beherrscht, lassen wir dieses Kapitel noch im Text.

Z-Bus-Controller

Der besondere Clou ist jedoch die Steuerung der ganzen Anlage vom PC aus. Je nach Anspruch ist dazu allerdings etwas Programmierarbeit nötig.

Benötigt wird dazu das Z-Bus-Interface (= PC-Interface, s.l.) ST30-100, mit dessen Hilfe jeder herkömmliche PC über das mitgelieferte Java-Programm Homecontrol 2.11, das als Z-Bus-Controller arbeitet, am Z-Bus lauschen und dem Z-Bus Befehle geben kann.

Das Z-Bus-Interface verbindet den PC mit dem Z-Bus. Hinten am Interface sind der serielle Anschluß für die Com-Schnittstelle des PCs und der spezielle vierpolige Strom- und Busnetzanschluß angebracht (L, N, PE und Bus; s.r.).

Mit dem Z-Bus-Controller können parallel zum klassischen Z-Bus-Betrieb alle Schalter und alle Lampen (Rollläden usw.), die am Z-Bus hängen, zusätzlich auch auf dem PC-Monitor dargestellt und von dort aus gesteuert werden. Ferner sind damit logische Gruppenschaltungen und Zeitsteuerungen möglich. Beispiele sind

  • Gruppenschaltung: Süd-Seite: alle Rollläden runter
  • Zeitsteuerung: Haustürbeleuchtung jeden Tag von 20.00 Uhr bis 24.00 Uhr ein
  • Gruppenschaltung mit Zeitsteuerung: Jeden Tag um 07.00 Uhr: alle Rollläden rauf
  • Gruppenschaltung mit erweiterter Zeitsteuerung und Logikfunktion: Von Juni bis August jeden Tag um 6.30 Uhr: Garten-Seite alle Rollläden auf Schattenstellung, aber nur, wenn die Sonne scheint

  • WC-Ventilator: bei jeder Lichtschalterbetätigung Ventilator starten und nach sieben Minuten Nachlauf stoppen
  • Treppenhauslicht: bei jeder Schalterbetätigung drei Minuten ein; aber nur zwischen 23.30 Uhr und 06.00 Uhr; ansonsten nur Schaltung im "Handbetrieb"
  • Panikschaltung: alle Lichter an, alle Rollläden hoch!
  • Alarmschaltung: Panikschaltung ein, Sirene 30 Sekunden lang in 3-Sekunden-Schritten ein
  • Urlaubsschaltung: zusätzlich zur Rollladensteuerung einige Lichtergruppen zu bestimmten (wechselnden) Nachtzeiten schalten

Gesteuert wird der Z-Bus-Controller und damit der eigentliche Z-Bus über das Programm Z-Bus-Homecontrol, das seit Version 2.0 als eigenständige Windows-Anwendung läuft und derzeit in Version 2.11 vorliegt.

Die Z-Bus-Homecontrol besteht aus dem Controller und der Visualisierung. Im Controller-Fenster (siehe nebenstehendes Bild) werden alle Bus-Ereignisse protokolliert und von dort aus wird die Z-Bus-Homecontrol konfiguriert und die Visualisierung aufgerufen, die der eigentlichen Steuerung des Z-Bus dient.


Sämtliche in diesem Kapitel aufgeführten Details sind dem Handbuch
St30-100 & Homecontroll 2.1 von 2006 entnommen.


Z-Bus-Visualisierung

Im Visualisierungs-Fen­ster kann man z.B. Grundrisse oder sonstige grafische An­sichten der eigenen Wohnung able­gen, darin Symbole für die zu schaltenden Geräte platz­ieren und dann diese Geräte vom PC-Monitor aus steuern (ggf. über WLAN von weiteren PCs aus oder vom PDA oder Smartphone aus).

Nebenstehendes Bild zeigt den Wohnbereich samt Grund­riss in der Visualisierung.

Unschwer ist zu erkennen, wo Rollläden montiert sind (die meisten gerade offen, aber einer geschlossen), wo Lampen montiert sind und welche davon eingeschaltet sind.

Der Rollladen rechts unten in der Grafik ist durch Anklicken aktiviert, er kann jetzt mit der PC-Maus gesteuert werden. Auf einem (berührungsempfindlichen) Touch-Screen könnte die ganze Steuerung direkt mit der Fingerspitze erfolgen.


Z-Bus-Konfiguration

Im Konfigurations-Fenster werden alle grafischen Elemente und Symbole arrangiert. Dazu muss dort jede Lampe (oder Lampengruppe), jeder Rollladen (Rollladen­gruppe), also jeder in der Visualisierung zu steuernde Empfänger definiert und anschließend platziert werden.

In nebenstehendem Bild sieht man, wie gerade das Brunnenlicht "visualisiert" wurde. D.h., das Symbol für das Brunnenlicht wurde definiert und anschließend im Grundriss platziert.

Zur Definition wird durch Klick auf das Lampensymbol oben rechts die Geräte-Konfiguration gestartet. Dort wird (mindestens) Name, Gerätetyp und Einzeladresse angegeben.

Nach Schließen des Geräte-Konfigurations-Fensters wird das Brunnenlicht-Symbol an die gewünschte Stelle ver­schoben.

In gleicher Weise werden alle anderen vom PC aus zu steuernden Geräte definiert und platziert.

Damit ist die gerätemäßige Konfiguration der PC-Steuerung abgeschlossen und der Z-Bus kann vom PC aus gesteuert werden. Bis hierher sind keine Programmierkenntnisse nötig.

Möchte man jedoch die oben angesprochenen logischen Gruppenschaltungen und Zeitsteuerungen einsetzen, sind geringe Programmierkenntnisse hilfreich, da nun Java-Script zum Einsatz kommt. Der Lohn ist eine hundertprozentig auf die eigenen Bedürfnisse zugeschnittene Hausleitsteuerung.

Reine Zeitsteuerungen finden keine Repräsentation in der Z-Bus-Visualisierung, werden also nur in der Logik-Steuerung (Java-Script) mittels Logik-Editor definiert. Schaltflächen (buttons, Knöpfe) und Wahlflächen (checkboxes, Anhak-Kästchen) müssen jedoch erst im Konfigurations-Fenster definiert werden und anschließend in der Logik-Steuerung verknüpft werden.

Im nebenstehenden Bild ist zu erkennen, wie die Gruppensteuerung mittels Knöpfen ansprechbar gemacht wird. Auch alle derartigen Schaltflächen müssen im Konfigurations-Fenster definiert und anschließend platziert werden. Ferner sind nebenstehend Wahlflächen zu sehen, mit denen z.B. das Rollladenverhalten abhängig von Bewölkungszustand und Jahreszeit beeinflusst werden kann. (Beschattung nur bei Sonne und im Hochsommer zusätzliche Rollläden; im Winter aber nur Nachtbetrieb zur Wärmedämmung; Gäste und Kinder ggf. von der Automatik ausgenommen).

Schaltflächen werden durch Klick auf das OK-Symbol am rechten Rand definiert. Angegeben wer­den muss für jeden Knopf mindestens der Name, unter dem der Knopf im Java-Script später angesprochen werden kann und der Text, der in der Visualisierung im Knopf stehen soll.

Mittels Windwächter, Feuchtemelder, Helligkeitssensor und Bewegungsmelder lässt sich die Steuerung beliebig weiter automatisieren und Sicherheitsbedürfnissen anpassen.

Z-Bus-Logigsteuerung

Im folgenden Bild ist der Z-Bus-Logik-Editor zu erkennen, in dem Gruppen-, Logik- und Zeitfunktionen definiert werden. Dieser Editor wird im Konfigurations-Fenster mittels Knopf Logik aufgerufen (im obigen Bild oben rechts).

Zum Einsatz kommt hier die BeanShell-Scriptsprache. Natürlich kann dieses Java-Script auch mit jedem anderen (Text-)Editor erstellt werden, aber der Z-Bus-Editor bietet die Möglichkeit, Fehler in den Klammerungsebenen zu finden: Immer, wenn der Cursor (roter Balken; in nebenstehendem Bild in der zweitletzen Zeile) direkt hinter einer schließenden Klammer steht, wird die zugehörige öffnende Klammer automatisch durch ein Kästchen gekennzeichnet (im Beispiel oben in der zweiten Zeile).

Zu beachten ist die unter­schiedliche Verwendung von runden und geschweiften Klammern ( ) { } . Die im obigen Beispiel dargestellte Methode (Funktion) changeStatus() wird vom Z-Bus-Server nach jeder erkannten Bus-Aktivität aufgerufen. Daher müssen alle Logikoperationen, die auf Bus-Aktivitäten reagieren sollen, innerhalb dieser Methode definiert sein. Im Beispiel sind das die Ventilatornachlauf-Steuerung und die Treppenhauslicht-Steuerung. Da nicht ausgeschlossen werden kann, das die entsprechenden Schalter erneut betätigt werden, bevor die Timer abgelaufen sind, müssen diese immer zunächst gelöscht werden, bevor sie (erneut) gestartet werden.

Timer werden immer folgendermaßen programmiert: Timer("Name",Zeitvorgaben,"Aktion");, wobei "Name" irgend ein eindeutiger Name ist, "Aktion" irgend eine Aktivität (z.B. ein Bus-Befehl), die in Abhängigkeit vom Eintreffen/Ablauf der Zeitangaben ausgeführt wird. Name und Aktion müssen immer in Anführungszeichen angegeben sein.

Bus-Befehle können z.B. sein Senden(Adresse,Befehl) oder Dimmen(Adresse,Zeitspanne,Wert).
S() ist die im Beispiel verwendete Kurzform von Senden().

Die Zeitangaben können sehr komplex sein. Beispiele für Einmaltimer sind
Date(Jahr,Monat,Tag,Stunde,Minute,Sekunde) oder Time(Stunde,Minute,Sekunde), wobei Sekunde auch weggelassen werden darf, Now() steht für für den aktuellen Augenblick. Mit Delay(Einheit,Wert), Interval(Einheit,Wert) oder Duration(Einheit,Wert) werden Zeitspannen definiert, wobei Sekunden gemeint sind, wenn Einheit fehlt.

So ist z.B. folgende Befehlsfolge möglich
  Senden(29,3);
  Timer("Sirene1",Now(),interval(3),duration(30),"S(29,0)");
  S(29,12);

mit der Bedeutung "Schalte die Sirene mit der Adresse 29 jetzt ein (3), starte dann den Timer Sirene1 und schalte während der nächsten 30 Sekunden die Sirene alle 3 Sekunden um (0), schalte anschließend die Sirene aus (12)".

Für Wiederholungstimer (analog Zeitschaltuhren; s.a. CronTimer) werden andere Zeitangaben benötigt:
"Sekunde Minute Stunde Tag-im-Monat Monat Wochentag Jahr" , sie sind also immer in Anführungszeichen gesetzt und bestehen aus sechs bis sieben durch Leerzeichen getrennten Angaben.

So bedeuten die Befehle
  Timer("EingangEin", "0 15 18 * * ?", "S(17, 3);");
  Timer("EingangAus", "0 50 23 * * ?", "S(17,12);");

"Schalte um 18:15:00 Uhr jeden Tag im Monat in allen Monaten das Eingangslicht mit Adresse 17 ein und um 23:50:00 Uhr an jedem Tag im Monat in allen Monaten wieder aus". Wochentag ist auf ? gesetzt, weil die Wochentage durchwechseln, und Jahr darf weggelassen werden, weil periodische Jahresereignisse i.d.R. wenig Sinn haben.

Programmierung von Lichtszenarien

Weitere Befehle z.B. zur Programmierung von Lichtszenarien sind:

Befehl Beispiel Erklärung
Senden(Adresse,Befehl); Senden(17,3); S(17,3); S ist die Kurzform von Senden
Digital(Adresse,Wert); Digital(5,0); Adresse 5 auf 0% dimmen. Standard-Geschwindigkeit.
Dimmen(Adresse,Sekunden,Prozent); Dimmen(6,1.5,50);
Dimmen(5,10.0,100);
Adresse 6 auf 50% dimmen. 1.5 Sekunden für 100%.
Adresse 5 auf 100% dimmen. 10 Sekunden für 100%.
Faden(Adresse,Sekunden,Prozent); Faden(6,10.0,75); Adresse 6 auf 75% dimmen. Dauer: 10 Sekunden.

Beanshell-Scriptsprache

Die folgenden Sequenzen bieten einen ersten Eindruck von der Beanshell-Scriptsprache.

a = -b;    //Wertzuweisung
a = +b;
c = a + b; //Rechenoperationen
c = a - b;
c = a * b;
c = a / b;
c = a % b; // c ist der Rest der Division von a durch b

a = --b;   // b wird um eins erniedrigt und dann in a geladen
a = b--;   // b wird unverändert in a geladen und dann um eins erniedrigt
a = ++b;   // b wird um eins erhöht und dann in a geladen
a = b++;   // b wird unverändert in a geladen und dann um eins erhöht

==         // Gleich
!=         // Ungleich
>          // Größer
>=         // Größer/Gleich
<          // Kleiner
<=         // Kleiner/Gleich

a = 5;     // a soll den Wert 5 erhalten
a += 5;    // zu a soll der Wert 5 addiert werden
a -= 5;    // von a soll der Wert 5 subtrahiert werden
a *= 2;    // a soll mit dem Wert 2 multipliziert werden
a /= 2;    // a soll durch den Wert 2 dividiert werden

!a         // nicht a
a && b     // a und b
a||b       // a oder b

if (bedingung) anweisung; else anweisung; if (bedingung) {block} else {block} Beispiel: if (a == 5) { /* a ist 5 */ } else { /* a ist nicht 5 */ }
switch (ausdruck) { case konstante: anweisung; case konstante2: anweisung; ... default: anweisung; } Beispiel: int a = 2; switch (a) { case 1: { /* a ist 1 */ } case 2: { /* a ist 2 */ } default: { /* a ist etwas anderes */ } }
while (ausdruck) anweisung; Beispiel: int a = 0; while (a <= 5) { a++; /* inkrementiere a */ } /* Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis a > 5 ist. */
do anweisung while (ausdruck); Beispiel: int a = 0; do { a++; } while (a <= 5) /* Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis a > 5 ist. */
for (init; test; update) anweisung; Beispiel: for (int i = 0; i <= 5; i++) { /* Aktion */ } /* Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis i > 5 ist. */

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4. Bus-Steuerung übers LAN/WLAN mit ST30-200

Das Z-BUS-Interface (= PC-Interface) leistet bei uns seit über dreizehn Jahren treue Dienste, aber, wie oben beschrieben, ist dazu ein PC nötig, der rund um die Uhr laufen muss. Das strapaziert die Festplatte. Folgerichtig gab unsere im Sommer 2013 den Geist auf und musste ersetzt werden. Wir nahmen eine moderne, auf Dauerlauf getrimmte "NAS-Festplatte".

Aber seit Sommer 2016 ist unser Haus von überall aus z.B. direkt übers Handy steuerbar, denn Fa. Zimmermann hat inzwischen das Bus/Netzwerk-Interface ST30-200 entwickelt. Das kommt ganz ohne (großen) PC und Monitor aus, denn es basiert auf dem scheckkartenkleinen Einplatinencomputer Raspberry Pi, der unter Linux läuft und mit weniger als 5 Watt Leistungsaufnahme auskommt.

An der linken Schmalseite befindet sich oben der Stromnetzanschuss (incl. Bus-Anschluss); darunter ist die SD-Speicherkarte für Programm und Daten eingesteckt. Vorne befindet sich ein HDMI-Bildschirmanschluss. An der rechten Schmalseite ist der LAN-Anschluss für das heimische Netzwerk angeordnet, dahinter befinden sich zwei USB-2.0-Anschlüsse z.B. für Tastatur und Maus oder einen WLAN-USB-Adapter.

Für den Betrieb genügt es, das Bus/Netzwerk-Interface ans Stromnetz und den Z-Bus, sowie ans Heimnetz anzuschließen (s.o.m.). Der im Bild beigelegte WLAN-Adapter soll nur an später möglichen Wireless-Betrieb erinnern. Die erste Inbetriebnahme gelingt einfacher mit LAN-Anschluss (und mit einem über den HDMI-Anschluss verbundenen Bildschirm).

Der Stom- und Z-Bus-Anschluss erfolgt über einen speziellen vierpoligen Stecker (L, N, PE und Bus; im Bild grün), wie früher das PC-Interface.

Im nebenstehenden Bild sind die beiden Platinen des Bus/Netzwerk-Interfaces getrennt abgebildet, hinten der Raspberry-Pi, vorne das eigentliche Z-Bus-Interface mit aufgesetzter Stromversorgung für Interface und Raspberry Pi.

Das Bus/Netzwerk-Interface beinhaltet einen Webserver, der von überall aus übers Internet angesprochen werden kann (natürlich verschlüsselt und passwort­gesichert). Dazu muss es über LAN oder WLAN ans Heimnetz angeschlossen sein. So können wir von einem beliebigen Client aus, z.B. Smartphone (s.r.) oder anderer PC/Tablet (s.u.), über dessen Webbrowser unser Haus überwachen und steuern (lokal oder aus der Ferne). Dabei spielt das PC-Betriebssystem keine Rolle, da die Bedienung ja über den jeweiligen Webbrowser geschieht (Edge, Firefox, Chrome, Safari usw.).

Die Bilder zeigen, dass das Bus/Netzwerk-Interface bei uns bereits in Betrieb ist. Parallel dazu läuft aber noch das alte PC-Interface, denn noch sind nicht alle Steuerungsprogramme im neuen System implementiert (Sommer 2016).

Die Bilder dokumentieren auch die immensen Anforderungen an die Z-Bus-Benutzeroberfläche; soll doch auf einem kleinen 5-Zoll-Smartphone-Bildschirm (s.r.o.) die gleiche Funktionalität geboten werden, wie auf einem "großen" 10-Zoll-Tablet-Bildschirm oder einem 20-Zoll-PC-Monitor (s.u.).

Auf einem Touch-Display müssen große Schaltflächen mit "griffigen" Schaltoptionen angeboten werden; aber dann passen zu wenige auf ein Smartphone-Display. Also müssen dort einzelne Räume aufrufbar sein.

Auf einem PC-Monitor genügen filigrane Ausführungen, die mit der Maus angesteuert werden. Also kann dort ein ganzes Stockwerk oder sogar das ganze Haus dargestellt werden.

Derzeit entwickelt Fa. Zimmermann das geeignete "Responsive Webdesign".

Das Bus/Netzwerk-Interface ersetzt das (alte) Z-BUS-Interface, das folglich aus dem Programm genommen wurde.

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5. Technische Details (Anhang)

Im Anhang sind im Abschnitt Anschlusstechnik Tipps zum praktischen Verdrahten der Z-Bus-Elemente aufgeführt. Im Abschnitt Befehlseinmaleins werden die Z-Bus-Befehle erläutert. Deren Verständnis ist zum einen für den programmgestützen Z-Bus-Betrieb nötig, zu, anderen erleichtert es die Auswahl der passenden Sender-Empfänger-Kombinationen. Im Abschnitt Geräteliste sind alle Z-Buselemente aufgeführt (Stand 2017).

Tipps zur Anschlusstechnik

Steckklemmtechnik an der Sender/Empfänger-Unterseite

Sender und Empfänger werden mittels üblicher Steckklemmtechnik einfach ans Strom- und Busnetz angeklemmt. D.h., Sender und Empfänger sind jeweils für Bus, N und L mit einer WAGO-Dosenklemme Typ 273 mit jeweils drei Steck-Klemmstellen für eindrahtige Leiter versehen.

Die jeweils mittlere Klemmstelle ist durch den Sender oder Empfänger belegt, die eine verbleibende dient der Verbindung mit dem Netz und die andere verbleibende kann zum "Durchschleifen" des Netzes dienen. Das linke Bild zeigt die Unterseite eines Senders mit den WAGO-Klemmen (s.l.).

Das rechte Bild zeigt die Oberseite eines Roll­ladenempfängers mit dem Mäuseklavier (aktuelle Schalterstellung: + + 0 - ), dem Stromlaufplan und den Anschlusskabeln 2 - 6, 1 ist hier unbeschaltet (s.r.).

Hebelklemmtechnik für die Litzen an der Sender/Empfänger-Oberseite

Das bedeutet aber, dass an der Unterseite massive Kupferleiter eingesteckt werden müssen und an der Oberseite mehrdrähtige Leitungen ("Litzen") abgehen. Die Litzen sind zwar in Adern-Endhülsen gefasst, können aber zur weiteren Verbindung nur schlecht in Steckklemmen eingeführt werden. Hier mit klassischen Schraublüsterklemmen zu arbeiten, ist nicht empfehlenswert. Besser geeignet sind Leuchtenklemmen (z.B. WAGO Typ 224, s.r.) zur Verbindung eindrahtiger mit mehrdrähtigen Leitern über eine Steckklemme an der einen Seite und eine öffenbare Drückhebelklemme an der anderen.

Leuchtenklemmen werden vor allem in Lampenbaldachinen verwendet, während Dosenklemmen üblicherweise in Unterputzdosen bei Schalterreihen zum Durchschleifen der Leiter und in Abzweigdosen zum Verzweigen der Leiter benötigt werden. Diese Installationsklemmen gibt es als Steckklemmen und als Hebelklemmen in unterschiedlichen Größen und Ausführungen.

In Steckklemmen können nur massive Eindrahtleiter eingeschoben werden; will man sie wieder heraus ziehen, geht das nur mit beträchtlichem Kraftaufwand unter vorsichtigem Hin- und Herdrehen des Drahtes (z.B. WAGO Ur-Typ 273, s.l.).

Hebelklemmen lassen sich mehrfach öffnen zum kräftefreien Einschieben und Lösen auch von mehrdrähtigen Leitern (auch ohne Adern-Endhülsen, z.B. WAGO Typ 221, s.r.).

Wir schlagen daher mittlerweile den äußers kleinen Typ 221 vor, den es mit zwei bis fünf Klemmstellen gibt. Sämtliche Typ-Bilder © Fa. WAGO.

Fa. Zimmermann prüft derzeit, ob zukünftig die WAGO-Klemmen an den Unterseiten der Sender/Empfänger nicht besser durch Litzen in den Farben schwarz, blau und braun ersetzt werden sollten, damit die Verdrahtung in den Unterputzdosen einfacher erfolgen kann z.B. mittels der neuen WAGO-Klemmen 221.

Drahtlängen

Um einen Sender/Empfänger in einer Unterputzdose/Verteilerdose einzubauen, sollten die drei Leiter L, N und Bus mindestens 10 cm (besser 15 cm) frei vom Dosenboden aus heraus kommen; die Enden werden dann um 11 mm abisoliert und in die entsprechenden Anschlüsse des Z-Bus-Elements gesteckt. Sollen die Leitungen durchgeschleift werden, muss in gleicher Weise der abgehende Leitungsstrang angeschlossen werden. Die drei oder sechs Leiter werden anschließend zickzack-förmig zusammengefaltet und unter dem Element in der Dose versenkt.

Da kann es schon mal vorkommen, dass das Element verkantet und verhakt festsitzt (vor allem, wenn die Leiterstränge nicht am Dosenboden eintreten, sondern mitten an der Dosenseite). Daher haben wir aus Kleiderbügeldraht ein Ausziehwerkzeug gebogen (s.r.), mit dem wir ein verklemmtes Element leicht wieder lösen konnten.

Wenn der Platz in einer Dose knapp wird, weil in einer Einbaudose mehrere Abzweigungen verdrahtet werden sollen, oder weil in einer Verteilerdose mehrere Z-Bus-Elemente untergebracht werden sollen, dann ist die Verwendung der kleinen Hebelklemmen (s.r.o.) sehr praktisch. Dass man die leicht öffnen kann, ist spätestens dann sehr angenehm, wenn man mal ein Element auswechseln muss. Und Durchschleifungen lassen sich auch über die kleinen Hebelklemmen bewerkstelligen, ohne die Elemente mechanisch zu belasten.

So wollten wir z.B. zwei Empfänger für zwei zweiteilige/doppelmotorige Rollladenpaare in eine Verteilerdose samt Durchschleifung zur Nachbardose einbauen. Also kammen in der Verteilerdose insgesamt 24 Leiter an, zwei Vierdraht-Netz-Stränge: 2 x (L + N + PE + Bus) und vier Vierdraht-Kabel der beiden Doppel-Rollläden: 4 x (Auf + Ab + N + PE). Wir hatten damals Mühe, das alles zu verdrahten und sauber in der Dose (quadratisch, 10 x 10 cm) unterzubringen
über Steckklemmen:
- zuführender Netzstrang (L, N, Bus) zu Empfänger 1, von dort zu Empfänger 2, von dort zum weiterführenden Netzstrang;
- zuführender PE zu PE von Motor1 und zu PE von Motor2 und zu PE von Motor3 und zu PE von Motor4 und zu weiterführendem PE;
über Lüsterklemmen:
- Auf1, Ab1, Auf2, Ab2, N vom Rollladenpaar an Empfänger 1,
- Auf1, Ab1, Auf2, Ab2, N vom Rollladenpaar an Empfänger 2.

Es wäre viel einfacher gewesen, mittels entsprechender fünfklemmiger Hebelklemmen Typ 221 die Durchschleifung am Dosenboden durchzuführen und dabei jeweils zwei Abzweigungen für L, N und Bus für die zwei Empfänger vorzusehen; die Empfänger hätten sich dann viel leichter in der Dose "versenken" lassen. Und die zehn Hebelklemmen zu den Motoren hätten sich leicht in den Zwischenräumen unterbringen lassen. Eine versehentliche Auf/Ab-Verwechslung wäre auch kein Problem gewesen: Klemmen auf, Litzen vertauschen, Klemmen zu, fertig.

Verdrahtung von Rollladen-Motoren

Die beiden Motoren eines Rollladenpaares dürfen nie parallel verdrahtet werden, selbst wenn sie immer parallel laufen sollen! Es sind vielmehr die Empfänger zur Ansteuerung zweier Motoren zu verwenden.

Leider ist die Kodierung in den Rollladen-Kabeln (schwarz, brau, blau, gelbgrün) entsprechend (Auf, Ab, N, PE). Hier mussten wir also aufpassen, dass dieses braun nicht mit Bus verwechselt werden durfte, was sonst sofort das gesamte Bus-System blockiert hätte !!! Das gleiche Problem dürfte auch bei anderen Geräten mit richtungsabhängigen Steuerungen auftreten (Jalousien, Markisen, Sonnensegeln ...).

Kleines Befehls-Einmaleins des Z-Bus

Es gibt unterschiedliche Arten der Steuerung von Verbrauchern und daher auch (historisch bedingt) unterschiedliche Arten der Befehlsbeschreibung. Zum Verständnis lohnt ein Blick auf klassische Schaltungen.

Klassische Schaltungen

  1. Wird eine oder mehrere parallelgeschaltete Deckenlampen über einen Kipp-, Wippen- oder Drehschalter geschaltet, so hat dieser Schalter zwei eindeutige Stellungen: ein und aus. Am Schalter ist daher der aktuelle Schaltzustand der Lampen ablesbar, auch wenn die Lampen in einem anderen Raum sind.
  2. Wird eine Schreibtischlampe über einen Zugschalter geschaltet, so hat dieser keine eindeutigen Schalterstellungen, sondern jede Betätigung der Zugschnur schaltet zwischen den beiden möglichen Schaltzuständen um, d.h. vom einen zum anderen weiter, also von ein nach aus nach ein nach aus usw. Am Schalter ist der aktuelle Schaltzustand der Lampe nicht ablesbar, aber man sieht ja die Lampe und deren Schaltzustand.
  3. Wird die Flurbeleuchtung von zwei oder mehreren Stellen aus über Kipp-, Wippen- oder Drehschalter geschaltet (Wechsel- und/oder Kreuzschalter), ist der aktuelle Schaltzustand der Flurbeleuchtung an jedem Schalter nicht ablesbar.
  4. Wechsel- und Kreuzschaltungen sind bei mehr als drei Schaltstellen zu aufwändig. Daher werden z. B. in langen Fluren oder großen Treppenhäusern viele Tastschalter (Klingelknöpfe) mit einem Schaltrelais (Stromstoßrelais) eingesetzt, das wie ein Zugschalter mit vielen Zugschnüren arbeitet: jeder durch einen beliebigen Tastschalter ausgelöste Stromimpuls (Stromstoß) schaltet das Relais um/weiter.
  5. Ein elektrisch betriebener Rollladen (Jalousie, Markise) benötigt eine Bewegungs- oder Richtungssteuerung. Der Rollladenmotor ist entwerder an oder aus und das entweder in die eine oder die andere Richtung; zur Richtungsänderung muss er umgepolt werden. Das erledigt immer eine an den Motor angebaute Steuerelektrik mit automatischem Stopp, wenn der Rollladen eine der Endlagen offen oder geschlossen erreicht hat. Ein Rollladen wird also die Bewegungszustände auf (hoch) und ab (zu) und die Lagezustände offen (ganz oben), geschlossen (ganz unten) und angehalten (irgend wo dazwischen) kennen. In der Regel führen dazu an den Motor vier Leiter: Schutzleiter PE, Neutralleiter N und Phase Lauf und Phase Lab. Sind Lauf und Lab spannungslos, dann ist der Rollladen angehalten; führt einer der beiden Spannung, dann bewegt sich der Rollladen in die entsprechende Richtung (falls er nicht bereits in der Endstellung angekommen ist); daher dürfen keinesfalls beide gleichzeitig Spannung führen. Also benötigt man Doppelwippenschalter mit gegenseitiger Verriegelung zur Ansteuerung.
  6. Ein Thermostat besteht im einfachsten Fall aus einem Bimetallschalter, der die Zustände ein (zu kalt) und aus (zu warm) kennt.

Es gibt also klassisch u.a. Ein/Aus-Schalter und Tastschalter; Ein/Aus-Schalter liefern Dauerzustände ab, Tastschalter aber nur kurze Stromimpulse, wie in Bsp. 4 beschrieben. Tastschalter-Relaiskombinationen sind flexibler einsetzbar, brauchen nur einfache Verdrahtung, benötigen aber immer das Relais. Bsp. 3 klappt dagegen nur mit aufwändiger Verdrahtung.

Bei klassischer Verdrahtung könnte man den Schalter als Sensor und die Lampe als Aktor bezeichnen. Bei der Treppenhausbeleuchtung von Bsp. 4 ist das Relais zugleich Sensor und Aktor: auf der Eingangsseite/Sensorseite fühlt es die von den Tastschaltern ausgelösten Stromstöße/Impulse, die es zum Umschalten der Ausgangsseite/Aktorseite veranlasst.

Z-Bus-Schaltungen

Und bei Z-Bus-Schaltungen (und sonstigen Smarthomesteuerungen) werden immer Sender und Empfänger zwischengeschaltet; in diesem Text betrachten wir daher Schalter und Sender zusammenfassend als Sensor und Empfänger und Lampe zusammenfassend als Aktor. Vereinfachend reden wir nur von Sender und Empfänger, setzen also stillschweigend voraus, dass der Sender über einen Taster aktiviert wird und der Empfänger dann einen Verbraucher schaltet.

Eine typische Sender-Empfängerkombination für die Lichtschaltung mittels Z-Bus ist
SE 01-100 (Sender mit Tasteingang) + EM 02-100 (Empfänger mit Schließer).
Bei jeder Betätigung sendet der Sender den Befehl um und der Empfänger schaltet die Lampe um. Der Empfänger rea­giert aber auch auf die direkten/zentralen Befehle ein und aus.

Da z.B. Standard-Thermostate wie Ein/Ausschalter wirken, gibt es auch Sender, die nicht auf Tastsignale reagieren, son­dern auf Schaltzustände.

Zentralbefehle

In der Hausautomations-Literatur werden oft Zentralbefehle erwähnt. Für die gibt es keine klassische Entsprechung. Auch die Z-Bus-Dokumentation kennt Zentralbefehle neben den Einzel-Befehlen (s.w.u.: Befehlstelegramm).

Für folgende Beispiele sind Zentralbefehle erfunden worden:
 - Panikschaltung: alle Rollläden hoch und alle Lampen an und Sirene an.
 - Schlechtwetterschaltung: Alle Jalousien hoch und alle Markisen rein.
 - Sonnenschaltung: Alle Jalousien hoch/runter (z.B. abhängig von der Einstrahlungsstärke).
usw.

Stellen wir uns vor, an einem Sommertag sind einige Jalousien teils herunter gelassen und einige Markisen ausgefahren. Ein Sturm zieht auf, die Jalousien müssen schnell hoch und die Markisen müssen schnell rein; also rennt man los. Da wäre ein Zentralbefehl "Schlechtwetter" schön, also ein Schalter, der die Schlechtwetteraktionen mit einem Tastendruck anstößt.

Der Einzel-Befehl um reicht dafür natürlich nicht aus, denn wenn alle Jalousien/Markisen nur umschalten, dann fahren je nach Vorgeschichte einige ab/raus, andere auf/rein, aber nicht alle auf/rein. Daher werden Zentralbefehle wie auf/rein benötigt und die müssen (zentral) an Gruppen von Empfängern gesendet werden.

Natürlich können Einzelbefehle auch an mehrere Empfänger gesendet werden und Zentralbefehle an einzelne Empfänger.

Z-Bus-Befehlstelegramm

Das Z-Bus-Befehlstelegramm/Datentelegramm eines Senders besteht immer aus der Empfänger-Adresse und dem Befehlswort: die Empfänger-Adresse ist eine Nummer aus dem Bereich von 1 bis 81 (1 bis 243) und das Befehlswort ist ein Wert (eine Nummer aus dem Bereich von 0 bis 255). Zum leichteren Verständnis gibt man den Befehlsworten sprechende Namen, wie auf, ab, ein, aus, um oder weiter, usw. Gesendet werden aber immer Nummern (und keine Buchstaben!):

WertBedeutung
0umschalten/weiterschalten
3ein/auf
12aus/ab
15stopp
48auf oder stopp (= auf&stopp)
192ab oder stopp (= ab&stopp)

Die Einzel-Befehle auf oder stopp und ab oder stopp entsprechen dem Befehl um, aber eben für die beiden Richtungen. Die Werte müssen im programmgestützen Z-Bus-Betrieb verwendet werden, nicht die Namen/Bedeutungen.

Kollsisionslogik

Es ist eine grundlegende Eigenheit von Bus-Systemen, dass alle Bus-Teilnehmer senden können und das ggf. auch gleichzeitig. Bei echter Datenübertragung in der EDV sind deshalb sehr aufwändige Kollisionsvermeidungsalgorithmen im Einsatz.

Auf dem Z-Bus werden Kollisionen nicht kontrolliert mit der Folge, dass, wenn z.B. in zwei Räumen auf Millisekunden genau gleichzeitig ein Lichttaster betätigt wird, die beiden Befehlstelegramme sich überlagern und gegenseitig zerstören, also keine der beiden Lampen geschaltet wird.

Das ist zwar sogar in einem großen Haus sehr unwahrscheinlich und beim Licht auch kein Problem, man schaltet eben nochmals. Aber z.B. ein Heizungsthermostat schaltet unbemerkt und bei einer Kollision ggf. gar nicht. Um das zu vermeiden, gibt es spezille Zentralsender für Thermostate (SE 01-350, usw.), die das Befehlstelegramm dreimal kurz hintereinander wiederholen.

Geräteliste 2017

Die hier aufgeführten Daten dienen nur der Übersicht, sie sind den Datenblättern der einzelnen Geräte entnommen. Alle Datenblätter sind auf der Firmenhomepage aufrufbar, im Zweifelsfall und für weitere Details ist dort nachzusehen.

Die in den Datenblättern bei den Befehlen angegebenen Ziffern stellen nicht die Befehlswerte dar, sondern allenfalls Ordnungsnummern. In der vorliegenden Tabelle sind die für dem Programmbetrieb nötigen Befehlswerte aufgeführt.

GerätenameTyp/Aufgabe BeschreibungBefehlswerte
Sender
SE 01-100Sender mit Tasteingang Zum Umschalten von Verbrauchern wie z.B. Licht 0 - um
SE 01-200Zentralsender mit 2 Tasteingängen Zum zentralen Schalten von Verbrauchern (Ein/Aus) und Jalousien (Auf/Ab) in einen definierten Zustand 3 - ein/auf
12 - aus/ab
SE 01-201Zentralsender mit Schalteingang Der am Kontakt anliegende Zustand (Ein/Aus) wird an den Verbraucher übertragen 3 - ein
12 - aus
SE 01-202Zentralsender mit 3 Tasteingängen Zum zentralen Schalten von Jalousien (Auf/Ab/Stop) und Dimmen (Ein/Aus/Automatik) in einen definierten Zustand. 3 - ein/auf
12 - aus/ab
15 - Automatik/stopp
SE 01-250Sender mit 2 Tasteingängen Zum Schalten von Jalousien 48 - auf oder stop
192 - ab oder stop
SE 01-251Sender mit Schalteingang Zum Dimmen (Dimmen/Umschalten) von Verbrauchern wie z.B. Lampen. Der am Kontakt anliegende Zustand wird an den Verbraucher übertragen 48 - Dimmen start
192 - Dimmen stopp
SE 01-300Sender mit Tasteingang und
Netzreaktivierung
Zum Umschalten eines Verbrauchers, z.B. zum Ab-und Wiedereinschalten eines Stromkreises. Aus dem netzspannungsfreien Stromkreis heraus kann die Phase wieder eingeschaltet werden 0 - um
SE 01-350Zentralsender mit Schalteingang und
Wiederholung
Der am Kontakt anliegende Zustand wird mehrfach übertragen, gezieltes Schalten wird somit sichergestellt. 3 -ein
12 - aus
SE 01-351Zentralsender mit 2 Tasteingängen
und Wiederholung
Das an den Eingängen getastete Signal wird mehrfach übertragen, gezieltes Schalten wird somit sichergestellt. 3 - ein/auf
12 - aus/ab
SE 01-352Zentralsender mit 230V-Eingang und
Wiederholung
Der am 230V-Eingang anliegende Zustand wird mehrfach übertragen, gezieltes Schalten wird somit sichergestellt 3 - ein
12 - aus
SE 01-400Sender mit Tasteingang und Statusanzeige Zum Umschalten von Verbrauchern. Der vom Empfänger rückgemeldete Status kann mit einer Glimmlampe angezeigt werden. 0 - um
Rückmeldung für
Glimmlampe
SE 01-500Dreifachsender mit Tasteingängen Drei Taster für drei verschiedene Verbraucher. Für drei aufeinander folgende Adressen eines Adressblockes. 0 - um
SE 01-600Sender mit Tasteingang und
Netzreaktivierung NFA
Zum Umschalten von Verbrauchern wie z.B. Licht. Beim Ausschalten trennt der Netz-Feld-Abschaltautomat den Stromkreis vom Netz. Beim Einschalten werden wieder 230V~ angelegt. Gleichzeitig wird der zugehörige Empfänger eingeschaltet. 0 - um
Empfänger mit Schaltfunktion
EM 02-100Empfänger mit Schließer Schaltet einen Verbraucher. 0 - um
3 - ein
12- aus
EM 02-300Empfänger mit Wechsler Schaltet einen Verbraucher. 0 - um
3 - ein
12- aus
EM 03-500Empfänger mit Schließer für 16A Schaltet einen starken Verbraucher 0 - um
3 - ein
12 - aus
EM 03-600Empfänger mit Schließer für 16A, bistabil Schaltet einen starken Verbraucher. Nach einem Stromausfall liegt am Ausgang wieder der ursprünglicheZustand an. 0 - um
3 - ein
12 - aus
Empfänger mit Schaltfunktion und Rückmeldung
EM 02-350Empfänger mit Schließer und Rückmeldung Schaltet einen Verbraucher und meldet dessen Zustand über den Bus zurück. 0 - um
3 - ein
12 - aus
EM 02-355Empfänger mit Wechsler und Rückmeldung Schaltet einen Verbraucher und meldet dessen Zustand über den Bus zurück. 0 - um
3 - ein
12 - aus
Empfänger mit Bewegungsfunktion
EM 03-100s. Fußnote
EM 03-101Empfänger für Bewegung Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 03-101 GEmpfänger für Bewegung, Gleichstrom-
motor
Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 03-150s. Fußnote
EM 03-151Empfänger für Bewegung, doppelt Zwei parallele Relais pro Richtung, zum gleichzeitigen Bewegen von z.B. zwei Jalousien. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 03-201Empfänger für Bewegung, Zeitabschaltung Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. Mit Zeitabschaltung. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 03-251Empfänger für Bewegung, Zeitabschaltung, doppelt Zwei parallele Relais pro Richtung, zum gleichzeitigen Bewegen von z.B. zwei Jalousien. Mit Zeitabschaltung. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
Gruppenempfänger mit Bewegungsfunktion
EM 04-101Gruppenempfänger für Bewegung Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 04-101 S01Empfänger für Bewegung, Gleichstrom-
motor
Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. Für Gleichspannungsmotoren. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 04-151Gruppenempfänger für Bewegung, doppelt Zwei parallele Relais pro Richtung, zum gleichzeitigen Bewegen von z.B. zwei Jalousien. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 04-201Gruppenempfänger für Bewegung, Zeitabschaltung Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. Mit Zeitabschaltung. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 04-251Gruppenempfänger für Bewegung, Zeitabschaltung, doppelt Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. Mit Zeitabschaltung. 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
192 - ab oder stopp
EM 04-301Gruppenempfänger für Bewegung, Zeitabschaltung, Verriegelung Ein Relais pro Richtung, zum Bewegen von z.B. einer Jalousie. Mit Zeitabschaltung. Mit Verriegelung 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
48 - Verriegeln
192 - ab oder stopp
192 - Entriegeln
EM 04-351Gruppenempfänger für Bewegung, Zeitabschaltung, Verriegelung, doppelt Zwei parallele Relais pro Richtung, zum gleichzeitigen Bewegen von z.B. zwei Jalousien. Mit Zeitabschaltung. Mit Verriegelung 3 - auf
12 - ab
15 - stopp

48 - auf oder stop
48 - Verriegeln
192 - ab oder stopp
192 - Entriegeln
EM 04-500Gruppenempfänger mit Schließer für 16A Zur Einzel- Gruppen- und Zentralschaltung eines Verbrauchers 0 - um
3 - ein
12- aus
Empfänger mit Dimmfunktion
DI 05-300Dimmer für Phasananschnitt -abschnitt Dimmt einen Verbraucher bis 300W. 0 - um
3 - ein
12 - aus
15 - Automatik

48 - Dimmen start
192 - Dimmen stopp
DI 05-500Dimmer für 0-10V Schnittstelle Dimmt externe Verbraucher über die 0-10V Schnittstelle 0 - um
3 - ein
12 - aus

48 - Dimmen start
192 - Dimmen stopp
DI 05-500 S01Dimmer für 0-10V Schnittstelle, Lichtwert Dimmt externe Verbraucher über die 0-10V Schnittstelle. Lichtwert-Automatik zuschaltbar. 0 - um
3 - ein
12 - aus
15 - Automatik

48 - Dimmen start
192 - Dimmen stopp
Wetterstationen
SE 07-100 DWetterstation Wetterstation für Wind, Sonne/Temperatur, 2 Taster/Schaltuhr 3 - auf
12 - ab
SE 07-300 DWetterstation mit Regenmesseingang Wetterstation für Wind, Sonne/Temperatur, 2 Taster/Schaltuhr, Regen 3 - auf
12 - ab
Bus-Steuerung
ST 10-100 DLogiksteuerung mit Gruppenfunktion Empfängt die Steuerung einen Befehl auf einer vordefinierten Adresse, so leitet sie diesen an eine Gruppe von Adressen um.
ST 30-200Bus/Netzwerk-Interface Mit Hilfe des Bus/Netzerk-Interface besteht die Möglichkeit, mit PC, Tablet oder Phone sämtliche Abläufe im Gebäude zu überwachen, zu steuern und sogar vollautomatisch zu organisieren. Das Interface wird ganz einfach zwischen dem vorhandene Z-Bus-System und dem Netzwerk angeschlossen.
Netz-Basis/Unterstüzung
LV 08-100 DLinienkoppler Der Linienkoppler arbeitet Datentelegramme auf, die wegen der Leitungslänge im Grenzbereich der Erkennbarkeit liegen. Er muss nach 500 Leitungsmetern angebracht werden und kann beliebig oft hintereinander eingesetzt werden.
BU 06-200 DBuswiderstand Der Buswiderstand muss ein Mal als Abschluss in jede Z-Bus Linie geschaltet werden. Er dämpft das Einkoppeln von Störungen auf die Busleitung.

Fußnoten zur Tabelle

Die "alten" Rollladenempfänger (EM 03-100, EM 03-150, usw.) kannten die Befehle 48 und 192 noch nicht. Daher mussten Rollläden früher über Zentralsender (SE 01-200, usw.) mittels der Zentralbefehle 3 und 12 gesteuert werden, die dann aber wie der Einzelbefehl 0 wirkten. D.h. mehrfaches Senden von 3 startete und stoppte abwechselnd den Rollladen in der Aufwärtsbewegung und mehrfaches Senden von 12 entsprechend in der Abwärtsbewegung. Der "Missbrauch" dieser Zentralbefehle stört den Systematiker.

Daher wurde das Sendersortiment um die Typen SE 01-250 usw. ergänzt und das Empfängersortiment um die Typen EM 03-101, EM 03-151. Das hat zur Folge, dass die neuen Empfänger von den alten Sendern nicht mehr gestoppt werden können, da nach "Norm" 3 und 12 keine Stoppbefehle sind.

Wenn man Rollläden in Endstellungen offen und geschlossen fährt, dann schaltet der rollladeneigene Endschalter den Rollladenmotor ab, das Empfängerrelais bleibt aber unter Strom, was eigentlich umproblematisch ist. Trotzdem wurden die Typen EM 03-201 und EM 03-151 mit Zeitabschaltung entwickelt, die nach 2 Minuten das/die Relais stromlos schalten. Das setzt aber voraus, dass der Rollladen keine 2 Minuten für eine volle Fahrt brauchen darf.



Dietrich Tilp  |  08.2017  |  Flag Counter  |  sämtliche Z-Bus-Bilder mit freundlicher Genehmigung von Fa. Zimmermann Bustechnologie Tuttlingen