Die Zukunft steckt im Detail

LIN-Bus-Kommunikation ermöglicht intelligente Heizkonzepte

Kommunikationsfähige „Smart Heating“-Heizgeräte brauchen digitale Daten von ihren integrierten Komponenten. Hierzu zählen nicht nur Sensoren, sondern auch Gebläse und Umwälzpumpen. Gerade aber die Kommunikation innerhalb von Heizgeräten muss kostengünstig, schlank und sicher vor Störeinflüssen sein. Analoge Signale sind dabei ebenso wie komplexe Bussysteme ungeeignet.

Grafik: LIN-Bus-Konzept interne Bus-Kommunikation.
Quelle: Rolf-W. Senczek / VDMA
LIN-Bus-Konzept zur internen Bus-Kommunikation.

Schon Anfang der 1990er-Jahre nutzte man in den ersten Gas-Brennwertgeräten eine in Holland entwickelte digitale PWM-Ansteuerung von Aktuatoren. Später wurde diese Einweg-Kommunikation zwischen Gasgeräteregler und geregelten Umwälzpumpen zum Standard in Brennwertthermen, um deren Förderleistung an den Betriebszustand der Verbrennung optimal anzupassen. So sollte einerseits schnell eine optimale Betriebstemperatur in der Brennkammer erreicht werden, andererseits sollte auch bei wechselnden Lastzuständen Kondensation gewährleistet und keine Überhitzung zugelassen werden. Später wurde diese Einweg-PWM-Steuerung im VDMA-Einheitsblatt 24224 „Nassläufer-Umwälzpumpen – Spezifikation von PWM Ansteuerungssignalen“ spezifiziert [1]. Die PWM-Ansteuerung bot eine störungsarme und kostengünstige Lösung dar und hat sich in Millionen von Geräten durchaus bewährt.

Recht schnell kam aber der Wunsch auf, Daten von der Pumpe, wie zum Beispiel Leistung oder Förderstrom, bzw. deren Betriebszustände auch zurückzumelden. Die bidirektionale PWM-Datenkommunikation erfüllte diese Grundanforderungen – allerdings war es nur möglich, jeweils einen Betriebswert kontinuierlich zurückzumelden und nicht wie bei einer seriellen Bus-Kommunikation verschiedene quasi gleichzeitig.

Zu diesem Zweck kam der VDMA-Arbeitskreis „Umwälzpumpen“ bereits Mitte der 1990er-Jahre mit Unterstützung namhafter Kesselhersteller auf den Gedanken, ein einfaches Bus-Kommunikationssystem auf Basis des M-Bus zu spezifizieren. Allerdings scheiterte dieses Unterfangen und wurde seither lediglich von einem Kesselhersteller als KM-Bus verwendet. Die Ansätze flossen später in das VDMA-Einheitsblatt 24222 „Flüssigkeitspumpen – Heizungspumpen – Datenpunkte für Feldbussysteme“ ein [2].

In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden immer wieder verschiedene Feldbussysteme (EIB, EHS, LON, BATI, Profi, V, KNX, CAN, MOD etc.) diskutiert. Allerdings erreichte keine der Lösungen innerhalb der Geräte eine nennenswerte Akzeptanz, da sie meist nicht schlank und damit kostengünstig genug waren [3].

LIN – Local Interconnect Network

Zuletzt kristallisierte sich aber eine Variante heraus, die von verschiedenen Marktbegleitern unterstützt wird. Die Automobilbranche hat LIN (Local Interconnect Network – ISO 17987-3) für die kostenoptimierte, fahrzeugintegrierte Kommunikation entwickelt und es gilt dort seit mehr als zwei Jahrzehnten als etablierter Standard. LIN ist standardisiert und damit ist die Kommunikationskompatibilität mit Drittkomponenten gewährleistet. Das serielle Feldbussystem vernetzt in einem Verbund Sensoren und Aktoren mit deren Steuerungsgeräten [4].

Auf dieser Basis arbeitete eine VDMA-Arbeitsgruppe im Arbeitskreis „Heizungsumwälzpumpen“ an der Spezifikation eines geräteintegrierten Umwälzpumpen-Kommunikationsprofils auf Basis des LIN-Busses. Im VDMA-Einheitsblatt 24226 „LIN-Profil für integrierte Heizungsumwälzpumpen“ [5], das zurzeit in der Kommentierungsphase ist, wird zunächst die Kommunikation zwischen Gerätesteuerung und integrierten Umwälzpumpen definiert. Die Arbeitsgruppe erwartet aber, dass sich bald Hersteller von Heizgeräten, Feuerungsautomaten, Regelungen, Sensoren, Ventilen und Gebläsen anschließen und einen geräteinternen Kommunikationsstandard schaffen. Es gibt bereits einige vielversprechende Umsetzungen in Gasheizgeräten und Anschlussgruppen. Die großen Umwälzpumpenhersteller sind in ihren OEM-Produkten ebenso in der Umsetzungsphase wie ein namhafter Gebläsehersteller.

Wohlgemerkt: Dieses Kommunikationssystem ist nicht konzipiert für die Anbindung an die Gebäudeleittechnik (GLT) oder externe „Smart Heating“- bzw. „Smart Home“-Komponenten oder das IoT (Internet of Things). Diese Aufgabe bleibt der Heizungssteuerung oder dem Heizgerät vorbehalten. Dennoch sind die intern übertragenen Daten auch für diese externe Kommunikation erforderlich, um eine optimale Überwachung und Steuerung zu gewährleisten. Externe Stand-alone-Umwälzpumpen sind daher auch nicht im Fokus dieser Aktivitäten und werden wohl in Zukunft nur begrenzt mit LIN-Bus ausgestattet werden.

Dienstag, 23.03.2021

Von Rolf-Werner Senczek
Global Application Manager HVAC OEM, Grundfos Operations A/S
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