Design, Implementierung und Evaluierung einer Powerline-Vernetzung für verteilte SystemeDesign, Implementation and Evaluation of a Powerline Network for Distributed Systems

Einleitung

Im Bereich der Heimautomatisierung ist der KNX-Standard relativ weit verbreitet: Es gibt zahlreiche Sensoren (Taster, Temperatursensoren, …), Aktoren (Relais, Dimmer, …) und kombinierte Geräte (Raumtemperaturregler, …) von vielen verschiedenen Herstellern, die alle miteinander kompatibel sind. Üblicherweise erfolgt die Datenübertragung über einen Twisted-Pair-Bus; dafür ist jedoch eine separate Kommunikationsleitung zu den beteiligten Geräten nötig.

In bestehenden Gebäuden oder Wohnungen gibt es meist nur eine konventionelle Stromverkabelung – hier ist das Nachrüsten einer gesonderten Kommunikationsleitung aufwändig und teuer. Für diesen Fall bietet sich die Vernetzung über Powerline – also die Kommunikation über die vorhandene Stromleitung – an. Der KNX-Standard definiert dafür eine relative einfache Kommunikation nach „PL110“, welche eine Datenrate von 1200 Baud erlaubt. Für normale Steuerungsaufgaben ist diese geringe Datenrate in der Regel völlig ausreichend; die geringe Komplexität erlaubt dafür eine relativ einfache Implementierung mit einem Mikrocontroller.

Als Anwendungsfall soll die Fernsteuerung einer Heizungs-(Zirkulations)-Pumpe dienen. Diese Pumpe ist über das 230-Volt-Netz angeschlossen und soll zusätzlich über einen lokalen Temperatursensor verfügen. Im angedachten Anwendungsfall soll an anderer Stelle (bspw. im Bad) ebenfalls ein weiterer Temperatursensor installiert sein. Die Kommunikation soll über KNX, bzw. die zu implementierende KNX-Powerline-Schnittstelle.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es also, eine KNX-kompatible Powerline-Kommunikation in Hardware und Software aufzubauen. Auf der Hardware-Seite sollte dazu ein Atmel ATMega Mikrocontroller zum Einsatz kommen. Die Software ist möglichst modular aufzubauen und gut zu dokumentieren. Die Implementierung soll standardkonform erfolgen, sodass eine Interoperabilität mit anderen KNX-Powerline-Komponenten gewährleistet ist.

Die implementierte Lösung ist in Hinblick auf die Funktionalität, Kompatibilität und Leistungsfähigkeit zu evaluieren.