Digitale Regelung und Steuerung in der Versorgungstechnik (DDC - GA)

Die Gebäudeautomation (GA) ist heute nicht mehr denkbar ohne die digitale Regelungs- und Steuerungstechnik (DDC). Sie umschließt sowohl Steuerung und Regelung in der Feldebene als auch die übergeordnete Gebäudeleittechnik (GLT).

Im englischen Sprachraum wird “control” allgemein als übergeordneter Begriff für die planmäßige Beeinflussung von automatisierten Prozessen verstanden, beinhaltet also „Steuern“ und „Regeln“. Hingegen werden in DIN 19 226 die Begriffe Steuern und Regeln streng voneinander unterschieden. Steuern ist danach folgendermaßen definiert: „Das Steuern ist der Vorgang in einem System, bei dem eine oder mehrere Größen als Eingangsgrößen andere Größen als Ausgangsgrößen aufgrund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen. Kennzeichen für das Steuern ist der offene Wirkungsablauf über das einzelne Übertragungsglied oder die Steuerkette“. Demnach erfolgt — im Gegensatz zur Regelung — keine Überprüfung des Ergebnisses des in den Prozeß erfolgten Eingriffs.

In der Meß-, Regelungs- und Steuerungstechnik werden heute immer mehr analoge Rechenelemente durch Mikrorechner ersetzt. Der wesentliche Vorteil von Digitalrechnern ist die freie Programmierbarkeit. Das bedeutet, daß die Reihenfolge und die Art der vom Computer auszuführenden Anweisungen im Speicher abgelegt werden und nicht fest verdrahtet sind. Solche Rechner können bei gleicher Hardware (den Bauteilen) je nach den gespeicherten Programmen (Software) völlig unterschiedliche Aufgaben ausführen. Die Software ist also gleich wichtig wie die Hardware und kann am Gesamtsystem mit größeren Kosten beteiligt sein.

Ein Regelkreis [1] entsprechend Bild 4–1 ist in konventioneller Technik so ausgeführt, daß ein Meßfühler die Regelgröße x erfaßt und der Regeleinrichtung zuführt, die die Regelalgorithmen

und Parameter wie P-Bereich, Nachstellzeit bei PI-Regelung, Sollwert etc. beinhaltet. Die sich ergebende Stellgröße y steht als Ausgangsgröße bei elektronischen Reglern z. B. in Form eines Signals 0 – 10 V oder bei pneumatischen Reglern als Einheitssignal 0,2 – 1 bar zur Verfügung. Dieses Signal wird dann an den Stellantrieb angeschlossen und verstellt damit die Regelgröße im Sinne einer Anpassung an die Stellgröße, wie die DIN 19226 [2] es vorschreibt. Ersetzt man den konventionellen Regler durch einen Rechner, so sind jedoch weitere Geräte bzw. Module erforderlich, wie im folgenden Abschnitt gezeigt wird.

Im Kapitel 2 wurde beschrieben, wie sich die Funktionen einer Steuerung sowohl mit Schützen und Relais als auch mit elektronischen Elementen (Dioden, Transistoren, logischen Schaltkreisen) realisieren lassen.

Zwischen datenverarbeitenden Geräten ist die Kommunikation abhängig von dem zu erwartenden Datendurchsatz, der Entfernung der Geräte und den Möglichkeiten im Nah-und Fernbereich, mehrere Geräte im Netzverbund betreiben zu können.

Der Umfang und die Komplexität der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) hat in den vergangenen Jahren erheblich zugenommen. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Bürogebäude, Krankenhäuser, Rechenzentren, Einkaufszentren und vergleichbaren Liegenschaften. Die Anforderungen an die zugehörigen Automatisierungseinrichtungen sind dabei erheblich gewachsen, weil zum einen die Anforderungen an die Anpassung der Versorgungseinrichtungen — beispielsweise Anlagen für die Raumklimatisierung — an die besondere Nutzungssituation des Gebäudes gestiegen sind und zum anderen der wirtschaftliche Betrieb solcher Anlagen eine zentrale Beobachtung und Bedienung erfordert, und damit die zentrale Erfassung der wesentlichen Anlagen-Informationen.

In diesem Kapitel werden die Regelungsstrategien für einige Anlagenbeispiele diskutiert, die erst durch die DDC-Technik möglich geworden sind. Es wird jedoch darauf verzichtet, jeweils das DDC-Programm mit zu integrieren, da dies systemspezifisch ist. Die Strategien werden in allgemeingültiger Form ausführlich erläutert, z. B. in Form durch Programmablaufpläne oder Funktionspläne.