Bus- und Funk- System mit Video, Steuerung SIMATIC S5 & Co
Ausgangslage
Unser Kunde ist Betreiber einer Mühle mit diversen Werkstätten. Zur Anlage gehören die Gebäude Wehrhaus, Mühle, Büro und Wohnhaus. Die Gebäude sind auf einem weitläufigen Areal verteilt, so sind das Wehrhaus und die Mühle ca. 110 Meter voneinander entfernt.
Im Wehrhaus sorgt eine Simatic S5-100U für die Steuerung der Wehranlage, so dass ein optimaler Wasserdruck für die Turbine anliegt.
Bild: SIMATIC S5-100U
Zielsetzung
Es soll eine Melde-, Schalt- und Überwachungseinrichtung, die mit Kameras und Bildschirmen die Firma des Kunden gegen Einbruch und Vandalismus schützt, errichtet werden. Hierbei sind die vorhandenen Systeme wie Alarmanlage und SIMATIC S5 zu integrieren. Alle systemrelevanten Meldungen und Informationen sollen per Handy bereitgestellt werden.
Hierzu gehören z.B. der Status der Alarmanlage und der Zustand der SIEMATIC S5. Des Weiteren ist bei Stromausfall eine entsprechende Push-Meldung und eine E-Mail auf dedizierte Handys zur realisieren.
Umsetzung
Die Umsetzung erfolgte im Kern mit den Homematic - Produkten CCU2, Wired RS485 LAN-Gateway, IO-Modul, LAN-Gateway und weiteren Bus- und Funk - Systeme.
Mit dem Homematic Wired-Bussystem RS 485 wurde die Anbindung an die SIMATIC S5 - Steuerung im Wehrhaus realisiert. Hierbei werden die Systemzustände der SPS ausgelesen und in der CCU2 entsprechend verarbeitet. Zur Umsetzung wurde ein Spannungswandler gebaut, der durch Vorwiderstände den SPS-Spannungspegel auf max. 10 Volt für das Wired RS 485 I/O Module 12/14 begrenzt.
BILD: Verbaute Bus-Komponenten im Wehrhaus
Die Alarmierung bei Störungen erfolgt über die CCU2 per Handy und Push-Nachricht. Des Weiteren ist die Video-Überwachung integriert, so dass über Trigger aus der CCU2 Bilder von der Anlag, z.B. Schaltschrank und Wehranlage, auf das Endgerät (z.B. Handy) gesendet werden.
Um das Wehrsystem bei einer Störung wieder in den Betriebszustand zu bringen, wurde über das I/O Modul die SPS-Reset - Funktion auf dem Handy zu Verfügung gestellt.
Darüber hinaus werden in der Mühle weitere Systemzustände der vorhandenen Alarmanlage und der Turbine abgegriffen. Die Turbine kann im Falle eines Stromausfalls per Handy reaktiviert werden. Auch hier wurden Aktoren und Kontaktschnittstellen von Homematic verbaut. Die Meldung des Stromausfalles erfolgt über einen Raspberry PI 3, der mit Switch und Router an einer USV angeschlossen ist und Push und E-Mail-Nachrichten versendet.
Video-Überwachung
Die Video-Überwachung erfolgt über hochauflösende Kameras, die auf mehrere Monitore dargestellt werden. Hierbei können pro Monitor bis zu 4 Kameras parallel angezeigt werden. Die Datenübertragung läuft komplett auf IP-Basis. Zur Darstellung an den Monitoren wurden Raspberry PI 3 - Systeme so konfiguriert, dass jede Kamera an jedem beliebigen Bildschirm dargestellt werden kann.
Die Herausforderung
Die Herausforderung dieser Aufgabe war vor allem die Weitläufigkeit der Anlage, insbesondere die Entfernung zwischen Mühle und Wehrhaus, auf der keine Datenleitung vorhanden ist, war zu bewältigen.
Da das Homematic RS 485 I/O Module in der Lage ist Spannungspegel zu messen und Relais-Funktionen ausführen kann, fiel schnell die Entscheidung, das Wehrhaus mit den Wired-Komponenten von Homematic anzubinden.
Ein zusätzliches LAN-Gateway zur Funk-Ausleuchtung der Mühle und der Werkstatt ermöglicht, dass die Turbine und die Alarmanalage integriert sind und weitere Funktionen (z.B. die Lichtsteuerung auf dem Gelände) zur Verfügung stehen.
Für die Video-Übertragung wurde eine stabile und flexible Lösung zur Darstellung von bis zu 4 Videostreams an einem Bildschirm gesucht. Letztendlich wurde für diese Aufgabenstellung ein neues Produkt auf Basis von Raspberry PI 3 entwickelt, das sich sehr bewährt hat und dass wir gerne bei weiteren Kunden zum Einsatz bringen werden.
Zusammenfassung
Das anspruchsvolle Projekt hat imposant die Leistungsfähigkeit der Homematic-Komponenten bewiesen und uns als Systempartner der eQ-3 darin bestärkt, weitere anspruchsvolle Projekte mit Homematic umzusetzen.
Großer Dank geht an unserem Kunden, der uns bei der Realisierung tatkräftig unterstützt hat.
September 2016
