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Hausautomation für intelligente und energieeffiziente Gebäude mit LCN

Local Control Network zur Hausautomation

Basiswissen Haussteuerung

Mit dem Local Control Network (LCN) können praktisch alle Funktionen eines Gebäudes automatisiert werden. Das modular erweiterbare LCN-System ermöglicht es, manuelle Befehle mit automatischen Funktionen zu verknüpfen. Es ist auch möglich, LCN in kleinen Schritten zu installieren. Von der Beleuchtung über die Heiz-und Klimatechnik bis zu den sicherheitstechnischen Einrichtungen können Sie mit LCN nahezu alle Funktionen in Ihrem Haus automatisieren und später weitere Funktionen verknüpfen.

So lässt sich ein Objekt nicht nur gewerkeübergreifend steuern und regeln, sondern durch effiziente Steuerung auch Energie sparen.

LCN benötigt für die Datenübertragung eine zusätzliche Ader im konventionellen Installationsnetz. Die Datenader kann der Installateur ohne zusätzliche Regeln handhaben wie eine gewöhnliche Phase, da LCN die VDE-Regeln erfüllt. Da kein zusätzliches Leitungsnetz verlegt werden muss, bleiben die Kosten für die Installation vergleichsweise gering. 

LCN arbeitet mit bis zu 10.000 Telegrammen pro Sekunde und einem 4-stufigen Quittungs- und Meldewesen.

Eine LCN-Installation benötigt keine Infrastruktur wie z.B. Netzteile oder Drosseln. Ein Busmodul bietet umfangreiche Funktionalität, ab zwei Busmodulen entsteht ein funktionsfähiger Bus. Dank eigener „Intelligenz“ können sie selbstständig Befehle senden und empfangen, Sensoren auswerten, Aktoren steuern und den Datenaustausch untereinander regeln. Ein Zentralrechner wird dabei nicht benötigt.

Für die individuelle Konfiguration der LCN-Busmodule steht die LCN-Programmiersoftware LCN-PRO zur Verfügung. So ist es möglicht, Projekte im Büro zu gestalten und später vor Ort zu übertragen. Die Software kann aber auch direkt an die Anlage angeschlossen werden (auch über das Internet) und überträgt alle Änderungen in Sekundenbruchteilen direkt in die LCN-Module. Eine bereits konfigurierte LCN-Installation lässt sich jederzeit auslesen und komfortabel anpassen.

Mit LCN-GVS steht ein globales Visualisierungssystem zur Verfügung, das auf einem MS-Windows-Server eingerichtet wird und beliebig viele LCN-Anlagen visualisieren kann. Einrichtung, Administration und Bedienung erfolgen über eine Browser-Anwendung am Internet-Arbeitsplatz oder mit dem Smartphone.

Mit dem Visualisierungssystem lassen sich auf einen Blick die Zustände im Gebäude erfassen. So kann entweder mobil oder stationär in die Steuerung der Gebäudefunktionen mit LCN eingegriffen werden. Alle programmierten Steuerungen der LCN-Anlage lassen sich so zu einer benutzerfreundlichen Oberfläche zusammenfassen.

Das Globale-Visualisierungs-System regelt den Zugang und die Rechte zum LCN-Bus und verwaltet die grafische Darstellung einer LCN-Anlage. Darüber hinaus können mit LCN-GVS alle Funktionen eines Gebäudes manuell gesteuert werden, in Echtzeit und ohne vor Ort zu sein. Mit der integrierten Makrofunktion lassen sich automatisch ablaufende Funktionsabfolgen definieren.

Referenzen des Passivhaus Anbieters CAL CLASSIC HAUS
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Hausbeispiele von CAL CLASSIC HAUS

Systemkomponenten der Hausautomation

Die meisten LCN-Komponenten werden als Unterputz- (UP-) Module für den Einbau in tiefe UP-Dosen oder als Hutschienenmodule angeboten.

Busmodule bilden die Grundlage des LCN-Systems. Sie übernehmen so die Abfrage der Sensoren, die Steuerung von Aktoren und die Kommunikation mit anderen Busteilnehmern. Die Busmodule haben neben eigenen Ausgängen mehrere Steckverbinder für externe Sensoren (Taster, Melder, Fühler) und Erweiterungsmodule wie Relaisbaugruppen und EVGs. Alle Busmodule sind mit einem integrierten Netzteil für 230 V, 110 V oder 24 V (50 Hz/60 Hz) ausgestattet. Alle LCN-Module sind an der Datenader gegen Netzspannung und Pulse bis 2/4kV gesichert, sodass LCN bauseits kein Überspannungsschutz benötigt wird.

Die Standard LCN-Module beherrschen Dimmen, Schalten, Motorsteuerung, Puls-Paket-Steuerung, usw. Zusätzlich verfügt z.B. das LCN-HU über drei 0-10 V Gleichspannungsausgänge zur Steuerung von EVGs, die auch auf DSI oder DALI Ausgabe (ein 0-10 V Ausgang) umgeschaltet werden können. Die gewünschte Funktion ist individuell konfigurierbar.

Sensormodule (z.B. LCN-UPS, -SHS) bieten eine günstige Alternative, wenn 230 V-Ausgänge nicht erforderlich sind. Sie bieten mit ihren 4 simulierten Ausgängen die gleichen Funktionen, jedoch keine elektronischen Leistungsausgänge.

Anschlüsse für Erweiterungen

LCN Busmodule können viele Funktionen gleichzeitig ausführen. Dazu stehen viele Sensoren (z.B. Bewegung, Temperatur,..) und Aktoren (z. B. Relais) zur Verfügung. Die Module haben dazu Steckverbinder:

Bedienelemente und Transponder

LCN bietet eine Vielzahl an Funktionen. Entsprechend groß ist auch die Auswahl an Bedienelementen. Neben den eigenen LCN-Sensortastern, wie auch konventionellen Schaltern und Tastern verschiedener Hersteller, können nahezu alle auf dem Markt erhältlichen Touchscreen- und Visualisierungslösungen in eine LCN-Anlage integriert werden. 

Die Zugangskontrolle mittels Transponder unterstützt den Anwender bei der täglichen Routine, indem sie bei Annäherung an eine Empfangstation ganz von allein eine oder mehrere Funktionen auslöst. Mit nur einem Tastendruck lassen sich beispielsweise alle Fenster und Türen schließen, Rollläden herunterfahren und die Alarmanlage einschalten.

Auch die Transponderschlüssel der meisten Automodelle und diverse Transponderuhren lassen sich für die Steuerung von LCN-Funktionen verwenden. 

Der Kunde kann mit dem Transponderschlüssel seine Autos zum Beispiel Lichtszenen zum Betreten des Grundstücks abrufen, erhält Zutritt zum Gebäude oder eine geöffnete Garage.

Praxisbeispiele in der Haussteuerung

Die Installationsbeispiele stellen einige der am häufigsten gestellten Anforderung an das System dar und können direkt umgesetzt oder als Planungsgrundlage für LCN-Installationen verwendet werden. Die individuelle Ausführung ist objektabhängig und muss mit der Programmiersoftware konfiguriert und parametriert werden. Bitte beachten Sie, dass für den Anschluss verschiedener Taster die entsprechenden Adapterkabel benötigt werden.

Beheizen eines einzelnen Raumes (Energieeffiziente Temperaturregelung der Einzelräume)

Praxisproblem: Der Beratungstermin mit dem Kunden ergibt, dass der Kunde das energetische Level seines Gebäudes senken möchte und dazu primär Heizkosten einsparen will (sowohl in Privathäusern als auch in Büros).  

Anforderung: Die Temperatur innerhalb eines Raumes soll manuell vorgewählt und nur bei Raumnutzung automatisch gehalten werden. Bei geöffnetem Fenster muss der Heizkörper automatisch abgeschaltet werden und nach Schließen des Fensters wieder bis zur vorgewählten Raumtemperatur heizen. Hält sich für längere Zeit niemand mehr im Raum auf, soll die Temperatur automatisch auf einen geringen Erhaltungswert abgesenkt werden. Der Nutzer muss sich nicht mehr sorgen, ob die Heizung aufgedreht ist, wenn der Raum leer ist. LCN übernimmt diese Aufgabe und ermöglicht zusätzlich den manuellen Abruf aller Funktionen. 

Lösung: Da LCN für die Kommunikation nur eine freie Ader im NYM-Kabel benötigt, ist die Installation vergleichsweise einfach. 

Eine Leitung mit der LCN-Datenader darf max. 1.000 m lang sein. Weitere Regeln gibt es nicht: Abstand zur übrigen Installation und Trennstege sind nicht erforderlich. In größeren Anlagen können mit dem Trennverstärker LCN-IS viele 1.000 m-Stränge erzeugt werden. Für größere Entfernungen und zur galvanischen Entkopplung zwischen Gebäuden können Lichtleiterkoppler mit Kunststoff- und Glasfasern eingesetzt werden.

Für die Umsetzung von o.g. Anforderung wird ein dezentral installiertes Busmodul benötigt, an das alle Sensoren, der Stellregler für das Heizungsventil und die zur manuellen Bedienung benötigten Taster angeschlossen werden. 

Über das LCN-Sensortastenfeld lassen sich verschiedene Temperaturen vorwählen. Die aktuelle Raumtemperatur wird dann auf dem Display oder in Form eines Bargraphen dargestellt, sodass der Nutzer die aktuellen Temperaturwerte immer abgleichen kann.

Zutrittskontrolle und Alarmsystem mit Fernzugriff über Visualisierungs-System

Praxisproblem:  Kunde möchte in Abwesenheit, z.B. auch im Urlaub, über ungewöhnliche Bewegungen im Haus und somit über potentielle Einbrecher informiert werden.

Anforderung: Über ein Transpondersystem soll eine Tür entriegelt und so der Gebäudezutritt gewährt werden. Der Türbereich wird bei Annäherung automatisch mittels Präsenzmelder beleuchtet. Um Schutz vor Missbrauch der geöffneten Tür zu ermöglichen, wird ein Türkontakt installiert. Bleibt die Tür über eine bestimmte Dauer geöffnet, kann z. B. mittels dem Visualisierungs System LCN-GVS ein Sicherheits-Service informiert werden. 

Lösung: Das in diesem Fall denkbare Alarmsystem umfasst Glasbruchmelder an den Fenstern, einen Alarmmelder (optisch/akustisch), automatische Gebäudebeleuchtung und z.B. die Möglichkeit, SMS- oder Push-up Meldungen über das LCN-GVS System zu versenden. 

Mit dem Visualisierungs System LCN-GVS lässt sich das gesamte LCN-System mittels browserfähigen Bediengeräten (Smartphones, Tablet PC, Notebook, usw.) fernsteuern, um beispielsweise die Alarmanlage ein- oder auszuschalten, damit z.B, kein Alarm ausgelöst wird, wenn die Nachbarin in der Urlaubszeit die Blumen gießt.

Tageslichtabhänigige Beleuchtung

Praxisproblem: In einem Bürogebäude gibt es dunklere und hellere Räume (Nord- und Südseite), die z.B. auch je nach Sonnenstand in der Praxis mal mehr und mal weniger künstliches Licht benötigen. Der Kunde möchte eine tageslichtabhängige Lichtsteuerung um damit Energie einzusparen. 

Anforderungen: Über einen Lichtsensor wird eine automatische Steuerung der Beleuchtung realisiert. Im Beispiel wird auf dimmbare DALI EVGs zurückgegriffen. Eine manuelle Bedienmöglichkeit zum Steuern der Beleuchtung ist vorgesehen.

Lösung: Die vorhandene Lichtmenge wird über einen Lichtsensor (LCN-GBL) gemessen und durch dimmbare Leuchtstoffröhren bis zum gewünschten Wert ergänzt. Mittels Präsenzmelder (LCN-GBL) wird sichergestellt, dass die automatische Lichtergänzung nur dann ausgeführt wird, wenn der Raum genutzt wird. Eine Zeitfunktion stellt sicher, dass die Beleuchtung auch bei kurzzeitiger Inaktivität der Raumnutzer erhalten bleibt. 

Über einen Taster kann die Beleuchtung manuell gesteuert werden, z. B. für eine Beamer-Projektion, die Raumbeleuchtung auf einen geringen Wert einstellen und für die anschließende Besprechung durch einfache Tasterbetätigung auf einen hohen Wert umschalten.

Urlaubsfunktion - „Haus-ist-alleine-Modus“

Praxisproblem: Der Kunde wünscht sich eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung bei Abwesendheit. Eine zentrale Steuerung der Anwesenheitssimulation soll mittels einer Taste ausgelöst werden. 

Anforderung: Eine programmierte Urlaubsfunktion kann eine Anwesenheit simulieren. Beispielsweise können die Rollläden zu bestimmten Zeiten hochgefahren und abends verschiedene Beleuchtungssituationen geschaltet werden. 

Lösung: Bei einer LCN Installation können alle Module und deren Funktionen logisch verknüpft nacheinander, auch verzögert, durchgeführt werden. Beim zusätzlichen Einsatz der Visualisierungssoftware können mittels vorprogrammierter Makros definierte Steuerungen aufgerufen werden, um so auch eine mobile Bedienung zu realisieren. Zusätzlich lassen sich definierte Funktionen zu einer Paniktaste zusammenlegen. Diese kann mittels normalem Taster oder einem LCN Sensortaster aufgerufen werden. 

Automatische wettergeführte Jalousiesteuerung

Praxisproblem: Eine zentrale und automatische Steuerung der Beschatttungsanlage wird verlangt. Je nach Wetterlage und Sonnenstand soll die Beschattungsanlage die Inneräume verdunkeln.

Anforderung: Mittels Wetterstation kann die Beschattungsanlage automatisch gesteuert werden. Die Wetterstation erfasst Lichtintensität und Wetterdaten, wie Regen oder Wind. Bei starkem Lichteinfall erfolgt eine automatische Verdunkelung. Bei widrigen Wetterverhälnissen wird zum Schutz die Beschattung heraufgefahren. Ein manuelles Eingreifen in die Steuerung für individuelle Lichtverhältnisse soll gegeben sein.

Lösung: Zur Wetterdatenerfassung wird eine LCN-WIH Wetterstation benötigt. Nach Einbindung in das LCN-Bussystem, kann diese als Steuerungsseinheit eingesetzt werden. Die Steuerung der Beschattungsanlage erfolgt über LCN-Relaismodule. Über einen programmierten Taster kann in die automatische Steuerung der Beschattungsanlage manuell eingegriffen werden.

Steuerung von Großprojekten

Der LCN-Segmentbus kommt bei Systemen mit mehr als 250 Modulen zum Einsatz und/oder wenn ein Projekt zur besseren Strukturierung in verschiedene Teilbereiche unterteilt werden soll. So können z.B. die einzelnen Etagen eines Hochhauses als unterschiedliche Segmente definiert werden. Oder einzelne, größere Abteilungen eines Geschäftsgebäudes, wie z.B. die Produktion und die Verwaltung lassen sich zur Optimierung des Datenverkehrs und für eine bessere Übersichtlichkeit in jeweils einzelne Segmente unterteilen. Im Maximalausbau lassen sich bis zu 120 Segmente miteinander über den Segment-Bus verbinden. Dieser wird als CAT5-Datenleitung über die LCN-Segmentkoppler an den LCN-Bus gekoppelt.

Der Segmentbus muss stets als Linie verdrahtet werden. Seine Länge hängt neben der Anzahl installierter Segment-Kopplern auch von der Datenrate auf dem Segmentbus ab. Ähnlich der Modul-ID wird jedes Segment durch eine Segment-ID identifiziert und angesprochen. Ein LCN-System kann daher im Maximalausbau bis zu 30.000 LCN-Module umfassen.

Die Übertragungsgeschwindigkeit auf dem Segmentbus ist mit 1.000–10.000 Telegrammen pro Sekunde um ein Vielfaches größer als die Datenrate innerhalb eines Segmentes mit maximal 100 Telegrammen pro Sekunde. Damit lassen sich mit LCN auch problemlos sehr große Datenmengen verarbeiten.

Für eine Visualisierung (LCN-GVS) ist ein separates, eigenes Segment vorzusehen. Das hat den Vorteil, dass der LCN-GVS die volle LCN-Bus Geschwindigkeit (100 T/Sek.) zur Verfügung steht.

Zentrale Steuerung mehrerer Objekte  

Praxisproblem:  Der Kunde möchte  mehrere getrennte Objekte auf seinem Grundstück steuern und verwalten.

Anforderung: Mittels Lichtleiter kann eine LCN-Installation auch über größere Distanzen, z.B.: zwischen zwei getrennten Gebäuden, ausgeführt werden. Dadurch können beide Installationen zentral gesteuert und verwaltet werden. 

Lösung: Zur Kopplung des LCN-Busses zwischen den unterschiedlichen Verteilungen wird ein Zweidrahtbus mittels Kunststofflichtwellenleiter aufgebaut. Dazu wird in jeder Verteilung ein Lichtleiterkoppler LCN-LLK sowie einer oder mehrere Trennverstärker LCN-IS benötigt.

Mit einem Kunststofflichtwellenleiterkabel können Distanzen bis ca. 100 Meter überwunden werden. Wo größere Distanzen überbrückt werden sollen, dürfen bis max. 15 Lichtleiterkoppler auch als Repeater in Reihe geschaltet werden.

Der LCN-Bus wird in den einzelnen Verteilungen über den Trennverstärker LCN-IS wie gewohnt angekoppelt. Nach jedem LCN-IS darf der LCN-Bus bis zu einer Gesamtlänge von 1.000 Metern verlegt werden, ohne dabei eine bestimmte Struktur wie Linien-, Baum- oder Sternform einzuhalten.

Die Bus-Verbindung über Lichtleiter bis zum Trennverstärker LCN-IS wird als ein zusammenhängender Zweidrahtbus angesehen. Pro LCN-Anlage darf in jedem Fall nicht mehr als ein zusammenhängender Zweidrahtbus aufgebaut werden. Der Kunststofflichtwellenleiter wird dabei als Verlängerung des Kupfer-Zweidrahts betrachtet.

Heiko Sander

Die Chronik der BUS-Technik

1986 Unternehmensgründung von Dipl.-Ing. Eberhard Issendorff Geschäftsschwerpunkt: PC-Hard- und Software-Entwicklung 

1990 Umfirmierung zur ISSENDORFF Mikroelektronik GmbH

1992 Nach nur drei Monaten Entwicklungszeit werden auf der Industriemesse Hannover die erste LCN Prototypen vorgestellt 

1993 LCN ist serienreif, die ersten LCN Module gehen in Produktion

1995 Das erste große LCN Projekt: Mecklenburgische Versicherung

1996 Eine neue Modul-Generation wird eingeführt

1997 Die Visualisierung-Software LCN-W wird ausgeliefert

1998 Eigener Formbau startet: LCN bekommt neue Gehäuse

1999 Das nächste große LCN Projekt: der Main Tower Frankfurt

2001 Die Programmiersoftware LCN-PRO wird ausgeliefert

2002 Neues Firmengebäude in Rethen (Werk II). 10 Jahre LCN!

2003 Neue LCN Modul-Generation: neuer Prozessor, doppelte Leistung, doppelter Speicher.

2004 Im höchsten Bürogebäude in Süddeutschland, UPTOWN in München, steuert und regelt LCN alles: Licht, Beschattung, Heizung, Kühlung

2005 LCN international: Der Vertrieb in Europa, in Nord- und Südamerika, Arabien und Asien wird ausgebaut

2006 Der Euro-Tower in Budapest wird mit LCN ausgestattet

2007 Am 2. April wird LCN 15 Jahre alt. Die modernste Intensivmedizin in Saudi Arabien wird mit LCN ausgestattet

2008 Umfirmierung zur ISSENDORFF KG. Das Unternehmen bekommt Top-Ratings von Wirtschaftsprüfern

2009 Die ISSENDORFF KG entwickelt eigene elegante Glas-Taster: die LCN-GT Serie

2010 Die Visualisierungssoftware LCN-GVS wird ausgeliefert. LCN-GT4D und LCN-GT6D mit eingebauten 2,8"-TFT-Farbdisplays erweitern die GT-Serie

2011 Die GT-Serie wird mit dem LCN-GT2 und dem LCN-GT3L erweitert. Zur GT-Serie werden die Sensoren LCN-GBL und LCN-GRT neu entwickelt

2012 LCN wird 20 Jahre alt. Alle Elemente der GT-Serie bekommen Corona®-LED.