Problemen in der Hausautomation auf der Spur - Ein Busmonitor überwacht Gebäudenetzwerk

Eine gute Gebäudeautomatisierung arbeitet wie ein Butler dezent im Hintergrund und wird – solange sie reibungslos funktioniert – kaum beachtet. Aber was passiert, wenn der elektronische Helfer ausfällt oder schlimmer, wenn Fehler nur sporadisch auftreten? Bei der Suche nach der Fehlerquelle wird dann ein sogenannter Bus-Monitor zum nützlichen Tool. Er überwacht alles, was im Netzwerk passiert, loggt die Daten und bietet übersichtliche Tabellen zur Analyse an.
Klingt komplex? Ist es auch, schließlich sind auch in einem Einfamilienhaus oft Dutzende Geräte an das Netzwerk angeschlossen. Wichtig ist deshalb, dass ein Analysewerkzeug diese Komplexität für Nichtfachleute verständlich darstellt. Dann findet der Hausherr bei auftretenden Fehlern schnell die Störquelle und kann sie entweder selbst beheben oder gezielt Aufträge vergeben. Das spart wertvolle Zeit und nicht zuletzt auch Kosten.

Immer auf Draht
Im Gebäudemanagement hat sich der KNX-Bus allgemein als Standard etabliert. Der „PNX“-Monitor läuft parallel zur Automatisierungssoftware, überwacht den Bus und ist ständig bereit, etwaige Fehler- oder Störquellen aufzuspüren und zu dokumentieren. Je nach Einstellung werden dann kurze Ausschnitte oder Langzeitaufnahmen über mehrere Tage protokolliert. Eine tabellarische Übersicht zeigt den gesamten Verkehr im KNX-Netzwerk an, inklusive der Telegramme, die vom Überwachungsmonitor selbst verschickt wurden. Dabei werden „Request“ und „Response“ in der Tabelle angezeigt und die jeweiligen Telegramme inklusive Feedback in der Tabelle zugeordnet. Während das KNX-Netzwerk überwacht wird, werden alle physikalischen Adressen, welche in den KNX-Telegrammen genutzt werden, verarbeitet und gesichert. Diese liefern wertvolle Informationen, die wiederum in bestimmten KNX-Installationen Verwendung finden.

Vielfältige Heimdiagnose
Die Vorteile des permanenten Monitorings werden in der praktischen Anwendung schnell klar: Reagiert ein Aktor, z.B. eine Lampe, überhaupt nicht auf einen geänderten Schaltzustand, gibt es vier Fehlermöglichkeiten. Trivial und einfach zu erkennen: Die Lampe ist defekt. Schwieriger wird es bei Taster- und Aktorfehlern oder defekter Leitung. Um den Fehler einzugrenzen, bietet der „PNX“-Monitor die Möglichkeit, per Signalmonitoring zu überprüfen, ob der Taster Signale sendet.
Ist dies der Fall, bleiben nur noch Aktor und Leitung als Fehlerursache. Reagiert der Aktor, im Beispiel der Stromschalter der Lampe, auf ein manuell erzeugtes Signal aus dem „PNX“-Monitor, liegt der Defekt zwischen Taster und Aktor. Es ist also ein klassischer Leitungsfehler. Reagiert der Aktor dagegen nicht, ist selbiger, im Beispiel die Lampe, defekt.
Größere Projekte profitieren ebenfalls von einem solchen permanenten Monitoring. Gibt es z.B. immer um 17.00 Uhr ein Problem mit der nach Sonnenstand gesteuerten Rollladenanlage, kann mithilfe des Monitors genau der betroffene Zeitraum analysiert werden. Der Mitarbeiter, der die Wartung durchführt, setzt einen Filter beispielsweise auf die Daten der vermuteten Gerätegruppen und eine bestimmte Uhrzeit, um den Fehler einzugrenzen, und kann so live das Problem visualisieren. Parallel werden im Hintergrund alle anderen anfallenden Telegramme permanent gespeichert. Das Ergebnis der Filtereinstellung kann dann exportiert werden und steht vor Ort oder zu Hause für eine Fehleranalyse bereit.

Auch ohne Störung wertvoll
Eine Monitoringsoftware unterstützt aber nicht nur bei der Fehlersuche, sondern ist auch bei der Installation und bei Verbesserungen im laufenden Betrieb hilfreich. Bei der Inbetriebnahme lässt sich so schnell prüfen, ob alle programmierten Funktionen richtig arbeiten. So können bei komplexen Szenarien Ereignisse im Netzwerk simuliert werden, um zu testen, ob das System richtig reagiert. Ein Test, ob z.B. ein Sonnenschutz bei Wind einfährt, ist so kein Problem. Ein weiterer, typischer und zugleich komplizierter Fehler tritt auf, wenn ein Aktor erst mit deutlicher Verzögerung von z.B. einer Sekunde auf einstellbare Schwellwerte reagiert. Auch solche Befehlsverzögerungen können mit dem „PNX“-Monitor aufgezeigt werden. Dieser Fehler im Busnetzwerk entsteht meist durch einen sogenannter Stack Overflow. Hintergrund: Bedingt durch die Priorisierung von Bus-Teilnehmern kommt es dazu, dass bei einer belegten Leitung ein Mitglied des Systems keinen „freien Platz auf dem Bus“ bekommt und warten muss, vergleichbar mit dem Auffahren von Autos auf eine volle Autobahn. Dies passiert u.a., wenn ein Teilnehmer im Netzwerk permanent oder unkontrolliert Signale sendet und damit die Leitung für die anderen Teilnehmer blockiert. Der Schuldige ist per Monitor dann schnell gefunden.

Fernanalyse spart Zeit und Kosten
In der nahen Zukunft ist zusätzlich zum bestehenden Funktionsumfang eine Erweiterung geplant, die den Wartungsaufwand auf eine reine Fernwartung reduzieren kann. Der Mitarbeiter, z.B. einer Hausverwaltung, stellt einen Trigger (Uhrzeit, Schaltvorgang etc.) ein und erhält dann automatisch vom System ein Logfile per E-Mail für einen eingestellten Zeitraum.Um die Daten zu analysieren, wird lediglich ein PC, Tablet oder Smartphone mit einem Tabellentool wie Excel oder open office benötigt. So muss der Wartungstechniker zur Fehlersuche nicht vor Ort sein, Fahrtkosten entfallen und er kann via Fernwartungstool den Fehler entweder schon beheben oder Ersatzteile ordern und Reparaturen gezielt vergeben. Die Software ist auch dafür ausgelegt, mehrere Projekte zu verwalten. Regelmäßig verwendete Filtereinstellungen können dazu objektspezifisch gespeichert werden. Ein Techniker ist so problemlos in der Lage, mehrere Objekte zu betreuen und Filter­szenarien für die einzelnen Objekte wieder aufrufen.

Das Schweizer Taschenmesser für den KNX-Bus
Der „PNX“-Monitor ist zu allen gängigen KNX-Schnittstellen wie USB, IP, TPUart kompatibel und erlaubt einen schnellen Überblick über alle per KNX-Bus vernetzten Sensoren, Aktoren oder diskreten am Netzwerk angeschlossenen Steuerungen, bsw. von Solaranlagen, Heizungen oder Energiemanagement. Die Software lässt sich auf jedem Windows-kompatiblen Gerät (Windows 7/8/8.1/10) installieren, das mit dem KNX-Bus verbunden ist, und kann auf der „PEAKnx“-Homepage für einen 90-Tage-Test in vollem Umfang heruntergeladen werden. Im Lieferumfang des „PEAKnx Controlpro“ ist das Plugin bereits vorinstalliert.
Die Navigation der Software ist übersichtlich und leicht zu bedienen. Aufzeichnungszeiträume können mit wenigen Klicks konfiguriert werden. Komplexe Filterregeln kann der Hausbesitzer in einem übersichtlichen Formular erstellen und speichern. Eine Importfunktion von ETS Gruppenadressen spart dem User Arbeit, wenn die Daten im entsprechenden Format bereits vorliegen. Ein Feld rechts oben informiert ständig über das aktuelle Projekt und den Verbindungsstatus. Die gesammelten Daten lassen sich per Mail oder als Excel-Datei exportieren. So kann der Hausherr bei Bedarf schnell und unkompliziert die Daten entweder selbst aus der Ferne abrufen oder einem externen Dienstleister zur Verfügung stellen.

Autor: Gerald Palmsteiner und Andreas Zeiff

Bilder: PEAKnx

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