Die mit der Planung und Installation von Gebäudemanagementsystemen befassten Planer, Systemintegratoren und Elektroinstallateure bevorzugen gewerkeübergreifende, möglichst homogene Konfigurationen. Über viele Jahre hinweg haben sie sich auf diesen oder jenen Feldbus spezialisiert und von der Interoperabilität der jeweiligen Ökosysteme profitiert. Es gab aber schon immer Domänen, in denen alternative Kommunikationsbusse bevorzugt wurden. Hier ist vor allem der M-Bus zu nennen, der eine vergleichsweise dominante Position im Markt der Verbrauchszähler für Strom, Gas, Wasser und Wärme erlangt hat und auch bei Rauchmeldern, Temperatur- und Feuchtesensoren sowie Inkrementalgebern und Analog-zu-Digital-Wandlern zum Einsatz kommt. Wollte man diese M-Bus basierten Devices in das Gebäudemanagementsystem integrieren, brauchte man ein M-Bus Gateway zu den Feldbus- bzw. IP-basierten Kommunikationsprotokollen wie BACnet, KNX oder Modbus.
Lange Wege von der Feldebene in die Cloud
Für den zunehmenden Bedarf an vereinfachter Verbrauchswertermittlung und -abrechnung über die Nutzung der Daten für DIN EN ISO 50001 Energiemanagementsysteme bis hin zur vollständigen IIoT-/Industrie 4.0-Integration stellen klassische Gebäudemanagementsysteme als im Grunde geschlossenen Ökosysteme jedoch auch eine Barriere dar. Zwar sind sie speziell dafür entwickelt, beispielsweise bei Spitzenlasten gewisse Verbraucher abzuschalten – also Verbrauchswerte über den M-Bus auszulesen und bei Überschreitung von Grenzwerten Aktionen auszuführen. Doch smarte Gebäude beziehungsweise ihre Benutzer wollen heute mehr als geschlossene Regelkreise. Ergo müssen die Verbrauchsdaten über die jeweiligen Systeme bereitgestellt werden. Bisweilen sind entsprechende Add-ons, wie Zählerfernauslesetools, dann aber auch vergleichsweise teuer.
Geschlossene Datenanalysetools eine weitere Barriere
Zweifelsohne müssen sie auch viel leisten, wenn sie nicht nur die nackten Daten bereitstellen sollen: Beispielsweise die zeitgesteuerte automatische Auslesung von Zählerdaten und deren Verwaltung nach Installationsorten, Organisationen und Kostenstellen, die tabellarische und grafische Darstellung der Daten in Lastprofilen – je nach Bedarf als Monats- oder Tagesansicht oder sogar in Stunden oder gar Minutenrastern – bis hin zur Zuordnung der Zählerwerte zur OBIS-Norm sowie dem Export und Versand der Daten in zahlreichen Formaten. Doch historisch sind auch solche Lösungen vergleichsweise geschlossen respektive ein weiterer Layer, der überwunden werden muss, wenn man Betreibern oder Nutzern die Verbrauchswerte beispielsweise bedarfsgerecht auf einer App bereitstellen will oder vom Anwender frei definierbare Pushnachrichten bei Anomalien ermöglichen möchte.
Vom M-Bus direkt in die Cloud
Cloud-native Konzepte sind deshalb zunehmend gefragt, die Daten von M-Bus Zählern direkt bereitstellen können. Neben der Integration in bestehende Gebäudemanagementsysteme via M-Bus-Gateways für Feldbusse wie BACnet, KNX und Modbus sind folglich Lösungen gefragt, die zudem auch ohne Umwege in die Cloud führen. Als besonders effizient haben sich dabei 2in1-Gatewaylösungen herausgestellt, die beide Wege unterstützen, sodass nicht für jede Aufgabe ein eigenes Gateway bereitgestellt werden muss. Unternehmen wie STV Electronic bieten nun solche M-Bus-Gateways an. Sie unterstützen dabei nicht nur die Kommunikation zu BACnet, KNX und Modbus, sondern haben auch einen integrierten Webserver zum Management der angebundenen Zähler.
Bereits hier können schon die Zählerdaten mittels Webbrowser analysiert werden. Auf ihn können zudem auch Cloud- und Edge-Server-Dienste zugreifen, sodass man Daten aus der Feldebene der Automatisierungspyramide ohne viele Zwischenschritte direkt in die cloudbasierte Managementebene heben und von dort aus unterschiedlichsten Diensten bereitstellen kann. Die Abfrage der M-Bus-Slaves ist dabei in einem frei wählbaren Zeitintervall ab einer Sekunde möglich. Abfragen lassen sich sowohl primäre als aus sekundäre M-Bus-Adressen. Zudem können auch Multitelegramme gelesen werden, sodass alle möglichen M-Bus-Installationen unterstützt werden und ihre Daten – die ja das Öl des Digitalisierungszeitalters sind – zahlreichen Diensten bereitgestellt werden können.
Kundenzentrierte Clouddienste
Schlussendlich öffnet ein solches Gateway damit auch für taktile Internetapplikationen, die dank echtzeitfähigem 5G- und Breitbandnetz möglich werden. Über sie werden geschlossene Gebäudemanagementsysteme zu offenen, Cloud-native basierten Lösungen mit den Vorteilen der einfachen Integration zahlreicher Zusatzdienste. Damit ist die Interoperabilität keine Frage mehr des Feldbusses. Sie wird vielmehr in der Management-Cloud generiert, die dafür möglichst alle möglichen Dienste integrieren können sollte. Hier ist die Entwicklung zwar erst am Anfang. Offene Dienste wie Amazon Alexa und Google Home machen es jedoch vor, was Anwender heute wünschen.
Mieter würden sich beispielsweise sehr freuen, wenn sie ihre Daten von Gas, Wasser und Strom oder Wärmezählern an den Heizkörpern nicht nur jährlich in der Abrechnung präsentiert bekämen. Wenn sie beispielsweise ihr Wärmemanagement nicht nur nach Temperatur, sondern auch nach Kostengesichtspunkten besser steuern wollen, dann brauchen sie Apps, mit denen sie die Wärmezähler tagesaktuell oder zukünftig gar viertelstundengenau auslesen und ihren Wohnräumen zuordnen können, um so schlussendlich volle Kostentransparenz zu erhalten und gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen gegensteuern können. Mit den zu erwartenden steigenden Heizkosten wird dies dringlicher denn je.
Komfortabel auch für Inbetriebnahme und Wartung
Der in solchen Gateways integrierte Webserver bringt aber nicht nur für den Anwender sowie Cloud-native Gebäudemanagementsysteme Nutzen. Die damit in die M-Bus Welt eingezogene IP-Technologie bringt auch noch sehr praktische Funktionen mit sich, die für Systemintegratoren und Elektroinstallateure extrem vorteilhaft sind. Sie brauchen nämlich bei der Installation keine weitere Software mehr, sondern können auf das Gateway per Webinterface über Smartphone, Tablet oder Notebook zugreifen. Vielen wird bereits dies eine deutliche Erleichterung bei der Inbetriebnahme und Wartung sein.
Die neuen M-Bus-Gateways für BACnet, Modus und bald auch für KNX von STV Electronic sind für 32, 64 oder 128 Standardlasten – also angeschlossene M-Bus Slaves – ausgelegt. Ihre Schnittstellen sind galvanisch isoliert und unterstützen M-Bus-Übertragungsraten von 300 bis 38.400 Baud. Mit ihrer hohen M-Bus-Spannung von 38 V kann man mit ihnen auch große M-Bus-Netzwerke mit langen Kabellängen zuverlässig betreiben.
In ihrer Auslegung für BACnet stellen sie in Richtung BACnet den Service „BACnet Application Specific Controller (B-ASC)“ bereit, um die M-Bus-Zähler als Standard-BACnet-Objekte verwalten zu können. Unterstützt werden sowohl BACnet Device-Objekte als auch BACnet Analog-Input-Objekte. Möglich ist die Kommunikation über BACnet/IP-Protokoll via 10/100Mbit RJ45 Ethernet sowie BACnet MS/TP via optional verfügbarer RS-485-Schnittstelle, sodass sich das Gateway für Neuinstallationen und Retrofit-Lösungen für bestehende Gebäudemanagementsysteme eignet. Die Modbus-Varianten unterstützen die Protokolle Modbus TCP, Modbus RTU und Modbus ASCII. Das Client-Server-Protokoll von Modbus TCP störungsfrei über jedes Ethernet-Netz übertragen werden. Protokollseitig werden auch digitale X.509v3 Security Zertifikate unterstützt. Auch das Gateway für KNX unterstützt klassische serielle KNX-Verbindungen sowie KNXnet via LAN.
Die Spannungsversorgung aller Gateways erfolgt über 24 V AC/DC. Die Montage des 4 TE Teilungseinheiten breiten Modbus-zu-M-Bus-Gateways erfolgt auf TS35-Tragschienen oder mittels Schraublaschen.
