Software und Funktionen SPS S7-1200

Folgende Funktionen wurden realisiert:

Solaranlage:

Es erfolgt ein Temperaturvergleich vom Solarkollektor auf dem Dach mit der unteren Brauchwassertemperatur und der mittleren Temperatur im Pufferspeicher. Wenn der Kollektor um den vom Benutzer eingestellten Wert größer ist, beginnt der Primärkreis mit der Pumpe zu laufen. Wenn dann die Eingangstemperatur am Wärmetauscher ebenfalls höher als eine der oben genannten Temperaturen um den vorgegebenen Wert größer ist, wird der zweite sekundäre Wärmetauscherkreis angefahren und das von der Sonne erwärmte Wasser in den Brauchwassertank oder in den Pufferspeicher gefahren.
Die Abschaltung erfolgt mit einer Hysterese, ausserdem wird alle 5 Minuten eine Überprüfung der Einschaltbedingungen durchgeführt, damit der Primärkreis nicht ständig eingeschaltet bleibt, während der Sekundärkreis die erforderliche Temperatur  zum Start nicht erreicht.
Über das Umschaltventil wird entweder in den Brauchwassertank oder in den Pufferspeicher gefahren. Das Brauchwasser hat hier stets Vorrang.

Brauchwasseraufbereitung:

Für die Brauchwassererwärmung wurde eine Legionellenfunktion integriert. Normalerweise ist der Sollwert 52°C, aber alle 7 Tage wird das Wasser aber auf 61°C erhitzt um mögliche Legionellen abzutöten.
Um eine Überhitzung zu verhindern, wird sowohl die obere als auch die untere Temperatur abgefragt und die Erwärmung bei mehr als 65°C gestoppt.
Die Erwärmung erfolgt auf zwei Wegen. In der unteren Heizspirale speisen der Pufferspeicher oder die Solaranlage ein. Die obere Spirale hat nur eine Verbindung zur Gasheizung. Damit wird sichergestellt, dass so wenig wie möglich Gas verbraucht wird. Schließlich ist die Hauptheizung der Kachelofen oder im Sommer soll die Wassererwärmung durch die Sonne erfolgen. Andererseits kann über die Gasheizung innerhalb 10 Minuten das Wasser im oberen Bereich aufheizen, falls die Anforderung dafür automatisch oder manuell erfolgt.

Fussboden- und Wandheizung:

Es wird ausgewertet, ob das Wasser für die Heizungskreise aus dem Speicher entnommen wird, oder wenn dies zu weit abkühlte (<-36°C), dann wird die Gasheizung eingeschaltet und diese übernimmt solange die Versorgung, bis der Puffer Speicher wieder die Einschalttemperatur von >38°C erreicht hat.
Die Heizungspumpen laufen erst ab einer Aussentempertur von unter 18°C und wenn eine Anforderung von einem der Raumthermostate oder der Bad/Wohnzimmeranalogtemperatur anliegt. Der Fussboden- und Wandheizungskreis wird nur zu bestimmten Zeiten am Tag betrieben. Der Benutzer kann zwei Einschaltintervalle pro Tag einstellen (siehe Reglereinstellung bei Touchpad). Die beiden Kreise sind aussentemperaturgeregelt mit einer vom Benutzer einstellbaren Temperaturkurve. Diese Vorlauftemperaturen werden auch für eine Abschaltung des Heizkreises genutzt, damit bei zu hohen Temperaturen keine Schäden am Estrich entstehen. Die Nachtabsenkung der Temperatur wird zu der vom Benutzer eingestellten Zeit realisiert.
Die Regelung der Heizkreise erfolgt über jeweils ein Mischerventil, das im Abstand von 30 Sekunden für eine Sekunde auf oder zugesteuert wird. Die Regelung ist damit ohne Probleme auf 0,5°C genau realisierbar ohne dass das Ventil ständig gesteuert werden müsste, was natürlich mehr Energieverbrauch und Verschleiß bedeuten würde.

Gasheizung:

Die Gasheizung kann zu bestimmten, vom Benutzer vorgegebenen Zeiten, das Brauchwasser erwärmen. Damit wird vermieden, dass mehrmals am Tag die Therme anspringt und sich auf 65°C aufwärmt. Sollte (was bei mir erst zwei mal vorkam) es doch passieren, dass während des Tages das Warmwasser unter 40°C wegen eines außergewöhnlich hohen Verbrauches abfällt, wird der Brauchwasser-Speicher auch ausserhalb der vorgegebenen Zeiten aufgeheizt. Außerdem kann die Erwärmung auch manuell per Tastendruck am Touchpad gestartet werden. Diese Funktion wird nach 1 Stunde automatisch wieder rückgesetzt.
Das zugehörige Umschaltventil lenkt das Warmwasser entweder auf die Brauchwasserheizspirale oder auf die Heizungspumpen. Damit der Brauchwasserspeicher über Konvektion nicht auskühlt, wird im Ruhezustand das Umschaltventil zur Heizungsanlage gestellt.
Die Ansteuerung der Gasbrennwerttherme von Wolf war etwas tricky. Da ich die teure Zusatzelektronik nicht kaufen wollte, habe ich mir selber die Ansteuerung zurechtgebastelt. Ich habe dabei der Auswerteelektronik an der Therme zwei Widerstände anstatt des KTY-Sensors angeschaltet. Für Brauchwassererwärmung schalte ich einen Widerstand von Ohm durch, für Brauchwasser „warm“ gebe ich Ohm vor. Mit welcher Temperatur (65°C) die Aufheizung erfolgen soll, kann manuell an einem Regler an der Therme eingestellt werden.
Die Heizungsanforderung erfolgt per potentialfreiem Kontakt. Die Vorlauf-Temperatur (37°C) wird ebenfalls mit einem Einstellregler an der Therme eingestellt. Somit kann ich die Gasheizung mit relativ geringem Aufwand von meiner S7 aus fernsteuern.

Allgemeines:

Es erfolgt eine ständige Uhrzeitsynchronisation zwischen Touchpad und S7.
Als weitere interessante Funktion ist zu nennen, dass zweimal pro Woche für einige Sekunden der Reihen nach sämtliche Pumpen und Umschaltventile kurz betätigt werden, damit diese nicht festsitzen.
Sämtliche Antriebe können vom Touchpad aus „auf Hand“ genommen werden. Somit kann unabhängig von der Automatik jedes Gerät jederzeit manuell ein- oder ausgeschaltet werden um Funktionen zu testen, oder in den Ablauf einzugreifen.
Diese Funktion ist auch für alle Temperaturen verfügbar.
Die Verbindung zwischen Netzwerk und Touchpad erfolgt über Ethernetkabel. Im Normalbetrieb sind die beiden Geräte direkt 1:1- gekoppelt. Falls eine Softwareanpassung oder ein Online-Check notwendig ist, stecke ich diese einfach an den Router an und kann sofort über meinen PC auf die Geräte zugreifen. Es wäre auch eine ständige Online-Verbindung und sogar ein Fernzugriff über das Internet möglich. Hier habe ich mich aber aus Sicherheitsgründen dagegen entschieden.

Touchpanel KTP 600 Color mit Trenddarstellung
Hardware der S7
Detail Temperaturmessung mit PT1000