S7 Beispielkonfiguration
Dieser Artikel beschreibt eine Beispielkonfiguration für die SPS-Hardware Siemens S5. Ausgangspunkt ist eine in 20 Jahren gewachsene S5-95U-Haussteuerung. Inzwischen wurde begonnen diese um eine FHEM-Anbindung zu ergänzen. Ich demonstriere die vorhandenen Möglichkeiten, indem ich meinen Arbeitsfortschritt hier dokumentiere.
Status von S5-Ausgängen in FHEM anzeigen
Nachdem der FHEM-Host z.B. ein Raspberry Pi über die normale Programmierleitung wie hier beschrieben verbunden ist, können auf der FHEM-Kommandozeile im WEB-Interface folgende Befehle eingegeben werden.
Bei mir wird die biologische Nachklärung des Abwassers mit einem Launhardt-Reaktor erledigt. Drei Pumpen werden durch die S5-Ausgänge A13.0 .. A13.2 zeitgesteuert geschaltet. In FHEM soll der Status der Ausgänge angezeigt werden. Dazu müssen nur die betreffenden Ausgänge in FHEM bekannt gemacht werden. Änderungen am S5-Programm sind nicht notwendig.
define s5test S7 S5 /dev/ttyAMA0
define Abpumpen S7_DRead outputs 0 13.0 attr Abpumpen IODev s5test attr Abpumpen icon icoBaum attr Abpumpen room Abwasser attr Abpumpen sortby 03
define Umpumpen S7_DRead outputs 0 13.1 attr Umpumpen IODev s5test attr Umpumpen icon audio_repeat attr Umpumpen room Abwasser attr Umpumpen sortby 02
define Zupumpen S7_DRead outputs 0 13.2 attr Zupumpen IODev s5test attr Zupumpen icon scene_toilet_alternat attr Zupumpen room Abwasser attr Zupumpen sortby 01
vorhandene S5-Lampensteuerung um FHEM ergänzen
Das S5-Programm für das Schalten der Beleuchtung mittels Taster soll auch bei ausgefallenem FHEM funktionieren wie bisher. Dazu schaltet FHEM spezielle Merker, die dann per ODER mit den anderen Eingängen verknüpft werden, hier Merker M 65.0 (vier ergänzte Zeilen):
NETZWERK 12 Arbeitszimmer
00AC :U(
00AD :U(
00AE :O E 64.7 Taster im Arbeitszimmer
00AF :O M 65.0 Merker für FHEM
00B0 :)
00B1 :UN M 61.4 Flankenmerker
00B2 :S A 65.7 Lampe Arbeiten Giebel
00B3 :U(
00B4 :O E 64.7 Taster im Arbeitszimmer
00B5 :O M 65.0 Merker für FHEM
00B6 :)
00B7 :U M 61.4 Flankenmerker
00B8 :R A 65.7 Lampe Arbeiten Giebel
00B9 :U A 65.7 Lampe Arbeiten Giebel
00BA :)
00BB :UN E 64.7 Taster im Arbeitszimmer
00BC :UN M 65.0 Merker für FHEM
00BD :S M 61.4 Flankenmerker
00BE :UN E 64.7 Taster im Arbeitszimmer
00BF :UN M 65.0 Merker für FHEM
00C0 :UN A 65.7 Lampe Arbeiten Giebel
00C1 :R M 61.4 Flankenmerker
00C2 :NOP 0
:***
zugehörige FHEM-Konfiguration:
define s5test S7 S5 /dev/ttyAMA0 #FHEM Hardwarezugriff konfigurieren
define M65.0 S7_DWrite flags 0 65.0 #S5-Merker M65.0 für FHEM-Schreibzugriff attr M65.0 IODev s5test #M65.0 an /dev/ttyAMA0 ist gemeint attr M65.0 eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten #1-s-Impuls außerdem Web: trigger -> tasten attr M65.0 icon light_pendant_light #Standard-Icon ersetzen attr M65.0 room Arbeitszimmer #Raumzuordnung zur optischen Gruppierung attr M65.0 webCmd tasten #Button auf Weboberfläche gelabelt als "tasten"
Das Merkerbyte 65 muss für den FHEM-Schreibzugriff reserviert sein. Die Lampe kann nun zusätzlich über das Webinterface oder die Smartphone-App geschaltet werden.
Namenskonvention für S5-FHEM-Projekt
Um ein gewachsenes Projekt mit erträglichem Aufwand in die neue Zeit zu retten, ist es erforderlich nur systematische Änderungen vorzunehmen. Erst Änderungen exemplarisch testen und dann für alle gleichartigen Fälle übernehmen. Um dabei die Übersicht nicht zu verlieren, habe ich mich entschlossen in Anlehnung an FISCHER-NET.DE ein Namensschema einzuführen. Die langen FHEM-Namen passen nur als Symbolik-Kommentar in die S5.
FHEM-S5-Lampensteuerung tastbar um ein/aus ergänzen
Bei einem Wandtaster kann entschieden werden, welchen Zustand die Lampe hat, weil man sie sieht. Anders beim Webinterface, hier wäre ein gezieltes ein- bzw. ausschalten besser, weil man eventuell entfernt handelt. Damit läßt sich auch eine zentrales Licht-AUS bzw. eine Alarmbeleuchtung mit ALLES-AN realisieren. Je ein 16-Bit-Word wird für das Tasten, das Einschalten bzw. das Ausschalten vorgesehen. Das reicht für maximal 16 Lampen. Hier also das MW164 für Tasten, MW166 für Ein und MW168 für AUS. M164.7 für das Tasten, M166.7 für EIN und M168.7 für AUS der Giebellampe. Die notwendigen Konfigurationen für weitere Lampen können so innerhalb der fhem.cfg kopiert und brauchen nur minimal angepasst werden. Ich empfehle vor Manipulationen der fhem.cfg unter Umgehung des dafür vorgesehenen Webinterfaces unbedingt ein Backup dieser Datei anzufertigen.
S5-Programm nochmals ergänzt
NETZWERK 12 Arbeitszimmer 00AC :O( 00AD :U( 00AE :U( 00AF :O -AzLiGt E64.7 Lichttaster 00B0 :O -M 164.7 M164.7 OG.Az.M1647.LaGiTast FHEM 00B1 :) 00B2 :UN -AzLaGf M61.4 Flankenmerker 00B3 :) 00B4 :O -M 166.7 M166.7 OG.Az.M1667.LaGiEin FHEM 00B5 :S -AzLaG A65.7 Lampe Arbeiten Giebel 00B6 :O( 00B7 :U( 00B8 :O -AzLiGt E64.7 Lichttaster 00B9 :O -M 164.7 M164.7 OG.Az.M1647.LaGiTast FHEM 00BA :) 00BB :U -AzLaGf M61.4 Flankenmerker 00BC :) 00BD :O -M 168.7 M168.7 OG.Az.M1667.LaGiAus FHEM 00BE :R -AzLaG A65.7 Lampe Arbeiten Giebel 00BF :U -AzLaG A65.7 Lampe Arbeiten Giebel 00C0 :) 00C1 :UN -AzLiGt E64.7 Lichttaster 00C2 :UN -M 164.7 M164.7 OG.Az.M1647.LaGiTast FHEM 00C3 :S -AzLaGf M61.4 Flankenmerker 00C4 :UN -AzLiGt E64.7 Lichttaster 00C5 :UN -M 164.7 M164.7 OG.Az.M1647.LaGiTast FHEM 00C6 :UN -AzLaG A65.7 Lampe Arbeiten Giebel 00C7 :R -AzLaGf M61.4 Flankenmerker 00C8 :NOP 0
zugehöriger Abschnitt aus der fhem.cfg
define s5test S7 S5 /dev/ttyAMA0
define OG.az.M1647.LichtGtast S7_DWrite flags 0 164.7 attr OG.az.M1647.LichtGtast IODev s5test attr OG.az.M1647.LichtGtast alias Giebellampe attr OG.az.M1647.LichtGtast eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.az.M1647.LichtGtast icon light_pendant_light attr OG.az.M1647.LichtGtast room Arbeitszimmer attr OG.az.M1647.LichtGtast webCmd tasten
define OG.az.M1667.LichtGaus S7_DWrite flags 0 166.7 attr OG.az.M1667.LichtGaus IODev s5test attr OG.az.M1667.LichtGaus alias Giebellampe.aus attr OG.az.M1667.LichtGaus eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.az.M1667.LichtGaus icon light_light attr OG.az.M1667.LichtGaus room Arbeitszimmer attr OG.az.M1667.LichtGaus webCmd tasten
define OG.az.M1687.LichtGein S7_DWrite flags 0 168.7 attr OG.az.M1687.LichtGein IODev s5test attr OG.az.M1687.LichtGein alias Giebellampe.an attr OG.az.M1687.LichtGein eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.az.M1687.LichtGein icon light_light_dim_100 attr OG.az.M1687.LichtGein room Arbeitszimmer attr OG.az.M1687.LichtGein webCmd tasten
Das FHEM-Gerät trägt nun einen strukturierten Namen, um es leicht zuordnen zu können. Auf der grafischen Oberfläche ist dies durch die Raumzuordung überflüssig. Hier wird der Alias Giebellampe verwendet. Außerdem kann man es gezielt aus- bzw. eintasten.
Ergebnis
FHEM-S5-Rolladensteuerung ergänzen
In meiner S5 existiert bisher ein Programm welches nur einen Taster mit hoch - stop - runter - stop verwendet. Bei der Rolladensteuerung über das Webinterface ist es sinnvoller je einen Button für das Hochfahren, einen für das Runterfahren und einen für STOP zu konfigurieren. Wie bei der Lampenschaltung soll sich auch hier ein zentrales HOCH bzw. RUNTER für alle vorhandenen Rolläden realisieren lassen. Dazu werden in der S5 das Merkerbyte MB176 bzw. M176.3 für HOCH und MB178 bzw. M178.3 für RUNTER und MB177 bzw. M177.3 für STOP für den FHEM-Zugriff konfiguriert. Damit sind maximal acht Rollläden .0 bis .7 möglich.
S5-Programm
NETZWERK 2 RL Schlafen hoch
0012 :O(
0013 :O -XRUPS M19.2 Tasterauswertung RL Schlafen hoc
0014 :O -M 176.3 M176.3 OG.Sz.M1763.RlHo FHEM
0015 :)
0016 :UN -RDNS A10.5 Ausgang RLaden runter Schlafen
0017 :L KT 030.2
0019 :SA T 5 Timer Schlafen hoch
001A :O -RDNS A10.5 Ausgang RLaden runter Schlafen
001B :O -XRDNS M19.3 Tasterauswertung RL Schlafen run
001C :O -RStopS M19.4 RL Stop
001D :O -M 177.3 M177.3 OG.Sz.M1763.RlStop FHEM
001E :O -M 178.3 M178.3 OG.Sz.M1763.RlRu FHEM
001F :R T 5 Timer Schlafen hoch
0020 :NOP 0
0021 :NOP 0
0022 :U T 5 Timer Schlafen hoch
0023 := -RUPS A10.4 Ausgang RLaden hoch Schlafem
0024 :***
NETZWERK 3 RL Schlafen runter
0025 :O(
0026 :O -XRDNS M19.3 Tasterauswertung RL Schlafen run
0027 :O -M 178.3 M178.3 OG.Sz.M1763.RlRu FHEM
0028 :)
0029 :UN -RUPS A10.4 Ausgang RLaden hoch Schlafen
002A :L KT 030.2
002C :SA T 6 Timer Schlafen runter
002D :O -RUPS A10.4 Ausgang RLaden hoch Schlafen
002E :O -XRUPS M19.2 Tasterauswertung RL Schlafen hoc
002F :O -RStopS M19.4 RL Stop
0030 :O -M 177.3 M177.3 OG.Sz.M1763.RlStop FHEM
0031 :O -M 176.3 M176.3 OG.Sz.M1763.RlHo FHEM
0032 :R T 6 Timer Schlafen runter
0033 :NOP 0
0034 :NOP 0
0035 :U T 6 Timer Schlafen runter
0036 := -RDNS A10.5 Ausgang RLaden runter Schlafen
0037 :***
Der Motorschutz-Timer sorgt dafür, dass die Stromversorgung nach der maximalen Laufzeit abgeschaltet wird.
zugehöriger Abschnitt aus der fhem.cfg
Die Zeilen mit event-min-interval und .*:600 event-on-change-reading state dienen wie im [S7-Wiki] beschrieben der Geschwindigkeitsverbesserung.
define OG.sz.M1763.RlHo S7_DWrite flags 0 176.3 attr OG.sz.M1763.RlHo IODev s5test attr OG.sz.M1763.RlHo alias Rollladen.hoch attr OG.sz.M1763.RlHo event-min-interval .*:600 attr OG.sz.M1763.RlHo event-on-change-reading state attr OG.sz.M1763.RlHo eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.sz.M1763.RlHo icon rc_UP attr OG.sz.M1763.RlHo room Schlafen attr OG.sz.M1763.RlHo sortby 01 attr OG.sz.M1763.RlHo webCmd tasten define OG.sz.M1773.RlStop S7_DWrite flags 0 177.3 attr OG.sz.M1773.RlStop IODev s5test attr OG.sz.M1773.RlStop alias Rollladen.stop attr OG.sz.M1773.RlStop event-min-interval .*:600 attr OG.sz.M1773.RlStop event-on-change-reading state attr OG.sz.M1773.RlStop eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.sz.M1773.RlStop icon rc_REC attr OG.sz.M1773.RlStop room Schlafen attr OG.sz.M1773.RlStop sortby 02 attr OG.sz.M1773.RlStop webCmd tasten define OG.sz.M1783.RlRu S7_DWrite flags 0 178.3 attr OG.sz.M1783.RlRu IODev s5test attr OG.sz.M1783.RlRu alias Rollladen.runter attr OG.sz.M1783.RlRu event-min-interval .*:600 attr OG.sz.M1783.RlRu event-on-change-reading state attr OG.sz.M1783.RlRu eventMap /on-for-timer 1 /trigger:tasten attr OG.sz.M1783.RlRu icon rc_DOWN attr OG.sz.M1783.RlRu room Schlafen attr OG.sz.M1783.RlRu sortby 03 attr OG.sz.M1783.RlRu webCmd tasten
Ergebnis
Der Rolladen kann nun über das Webinterface auf beliebigen Geräten gezielt geschlossen bzw. geöffnet werden.
FHEM-S5-Bewässerungssteuerung ergänzen
Bisher können vier Gartenschläuche mit Perlschläuchen über Magnetventile per Taster bzw. Zeitschaltung betrieben werden. Zusätzlich soll warmes Wasser zugemischt werden können, um eine Überhitzung der Dachkollektoren zu verhindern. Die Zeitschaltung ist nur äußerst unkomfortabel über einen Datenbaustein zu konfigurieren und wurde daher kaum benutzt. Im Ergebnis lief das Wasser im Garten oft unkontrolliert über viele Stunden. Ziel mit FHEM ist eine deutliche Verbesserung. Zunächst wird die Einschaltzeit per FHEM auf 90 min begrenzt.
wird fortgesetzt wenn es wieder wärmer ist ..
FHEM-S5-Heizungssteuerung neu anlegen
Nachdem die S5-Unterstützung fester Bestandteil von FHEM ist und vorher auch keine Probleme mit dem verwendeten S7-Modul auftraten, geht es jetzt ans Eingemachte - die Steuerung der Heizung. Die Steuerung soll nun (fast) ausschließlich von FHEM erledigt werden. Die S5 dient hier nur als "dumme" Ausgangsklemme für die von FHEM gesteuerten Aktoren. Damit soll der Aufwand und die Komplexität der Steuerung reduziert werden. Eine Anpassung des S5-Programms soll so kaum noch notwendig sein. Damit entfällt auch das lästige Umstecken der PG-Schnittstelle.
Sensorik mit OWX
Im ersten Schritt habe ich die analoge Temperaturmessung mit gemultiplexten B511 am Analogeingang der SPS durch Sensoren am 1-Wire-Bus ersetzt, um mehr Messtellen ohne aufwändige Kalibrierung und Verkabelung zu bedienen und auch die Luftfeuchte und die solare Einstrahlung zu messen. FHEM stellt die zwei weitgehend getrennte Module owserver und OWX zur Unterstützung des 1-Wire-Busses zur Verfügung. Nach erfolgreichen Tests ist es OWX geworden, weil hier ohne Umwege über zum Teil haklige Fremdsoftware-Installationen direkt mit Perl auf den Bus zugegriffen wird. Bisher läuft das Verfahren stabil.
Zunächst benötigt man eine von OWX unterstützte Hardware, um auf den 1-Wire-Bus zuzugreifen. Ich habe mich für die zuverlässigere Variante Raspi -> USB -> 1-wire über einen DS9097U kompatiblen Adapter und gegen die wackligere Varianten entschieden. Nützlich dazu war die Anleitung von waschto.eu.
Um die Ausfallsicherheit der Temperaturmessung zu erhöhen, sollte das verwendete USB-Devices so wie hier beschrieben fest dem Adapter zugeordnet werden. Sonst kann es passieren, dass beim Umstecken von USB-Geräten unbemerkt der gesamte Bus ausfällt.
Empfehlenswerte kombinierte Sensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit bzw. Einstrahlung habe ich hier gekauft. Für die restlichen Temperaturmesstellen sind es fertig konfektionierte DS1820 mit Hülse geworden, wie man sie sehr preiswert bei z.B. ebay bekommt.
Viel Zeit kann man vertrödeln, wenn man die korrekte Busverkabelung als Nebensache ansieht. Korrekt sieht es so aus:
Ich habe LSA+ Boxen für den direkten Anschluss bzw. für über max. 3 m lange Stubs von konfektionierten Sensoren verwendet und sonst Abzweige in Feuchtraumabzweigdosen mit Data-Return-Ader über Leuchtenklemmen hergestellt. Noch besser ist womöglich die im Forum empfohlenen Variante. Mögliche Problemlösungen sind hier dokumentiert. Als Leitungsmaterial für die gewählte Verbindungstechnik hat sich bei mir ca. 100 m Telefonleitung für feste Verlegung YStY 2x2x0,6 bewährt.
Bei der Sensor-Installation bin ich mit Hilfe der OWX-Automatik schrittweise vorgegangen, um die Übersicht zu behalten:
- Status von OneWire unter Unsorted im WEB-Interface muss Active sein,
- Ersten Sensor an den Bus geklemmt,
- In der Detailansicht get Onewire devices ausgewählt,
- die erscheinende Liste in die Textdatei owx1.txt kopiert,
- owx1.txt als owx-uebersicht.txt gespeichert und den Zweck des Sensors ergänzt,
- config nicht gespeichert!
- shutdown restart ausgeführt,
- nächsten Sensor an den Bus geklemmt,
- In der Detailansicht get Onewire devices ausgewählt,
- die erscheinende Liste in die Textdatei owx2.txt kopiert,
- Dateien mit Meld oder anderem diff-Programm verglichen,
- Differenz in owx-uebersicht.txt einfügt und Zweck ergänzt,
- Differenz nach owx1.txt übernommen
- usw. usf.
- bei vollständiger Liste fhem.cfg gespeichert,
- Sensoren entsprechend dem Benennungsschema und Zweck umbenannt:
rename OWX_20_FF0939521603 OG.hr.DS1820.Hz
- komplett mit Zuordnung und Lastoptimierung für den FHEM-Host:
define OG.hr.DS1820.Hz_VL OWTHERM DS18B20 FF0939521603 attr OG.hr.DS1820.Hz_VL IODev OneWire attr OG.hr.DS1820.Hz_VL alias Hz-VL attr OG.hr.DS1820.Hz_VL event-min-interval 60 attr OG.hr.DS1820.Hz_VL event-on-change-reading temperature:0.3 attr OG.hr.DS1820.Hz_VL group FBH-Mischer,Fußboden attr OG.hr.DS1820.Hz_VL model DS18B20 attr OG.hr.DS1820.Hz_VL Heizung attr OG.hr.DS1820.Hz_VL sortby 01
Das Bild zeigt das erfolgreiche Ergebnis:
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