Открытый протокол knx

Протокол KNX для управления инженерными системами

История разработки протокола

Протокол KNX появился благодаря ассоциации EIB (Европейской Инсталляционной Шины). В 1990 году в Брюсселе ее основали немецкие компании: ABB, Berker, Gira, Jung, Siemens и др.

Всего в Ассоциацию вошли 15 компаний. Именно они приняли решение разработать надежную, технически совершенную и простую систему.

Задача была выполнена, и вскоре под логотипом EIB начали производить оборудование для управления инженерными системами зданий. Оно на 80% заполнило рынок электротехнических изделий Европы. В число самых известных производителей вошли ABB i-Bus, Instabus и Tebis.

В 1999 году после объединения EIB, EHS (European Home System) и Batibus возникла ассоциация KNX. Затем на базе технологии EIB создали стандарт EIB/ KNX. В 2003 году он стал европейским,
а в 2006 году — международным стандартом ISO/IEC 14543.

Функционирование системы KNX

Система KNX децентрализована, т. е. она не имеет центрального контроллера.

Рассмотрим работу системы, где среда обмена информацией — специализированная шина или витая пара. Все устройства системы объединяются одной шиной. Информационные потоки в ней передаются в оба направления. Каждое устройство имеет уникальный физические адрес. Они могут объединяться в группы независимо от места расположения.

Перед началом работы устройства системы программируются с помощью программного обеспечения ETS. Любой прибор может инициировать обмен информацией. Протокол KNX использует метод передачи данных (CSMA/ CA) с учетом приоритетов. Это гарантирует бесконфликтный обмен данными с любым оборудованием KNX без потери скорости передачи.

Каждое действие в системе начинается по инициативе оконечных устройств: выключателей, сенсорных панелей, датчиков присутствия, движения, температуры, освещенности и многих других.

С их помощью управлять системой можно в любых режимах, например, через датчики присутствия, ручные выключатели, сенсорные панели, или удаленно. Например, датчик присутствия обнаружил в помещении человека.

Он передает в шину телеграмму исполнительному устройству или нескольким устройствам одновременно для включения определенного сценария. Устройства отрабатывают эту телеграмму и включают, например, один светильник или несколько групп освещения.

При этом возможно каждую группу вывести на заданный уровень яркости. Сценарии работы KNX включают в себя и системы кондиционирования, вентиляции, отопления, мультирум и многие другие. Все это специально программируется под нужды клиента.

Система управления освещением и протокол KNX

Управление освещением по протоколу KNX рассматривается как часть автоматического управления инженерными коммуникациями здания. Освещение может управляться как напрямую с устройств KNX, так и с помощью различных систем с протоколами управления DALI, DMX и т.д.

В оборудование системы KNX входят все приборы для автоматизации освещения. Кроме того, есть возможность интеграции через специальные шлюзы и различные протоколы управления.

Например, системы DALI позволяют полноценно управлять освещением и создавать различные сценарии работы. Существующие системы DALI можно включить в общую систему управления зданием без особой доработки.

Рабочая среда KNX

Рабочая среда для передачи данных:

  • витая пара;
  • силовая сеть;
  • радиоканал;
  • сеть Ethernet;

Наибольшее распространение получила связь по витой паре KNX ТР. Для этой шины используют безопасное напряжение до 29 В. Устройства объединяют в сегменты линии, до 64 устройств
в сегменте.

У каждого сегмента есть свой источник питания. Длина сегмента не превышает 1 000 метров. Расстояние между устройствами – не более 700 метров. Линия содержит от одного до четырех сегментов, каждый из них подключается через линейный усилитель. Допустимое расстояние между двумя источниками питания – 200 метров.

С помощью линейных соединителей до 15 линий подключаются к одной главной линии и образуют зону. Следующая ступень сети – зонная линия. Через зонный соединитель она объединяет до 15 зон. Это позволяет объединить более 58 тысяч шинных устройств. Скорость передачи информации в такой системе составит 9 600 бит/с.

Для передачи информации по технологии KNX PL используют силовую сеть. В этом случае, дополнительная информационная линия не нужна. Кроме того, отпадает потребность и в источниках питания. Топология этой технологии подобна структуре рассмотренной выше. Скорость обмена информацией достигает 1 200 бит/с.

В системе KNX ТР средой обмена информацией служит радиоканал. В такой системе нет необходимости в строгой иерархии. Обмен информацией ограничивает только дальностью действия радиоканала. При KNX ТР скорость передачи информации – 16 384 бит/с.

Для технологии KNXnet/IP средой передачи информации является Ethernet. Это позволяет системе KNX функционировать с использованием сети Интернет, но без постоянного подключения к ней. Скорость обмена достигает 10 МБит/с.

Достоинства протокола KNX

Достоинства системы KNX:

  • богатый функционал и удобное управление;
  • простая модернизация и перепрограммирование;
  • легкий поиск и устранение неисправностей;
  • простое кабельное хозяйство;
  • независимое проектирование и монтаж силовых и сигнальных линий;

Все KNX-устройства обладают энергонезависимой памятью. В ней хранятся настройки прибора. Это позволяет программировать систему только один раз. При временном пропадании сетевого напряжения, система быстро восстанавливает работоспособность.

Предложения B.E.G. для проектов KNX

Протокол KNX открытый. Свыше 200 фирм предлагают свою продукцию для реализации проектов, использующих этот протокол. Компания B.E.G. производит следующие датчики присутствия
и движения:

Для программирования датчиков и управления ими B.E.G. предлагает удобный пульт дистанционного управления IR-PD-KNX. Он дает возможность оператору настраивать датчик без использования стремянки. Дальность его действия пять-шесть метров. А при воздействии прямых солнечных лучей два-три метра.

Кроме того, компания изготавливает оборудование для систем управления, поддерживающих протокол KNX: источники питания, диммеры, IP-интерфейсы, шлюзы KNX/DALI и другие.

Продукция компании B.E.G. позволяет реализовать проекты автоматизации освещения
и управления оборудованием самой разной сложности.

Если у вас есть потребность в автоматизации процессов в здании, обращайтесь в компанию B.E.G. Наши специалисты дадут бесплатную консультацию по всем вопросам. Мы разработаем проект, выполним монтажные и пусконаладочные работы. Все реализованные проекты уже дают заказчикам ощутимый экономический эффект.

Подписывайте на наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы о работе датчиков движения и присутствия.

Источник

Протокол KNX

Амортизационные издержки

«Как нам известно на сегодняшний день, амортизационные издержки через 15-20 лет становятся равными строительной стоимости. Более того, амортизационные издержки являются постоянными. Мы хотим показать: если вы будете строить здания с учетом критерия жизнеспособности, в конечном итоге это принесет вам выгоду.»

История

Протокол KNX — международный стандарт для всех приложений для автоматизации зданий и сооружений, начиная с систем управления жалюзи и освещением до различных охранных систем, отопления, вентиляции, кондиционирования, водоподготовки, мониторинга, оповещения, водоснабжения, энергопотребления, измерения, а также домашних приборов, аудио-видео и не только. KNX — это единственный международный стандарт для систем управления зданий и сооружений с единым для всех производителей инженерным программным пакетом (ETS), который поддерживает все конфигурации и системы связи (TP, PL, RF и IP).

Ассоциация KNX — это создатель и владелец технологии KNX. Задачи ассоциации: продвижение на рынке самой технологии, контроль качества и совместимости оборудования, производимого её членами, и подготовка программ обучения специалистов.

История протокола ведется с февраля 1990 года с момента создания ассоциации EIBA со штаб-квартирой в г. Брюссель (Бельгия). Основателями ассоциации считаются 15 компаний в том числе Siemens, Gira, ABB, Berker, Jung и другие. В мае 1999 произошло объединение трех европейских ассоциаций автоматизации зданий в одну, которая со временем получила окончательное название «Ассоциация KNX». Произошло и слияние трех технологий: EIB, EHS (European Home System) и BatiBUS.

Технология KNX была утверждена как европейский стандарт (CENELEC EN 50090 и CEN EN 13321–1), так и международный (ISO/IEC 14543–3). Этот стандарт основан на 22 летнем опыте работы на рынке, включая предшественников EIB, EHS и BatiBUS. Более 300 компаний-членов по всему миру из разных областей применения имеют в своих каталогах почти 7000 групп продуктов. Ассоциация KNX имеет партнерские соглашения с более чем 30000 компаниями-инсталляторами в 115 странах.

Рынок «умных домов» сконцентрирован в сегменте домов премиум-класса, так как выполненные на заказ решения для элитного жилья составляют 2/3 рынка. Вторую по значимости нишу (приблизительно 20% объёма рынка) занимают малые и средние бизнесы, которые используют решения для умных домов в коммерческих зданиях.

Особенности и преимущества

Потребности ваших клиентов постоянно изменяются. Они хотят независимости, им необходимы совместимые системные решения с возможностью их дальнейшего улучшения и развития в будущем. Удобство, низкое энергопотребление и высочайшая надежность — именно эти качества пользуются максимальным спросом у сегодняшних заказчиков современных систем для управления зданиями.

Для собственников, арендаторов и эксплуатирующих организаций:

  • Создание многофункциональной автономной системы управления инженерными системами объекта с возможностью как локального, так и удаленного управления.
  • Возможность централизованного управления инженерными системами объекта.
  • Повышение качества жизни и пользования объектом: простота управления и настройки, многообразие возможных функций.
  • Снижение расходов и трудозатрат на техническое обслуживание: быстрая реакция на возникающие неполадки оборудования, имитация присутствия в доме, снижение энергозатрат до 50%.
  • Проводной тип связи и цифровое управление обеспечивают надежность.
  • Гарантия на все устройства 3 года.
  • Товарный знак KNX служит символом эталона качества для владельцев зданий.
  • KNX — открытая система с широким выбором необходимого оборудования. Свыше 100 производителей предлагают широкий спектр KNX-совместимых и сертифицированных продуктов.
  • Высокая степень гибкости: система в любое время может быть с легкостью адаптирована к изменившимся потребностям или расширена, в том числе, путем добавления дополнительных функций и оборудования.

Для электромонтажников, инсталляторов и системных интеграторов:

  • Свободная топология.
  • Простота программирования сценариев управления и настроек.
  • Хорошо документированный протокол.
  • Нет привязки к одному производителю: широкий ассортимент совместимого оборудования.
  • Легкая интеграция практические во все системы верхнего уровня.
  • Настройка выполняется с помощью единого для всех производителей инженерно-проектного программного пакета ETS.
  • Протокол ISO/IEC 14543.
  • Новые компоненты могут быть легко подключены к существующей шинной системе.

Для светодизайнеров, архитекторов и проектировщиков:

  • Комфорт и интеллектуальность: простота управления, возможность настройки в зависимости от интенсивности освещения, времени, текущих потребностей и других параметров.
  • Широкий выбор совместимых устройств от разных производителей.
  • Простота настройки и изменения конфигурации при необходимости.
  • Многообразие дизайнерских решений для элементов управления (панели, кнопки и т.п.).
  • Возможность комбинирования органов управления нескольких инженерных систем на одном управляющем устройстве.
  • KNX можно инсталлировать как в строящиеся, так и в уже существующие здания. KNX может использоваться как в небольших домах на одну семью, так и в крупных административных и коммерческих зданиях (гостиницах, офисных зданиях, конференц-центрах, больницах, школах, магазинах, складах, аэропортах и т.д.).
  • Высокая степень гибкости: в любое время система может быть с легкостью адаптирована к изменившимся потребностям или расширена, в том числе, путем добавления дополнительных функций и оборудования.
  • Высокая энергоэффективность.
  • Высокая коммерческая рентабельность использования систем KNX в проектах.

Принцип работы

KNX — единственная в мире шинная система, использующая полный спектр различных сред передачи информации в системах управления зданиями: витая пара, линии электропередач, радиочастотные каналы и IP-подключение. Различные каналы передачи данных могут быть легко соединены между собой с помощью переходных KNX-устройств. Для наладки KNX-систем используется программный пакет ETS, единый для всех производителей, продуктов и областей применения.

Управление работой KNX-системы может осуществляться как обычным способом, с помощью кнопок, так и с использованием сенсорных панелей. Кроме того, системой можно управлять и дистанционно через Интернет или с помощью телефона.

Среда передачи сигналов управления:

Все контроллеры, датчики и исполнительные устройства подключаются к проводной шине (витой паре).

  • максимальная длина кабелей в сегменте — 1 000 м;
  • максимальное расстояние от устройства до блока питания — 350 м;
  • максимальное расстояние между двумя устройствами — 700 м;
  • минимальное напряжение на устройствах — 21 В;
  • допустимо использовать любую смешанную топологию сети без закольцовывания (последовательное, комбинированное соединение или звезда).
  • Рекомендуется использовать для шины кабель 2×2×0.8, хотя для работы KNX достаточно одной пары линий данных.
  • Вторая пара может использоваться для подачи дополнительного питания (некоторые устройства могут питаться от самой шины KNX) или как резерв.
  • Стоит уделить внимание защите от перенапряжения и гроз.
  • Общее число устройств в одной сети составляет около 58 тысяч.
  • Базовым элементом логической структуры является сегмент, который содержит до 64 узлов. До четырех сегментов могут быть объединены в линии, которые могут быть объединены в область (до 15 линий). На самом верхнем уровне можно объединить в систему до 15 областей.

Устройства, работающие по протоколу KNX

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВ

  • Могут устанавливаться в стандартные распределительные коробки, либо монтироваться на DIN-рейку.
  • Дополнительное питание не требуется: устройства подключаются только к шине KNX и непосредственно датчикам или управляемым устройствам.
  • Все устройства KNX сертифицируются. Для программирования обязательно иметь соответствующий устройству файл конфигурации. Файл загружается с сайта производителя и интегрируется в программу ETS. В этой же программе можно изменить конфигурацию устройств по предусмотренной производителем схеме.
  • В большинстве случаев, устройства имеют в своем составе несколько объектов, которые являются минимальной единицей для участия в группах, приема и отправки сообщений, настройки параметров и других элементах проекта.

АДРЕСАЦИЯ И КОМАНДЫ

  • Обмен данными между устройствами осуществляется напрямую, без непосредственного участия какого-либо отдельного специализированного контроллера.
  • Адресация устройств обычно использует схему «область-линия-устройство».
  • Собственные адреса необходимо прописывать в каждое устройство на этапе программирования системы через ETS. Данная операция требует физического доступа (обычно — нажатия на кнопку на корпусе), а после установки адреса можно осуществлять все операции удаленно. В дальнейшем эти адреса можно изменить.
  • Групповые адреса — элементы системы, которые представляют собой собранные по функциональному признаку устройства. При этом датчик/сенсор (например, кнопка) может отправлять команды только в одну группу, а исполнительные устройства (например, реле) могут принимать информацию сразу в нескольких группах.
  • Все устройства в группе должны иметь совпадающие типы данных. Это позволяет реализовать упрощенное управление группой устройств путем отправки одного сообщения на групповой адрес вместо индивидуальной адресации.
  • Групповые адреса можно разбивать по определенным категориям. Например, по схеме «этаж-комната-освещение».
  • Кроме отправки команд исполнительным устройствам, предусмотрены и другие типы сообщений, например, получение статуса. В частности, таким образом можно реализовать сохранение индивидуального управления источником света одной кнопкой (нажатие вызывает переключение) с одновременным участием этого источника света в сцене.
  • В схеме не предусмотрено никаких программ, в том числе логических действий, проверки условий, задержек, циклов и других операций. Однако можно подключать устройства, в которых есть базовые логические операции, либо использовать внешние логические блоки.
  • Отдельный класс устройств представляют собой контроллеры. Они оборудованы собственным процессором, адаптером шины KNX, а также могут иметь и другие интерфейсы. Эти устройства способны выполнять множество дополнительных операций, включая работу с таймерами и временем, сценами, проверкой логических условий (например, по состоянию датчиков), взаимодействие с внешними устройствами и другими системами.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Всё программирование системы KNX осуществляется в программе ETS (Engineering Tool Software). Это обеспечивает унификацию и совместимость решений разных производителей.

Источник

Adblock
detector