KNX

«Коннекс» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о джазовом лейбле, см. Konnex Records . Чтобы узнать о других вариантах использования KNX, см. KNX (значения) .

KNX

Международный стандарт	ЭН 50090, ИСО/МЭК 14543
Промышленность	Автоматизация зданий
Веб-сайт	Кнкс .org

Универсальный двухканальный светорегулятор KNX

Плата трансивера KNX от Elmos

KNX — это открытый стандарт (см. EN 50090 , ISO/IEC 14543 ) для автоматизации коммерческих и жилых зданий . Устройства KNX могут управлять освещением, жалюзи и ставнями, системами отопления, вентиляции и кондиционирования , системами безопасности, управлением энергопотреблением, аудио-видео, бытовой техникой, дисплеями, дистанционным управлением и т. д. KNX развился из трех более ранних стандартов; Европейский протокол домашних систем (EHS), BatiBUS и Европейская установочная шина (EIB или Instabus ).

Он может использовать витую пару (в дерева , линии или звезды топологии ), линию электропередачи , RF или IP- каналы. В этой сети устройства формируют распределенные приложения и возможно тесное взаимодействие. Это реализуется посредством взаимодействия моделей со стандартизированными типами и объектами точек данных , моделируя логических каналы устройств.

Стандартный

Стандарт KNX был построен на основе OSI на основе EIB коммуникационного стека , расширенного за счет физических уровней , режимов конфигурации и возможностей применения BatiBUS и EHS .

Установки KNX могут использовать несколько физических сред связи:

• Витая пара (кабель TP1) (унаследована из стандарта EIB). (Ранее унаследованная среда связи BatiBUS (TP0) больше не является частью спецификаций KNX.)
• Сеть по линиям электропередачи (унаследованная от стандарта EIB). (Ранее унаследованная среда связи EHS (PL132) больше не является частью спецификаций KNX.)
• Радио (KNX-РФ)
• IP (также называемый EIBnet/IP или KNXnet/IP)

KNX не основан на какой-либо конкретной аппаратной платформе, и сетью можно управлять с помощью чего угодно, от 8-битного микроконтроллера до ПК, в зависимости от требований конкретного здания. Наиболее распространенный способ установки — по витой паре.

KNX является стандартом, одобренным следующими организациями ( в частности ):

• Международный стандарт (ИСО/МЭК 14543-3)
• Европейский стандарт ( CENELEC EN 50090 и CEN EN 13321–1)
• Стандарт США ( ANSI / ASHRAE 135)
• Китай Гобяо (GB/T 20965)

Его администрирует Ассоциация KNX cvba , некоммерческая организация, регулируемая бельгийским законодательством, которая была создана в 1999 году. По состоянию на 1 июля 2021 года в Ассоциации KNX было 500 зарегистрированных членов-поставщиков оборудования и программного обеспечения из 45 стран. У нее были соглашения о партнерстве со 100 000 компании-установщики в 172 странах и более 500 зарегистрированных учебных центров. Это открытый стандарт , не требующий лицензионных отчислений , поэтому доступ к спецификациям KNX не ограничен.

Архитектура

Устройства KNX обычно подключаются по витой паре и могут быть модифицированы с помощью контроллера. Шина проложена параллельно с электропитанием всех устройств и систем сети, связывающих:

• Датчики (например, кнопки, термостаты, анемометры, датчики движения) собирают информацию и отправляют ее по шине в виде телеграммы с данными;
• Исполнительные устройства (светорегуляторы, отопительные клапаны, дисплеи) получают телеграммы данных, которые затем преобразуются в действия; и
• Контроллеры и другие логические функции (контроллеры комнатной температуры, контроллеры жалюзи и др.)
• Системные устройства и компоненты (например, линейные соединители, магистральные соединители).

Классификация устройств на «датчики» и «исполнительные механизмы» устарела и упрощена. Многие приводы включают в себя функции контроллера, а также функции датчиков (например, измерение часов работы, количества циклов переключения, тока, потребления электроэнергии и т. д.).

Прикладное программное обеспечение вместе с топологией системы и программным обеспечением для ввода в эксплуатацию загружается на устройства через компонент системного интерфейса. Доступ к установленным системам можно получить через локальную сеть, каналы «точка-точка» или телефонные сети для централизованного или распределенного управления системой через компьютеры, планшеты, сенсорные экраны и смартфоны.

Модель KNX

Ключевые особенности архитектуры KNX:

• Взаимодействие и распределенные модели приложений для решения различных задач автоматизации зданий;
• Схемы настройки и управления ресурсами в сети, а также разрешения связывания частей распределенного приложения на разных узлах;
• Система связи с протоколом сообщений и моделями стека связи в каждом узле (с возможностью размещения распределенных приложений (общее ядро ​​KNX); а также
• Модели реализации этих элементов при разработке реальных устройств, которые будут монтироваться и соединяться в установке.

Приложения, взаимодействие и связывание

Центральное место в концепции архитектуры KNX занимают точки данных (входы, выходы, параметры и диагностические данные), которые представляют переменные процесса и управления в системе. Стандартизированными контейнерами для этих точек данных являются групповые объекты и свойства объектов интерфейса . Система связи предлагает сокращенный набор команд для чтения и записи значений точек данных. Точки данных должны соответствовать стандартизированным типам точек данных , которые сами сгруппированы в функциональные блоки . Эти функциональные блоки и типы точек данных связаны с полями приложений, но некоторые из них имеют общее использование (например, дата и время). Доступ к точкам данных может осуществляться через механизмы одноадресной или многоадресной рассылки.

Чтобы логически связать точки данных приложений по сети, KNX имеет три базовые схемы привязки: одну для бесплатной, одну для структурированной и одну для тегированной привязки:

• При свободной привязке связи между точками данных не предписываются — в сочетании со свободной адресацией это поддерживает настраиваемую группировку многоадресной рассылки на уровне отдельных точек данных и является центральным элементом конфигурации S-режима (см. ниже);
• При структурированном связывании спецификация KNX предусматривает точный шаблон для связывания всего набора точек данных, обычно соответствующих функциональному блоку или каналу (этой концепции соответствуют режимы нажатия кнопок);
• Привязка тегов также предварительно структурируется моделями приложений, но числовое значение адреса является частью его значения.

Ядро и протокол сообщений

Общее ядро ​​находится поверх физических уровней и уровня канала передачи данных для конкретной среды и используется всеми устройствами в сети KNX. Он соответствует семиуровневой модели OSI:

• Общий уровень канала передачи данных, который находится над конкретными уровнями канала передачи данных для каждой среды, обеспечивает контроль доступа и управление логическим каналом;
• Сетевой уровень (для узлов с функцией маршрутизации) предоставляет телеграмму с подтверждением по сегментам ( кадр ) и контролирует количество переходов в кадре;
• Транспортный уровень обеспечивает четыре типа связи: «один ко многим» без установления соединения (многоадресная рассылка), «один ко всем» без установления соединения (широковещательная рассылка), «один к одному» без установления соединения, «один к одному» с установлением соединения;
• (уровни сеанса и представления OSI пусты); и
• Уровень приложения предлагает набор сервисов для процесса приложения.

Режимы конфигурации

Установка должна быть настроена на уровне топологии сети и на отдельных узлах или устройствах. Первый уровень — это предварительное условие или фаза «начальной загрузки», предшествующая настройке распределенных приложений, то есть привязке и настройке параметров. Конфигурация может быть достигнута посредством сочетания локальной активности на устройствах (например, нажатия кнопки) и активной связи управления сетью по шине (одноранговая или более централизованная связь «главный-подчиненный»).

Режим конфигурации KNX:

• подбирает определенную схему для настройки и привязки;
• сопоставляет его с конкретной выбранной схемой адреса; и
• завершает все это выбором процедур управления и соответствующими реализациями ресурсов.

Некоторые режимы требуют более активного управления по шине, тогда как другие преимущественно ориентированы на локальную настройку. Существует три категории устройств KNX:

• Устройства в режиме A или «автоматическом режиме», которые могут настраиваться самостоятельно и могут быть установлены конечным пользователем;
• Устройства E-mode или «Простой режим», для установки которых требуется базовое обучение: их поведение заранее запрограммировано, но параметры конфигурации необходимо адаптировать к требованиям пользователя; или
• Устройства S-режима или «Системного режима», которые можно использовать для создания сложных систем автоматизации зданий : они не имеют поведения по умолчанию и должны программироваться и устанавливаться специалистами.

KNX включает в себя инструменты для решения задач проектирования, таких как объединение ряда отдельных устройств в функционирующую установку и интеграцию различных сред и режимов конфигурации. Это реализовано в пакете инженерного программного обеспечения (ETS).

Устройства

Установка KNX всегда состоит из набора устройств, подключенных к шине или сети. Модели устройств различаются в зависимости от ролей узла, возможностей, функций управления и режимов конфигурации, и все они заложены в профилях . Существуют также модели устройств общего назначения, например, устройства сопряжения с шиной (BCU) или модули интерфейса шины (BIM).

Устройства можно идентифицировать и впоследствии получить к ним доступ по всей сети либо по их индивидуальному адресу, либо по их уникальному серийному номеру, в зависимости от режима конфигурации. (Уникальные серийные номера присваиваются отделом сертификации Ассоциации KNX.) При запросе устройства также могут раскрывать как справочную информацию производителя, так и функциональную (независимую от производителя) информацию.

Топология и адресация

Проводная сеть KNX может быть сформирована с древовидной , линейной и звездообразной топологией, которые можно комбинировать по мере необходимости; кольцевые топологии не поддерживаются. Для большой установки рекомендуется использовать древовидную топологию.

KNX может связать до 57 375 устройств, используя 16-битные адреса.

• Младшие восемь битов обеспечивают до 256 адресов в одной строке , которая может состоять из четырех сегментов , каждый из которых имеет максимум 64 (TP1-64) устройства или до 256 (TP1-256) устройств. Для каждого сегмента требуется локальный источник питания, а максимальная длина сегмента составляет 1000 м. (Фактическое количество поддерживаемых устройств зависит от источника питания и силовой нагрузки отдельных устройств.) Сегменты, подключенные с помощью линейных повторителей, могут иметь длину до 4000 м и объединять до 256 устройств.
• Линии могут быть сгруппированы в зону , при этом до 15 линий могут быть подключены к основной линии через линейные соединители. Следующие четыре бита адреса используются для идентификации отдельных строк.
• Весь домен может быть сформирован из 15 областей, соединенных магистральной линией с использованием соединителей магистральной сети, а верхние четыре бита адресного пространства идентифицируют область. (Линейные повторители нельзя использовать на магистральной или магистральной линии.)

Блоки связи позволяют фильтровать адреса, что помогает повысить производительность при ограниченной скорости сигнала шины. Установка на основе KNXnet/IP позволяет интегрировать подсети KNX через IP, поскольку структура адреса KNX аналогична IP-адресу.

Физический уровень

Город 1

TP1 Шина витой пары (унаследованная от EIB) обеспечивает асинхронную символьно-ориентированную передачу данных и полудуплексную двунаправленную дифференциальную сигнализацию со скоростью передачи сигналов 9600 бит/с. Управление доступом к среде осуществляется через CSMA/CA . Каждый пользователь шины имеет равные права на передачу данных, и обмен данными между пользователями шины происходит напрямую (одноранговый). Мощность SELV распределяется по одной и той же паре для маломощных устройств. Устаревшая спецификация TP0, работающая с более низкой скоростью передачи сигналов 4800 бит/с , была сохранена из стандарта BatiBUS, но продукты KNX не могут обмениваться информацией с устройствами BatiBUS.

ПЛ 110

Передача по линии электропередачи PL 110 осуществляется с использованием сигнальной манипуляции со сдвигом частоты с асинхронной передачей пакетов данных и полудуплексной двунаправленной связью. Он использует центральную частоту 110 кГц (CENELEC B-диапазон) и имеет скорость передачи данных 1200 бит/с. Он также использует CSMA. KNX Powerline нацелен на интеллектуальную бытовую технику , но спрос на него невысок. Альтернативный вариант, PL 132, имеет несущую частоту в центре 132,5 кГц (C-диапазон CENELEC).

РФ

RF обеспечивает связь в диапазоне 868,3 МГц для использования частотной манипуляции с манчестерским кодированием данных .

ИП

Порт KNXnet/IP 3671 имеет решения для интеграции для IP среды с поддержкой , такой как Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth , Wi-Fi/беспроводная локальная сеть (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394) и т. д.

Формат кадра

Игнорируя любые преамбулы для доступа к конкретной среде и контроля коллизий, формат кадра обычно следующий:

Октет	Роль
0	Поле управления
1 – 2	Исходный адрес
3 – 4	Адрес назначения
5	тип адреса | НПКИ | длина
6 – 7	Информация о протоколе транспортного уровня | Информация о протоколе прикладного уровня | данные/APCI
8 – Н-1	Данные
Н ≤ 22	Проверка кадра

Безопасность

Телеграммы KNX можно подписывать или шифровать благодаря расширению протокола, разработанного начиная с 2013 года, KNX Data Secure для защиты телеграмм на традиционных средах KNX TP и RF, а также KNX IP Secure для защиты телеграмм KNX, туннелируемых через IP. KNX Data Secure стал стандартом EN (EN 50090-3-4) в 2018 году, KNX IP Secure — стандартом ISO (ISO 22510) в 2019 году.

Соответствие

Любой продукт, маркированный товарным знаком KNX, должен быть сертифицирован на соответствие стандартам (и, следовательно, на совместимость с другими устройствами) аккредитованными сторонними испытательными лабораториями. Все продукты с логотипом KNX программируются через общий интерфейс с использованием независимого от поставщика программного обеспечения ETS.

См. также

• КУКЛАx8
• ЭнОкеан
• Домашняя автоматизация
• ИНСТЕОН
• Z-Wave
• Интеллектуальное здание
• Пульт управления освещением
• Система управления освещением
• OpenTherm
• Умная среда
• Сенсорная панель
• УПБ
• Matter (стандарт) — запатентованный, бесплатный стандарт для интеграции оборудования домашней автоматизации.

Внешние ссылки

• Ассоциация KNX
• Ассоциация KNX (Великобритания)
• Ассоциация KNX (Австралия)
• Ассоциация KNX (Ирландия)
• KNX США
• KNX США
• Решения для интерфейса KNX