Европейская платформа автоматизации зданий KNX: плюсы и минусы технологии PDF Печать
26.10.2010 00:20

Немного истории

В 2010 году исполняется 20 лет стандартной технологии KNX/EIB, предназначенной для автоматизации домов и зданий. Все это время активным продвижением технологии на мировой рынок занималась международная ассоциация KNX, в которую официально входят 189 производителей оборудования из 28 стран.
А начиналось все в феврале 1990 года с технологии и ассоциации EIB (European Installation Bus) - Европейская Инсталляционная Шина. Основателями ассоциации можно считать такие компании как: Siemens, ABB, Berker, Gira, Jung и др. Всего 15 компаний. Нетрудно догадаться, что это был "ответ" европейских компаний на экспансию на рынок американских технологий автоматизации. Требовалось достаточно быстро предложить открытую, простую, надежную и технически совершенную систему, которая смогла бы противостоять различным проприетарным протоколам американских компаний. И такое решение было найдено и предложено. Многие специалисты считают, что инженеры Siemens, сделавшие несомненно большой вклад в стандарт, позаимствовали многие идеи у небольшой датской фирмы. Как бы то ни было, можно смело считать, что основные корни технологии сложились именно как европейский подход к автоматизации зданий. Решение оказалось практически удачным, через несколько лет уже около 100 европейских и мировых компаний предлагали сертифицированное оборудование под логотипом хорошо известным как EIB. Продукция EIB распространялась также под несколькими торговыми марками. Наиболее известны Instabus®, ABB i-Bus®, Tebis®.
Участники ассоциации контролировали до 80% европейского рынка инсталляционных устройств. К середине 2000 года в мире было установлено более 10 миллионов устройств EIB. В мае 1999 началось объединение трех европейских ассоциаций в одну, которая со временем получила окончательное название ассоциация KNX. Произошло и слияние трех технологий: EIB, EHS (European Home System) и Batibus. По мнению различных экспертов в стандарте KNX до 80-90% составляет технология EIB. Именно поэтому многие специалисты до сих пор предпочитают говорить о EIB/ KNX. В конце 2003 года технология была утверждена как европейский стандарт EN50090, а в 2006 году как международный стандарт ISO/IEC 14543.

Основные положения

Технология KNX является открытой стандартной одноранговой распределенной системой с коммутацией пакетов. Если протокол рассматривать в соответствие с моделью взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то в технологии определены и реализуются уровни 1-4 и 7. Не используется сессионный уровень и уровень представления. Для передачи информации могут применяться различные среды передачи: витая пара TP-0 и TP-1, силовая сеть PL-110 и PL-132, ИК-канал, радиоканал 868 МГц и сеть Ethernet . Наиболее часто применяется витая пара TP-1. Поэтому в дальнейшем рассмотрим технические особенности этой технологии.
Минимальная инсталляция KNX TP-1 должна иметь следующие компоненты: источник питания с дросселем, датчики (сенсоры), исполнительные устройства (актуаторы) и шинный кабель. В качестве примера рассмотрим простейшую схему: в качестве датчика может быть однокнопочный выключатель, а в качестве исполнительного устройства - одноканальное реле. Для того, чтобы система зафункционировала необходимо не только установить устройства и соединить их необходимыми кабелями между собой и с силовой сетью, но и запрограммировать устройства с помощью инженерного ПО ETS.
До загрузки необходимо провести следующие операции: назначить устройствам индивидуальные физические адреса, выбрать и настроить (параметризировать) прикладные программы устройств, создать структуру групповых адресов и объединить на них объекты связи, взяв один объект в датчике и другой в исполнительном устройстве.
Функционировать такая система будет достаточно просто. Когда выключатель переводится в положение "включено", в сеть отправляется телеграмма с нужным групповым адресом, например 2/1/3, с полезными данными "1" и некоторой служебной информацией. Телеграмма получается и обрабатывается всеми устройствами в сети, но только прибор с таким же групповым адресом 2/1/3 отправляет телеграмму подтверждения, считывает значение "1" и обрабатывает телеграмму соответствующим образом. В данном случае замыкается контакт исполнительного устройства - реле.

001В пределах одной сети каждое устройство должно иметь физический (индивидуальный) адрес. Назначение адресов производится с помощью ПО ETS. Перед назначением устройству адреса оно переводится в режим программирования, как правило, путем нажатия на специальную кнопку на лицевой части корпуса, при этом для подтверждения загорается светодиод (красный). Групповые адреса могут быть назначены активным устройствам системы вне зависимости от их расположения и значений физических адресов. Исполнительным устройствам (получателям телеграмм) может быть назначено несколько групповых адресов, но сенсоры (датчики) могут отправлять телеграмму только по одному адресу. В сложных системах, как правило, используют трехуровневую систему групповой адресации (главная группа/средняя группа/подгруппа).
Объекты связи устройства, между которыми устанавливается коммутация, могут иметь размер от 1 до 14 байт в зависимости от функции, выполняемой этим объектом. У устройств KNX количество объектов связи может быть разным. Например, у двухклавишного выключателя их будет минимум два с размерами в один бит. Каждый объект связи может иметь 5 флагов для задания поведения в системе. Полезные данные передаются в теле самой телеграммы и могут иметь длину от 2 до 16 байт в зависимости от исполняемой функции. Новая спецификация позволяет расширить длину данных до 256 байт.
Различные типы точек данных были стандартизованы международной ассоциацией KNX, чтобы гарантировать совместимость одинаковых приборов от разных производителей (например, диммеров, таймеров и т.д.). Такие данные описаны как Стандартизованные типы данных (DPT).

Сигналы по шине (сети) передаются по битно, причём логический нуль пересылается в виде импульса. Отсутствие импульса интерпретируется как логическая единица. Если несколько устройств захотят передавать сигнал одновременно, то будет преобладать состояние 0, которое и передастся в результате. Для разрешения коллизий (столкновений) телеграмм применяется метод CSMA/CA (Carrier Sensible Multiple Access with Collision Avoidance). Этот метод гарантирует случайный, беспроблемный доступ устройств к шине, при этом без существенного снижения её максимальной пропускной способности. При этом гарантируется, что первоначально будут переданы сообщения с наивысшим приоритетом.
Передача сигнала осуществляется симметрично (парафазно) по паре жил, поэтому жилы кабеля не должны заземляться. Прием сигнала осуществляется устройством в виде дифференциального сигнала (разности напряжений) между двумя жилами, при этом помехи наименьшим образом влияют на него.

В пределах одной линии шины существуют следующие ограничения на длины кабелей:
Источник питания - устройство максимум 350 м
Передающее устройство - принимающее устройство максимум 700 м
Общая суммарная длина линии максимум 1000 м

 

Топология KNX-сети


002

Технология KNX предусматривает различные варианты топологии сети. Это может быть шина (линия). Могут быть любые ответвления, но необходимо помнить об ограничениях по длине. Также возможна топология "звезда" и древовидная. Считается, что последняя наилучшим образом подходит к различным зданиям и сооружениям. Для очень крупных проектов предлагается использовать топологию с магистральной линией и дополнительными областями. Между магистральной линией и каждой областью обязательно устанавливается магистральный соединитель. Таких областей может быть от 1 до 15. В каждой области также организуется главная линия, от которой через линейные соединители могут отходить отдельные линии. Соединители обеспечивают в сети гальваническую развязку линий и фильтрацию телеграмм, что гарантирует более надежную работу сложных сетей с развитой топологией. Таблица фильтрации создается при программировании в каждом соединителеавтоматически, допустима ручная правка этой таблицы. Центральные устройства, такие как шлюзы в другие системы, панели визуализации, целесообразнее устанавливать в магистральную или главную линию области. Максимальное число линий в области - 15.

Линия с помощью повторителей может иметь до 4 сегментов. В одном сегменте линии может быть установлено до 64 устройств, хотя на практике используют ограничение в 50 устройств для сохранения возможности доустановки их в будущем без изменения топологии сети. С учетом всех возможностей общее число устройств в системе TP-1 может быть более 58000.

Сообщения в сети

003

Все телеграммы TP-1 передаются пакетами, побайтно со служебными битами, причем в каждом таком пакете есть бит контроля четности. Длина телеграммы может изменяться от 9 дo 23 пакетов, в зависимости от типа передаваемых данных. В телеграмме подтверждения использует только один пакет. С учетом времени пауз в сети перед началом передачи и перед подтверждением, общее время прохождения сообщения лежит в диапазоне от 20 до 40 мсек.

В контрольном байте контролируется нечетность всех битов во всех посланных пакетах. Таким образом, в технологии KNX осуществляется перекрестная проверка, которая позволяет выявлять как ошибки в отдельных битах, так и ошибки при перестановке битов. Если хотя бы одно какое-то устройство приняло адресованную ему телеграмму с ошибкой, то оно посылает об этом информацию в телеграмме подтверждения устройству-передатчику. Причем, такая телеграмма будет иметь приоритет над сообщениями правильного приема. Устройство-передатчик повторит исходную телеграмму, пометив ее как повторную. Все устройства, которые приняли телеграмму правильно и выполнили ее, проигнорируют повторную. Протоколом TP-1 предусмотрено три последовательных повтора. Если телеграмма по-прежнему принимается с ошибкой, то дальнейшая передача в таком случае прекращается. Также протоколом предусмотрены три приоритета, которые могут быть установлены программно с помощью ПО ETS для отправляемых телеграмм. По умолчанию все телеграммы имеют низкий (авто) приоритет. Телеграммы с высоким приоритетом всегда будут переданы раньше таких телеграмм. Кроме того, сообщениям может быть установлен приоритет "тревога", тогда они всегда будут всегда передаваться первыми.

Инсталляция и устройства

Для соединения устройств в сети TP-1 используется специальный кабель. Он может быть нескольких типов, но чаще у нас применяют кабель JY(St) Y 2х2х0.8, который соответствует немецкому стандарту VDE 0815. Его используют для прокладки в сухих и влажных внутренних помещениях, скрытой и внешней проводки в трубе. Кабель имеет пластиковую оболочку, часто зеленого цвета, металлизированную оболочку - экран для двух витых пар. Для протяжки имеется трассер. Основная витая пара - красный и черный проводники, которые подключаются к устройствам с соблюдением полярности, красный к плюсу, а черный к минусу. Если полярность подключения устройства будет нарушена, то это не приведет к выходу из строя сегмента сети, хотя такое устройство и не будет функционировать. Дополнительная пара - желтый и белый провода используются как запасные в случае выхода из строя основной пары или для подачи к устройствам дополнительного питания или передачи других низковольтных сигналов. Использование других кабелей, в том числе и Cat 5/6/7 или других, не допустимо, так как они не обеспечат гарантированные максимальные расстояния.

При инсталляции по стандарту KNX возможна прокладка силового и шинного кабеля рядом. Но, между жилами силового и шинного кабеля при монтаже необходимо обеспечивать воздушный промежуток не менее 4 мм или дополнительную защитную изоляцию. При вводе кабеля в здание необходимо выполнять требования по молниезащите. Также для защиты сети и устройств рекомендуется использовать ограничители напряжения, которые должны быть установлены на магистральных и линейных соединителях, на устройствах, имеющих связь с заземленными конструкциями (трубопроводы, металлическая арматура и т.д.), на вводах в здание и на концах кабеля. После окончания инсталляции кроме стандартных проверок необходимо измерить сопротивление изоляции кабелей и напряжение питания, которое на концах шины не должно быть ниже 21В.

Для автоматизации зданий KNX - производители выпускают большое количество устройств. В случаях возникновения необходимости интеграции с другими устройствами и системами, можно использовать универсальный интерфейс "сухие" контакты - это достаточно экономичный способ решения многих инженерных задач. В более сложных случаях рекомендуется применять шлюзы. Заметим, что стандартные средства технологии не всегда позволяют контролировать работоспособность любых устройств KNX-сети, а также их подключение и нормальное функционирование в сети, однако новые устройства, как правило, имеют средства для получения такой информации. Следует заметить также, что большинство оборудования производится на европейских заводах с соответствующим контролем качества, и имеет высокую надежность, что позволяет ему бесперебойно работать в течение многих лет. Кроме того, международная ассоциация KNX старается тщательно контролировать совместимость старого и нового оборудования, а также возможность использования инженерное ПО новых версий для работы с любым оборудованием, в том числе и со старым. Отметим также, что температурный диапазон работы стандартного оборудования, как правило, от 0 до + 45 C.

Применимость технологии KNX

После рассмотрения основ платформы KNX можно сделать следующие выводы о применимости ее для решения задач автоматизации зданий:
1. Платформа KNX обеспечивает высокую практическую надежность. Однако она не может использоваться в промышленных применениях, которые требуют обязательного выполнения задач.Неправильно называть эту технологию промышленной, хотя она имеет широкое применение в области автоматизации зданий, особенно в Европе.

2. Технология также не должна применяться в областях, где неправильное выполнение команд может быть опасно для людей, например при управлении лифтами. Но даже в таких системах можно использовать KNX для визуализации положения лифтовой кабины, организации кнопки вызова из квартиры и т.п.

3. В протоколе отсутствует стандартная возможность аутентификации и шифрования сообщений. Поэтому системы безопасности ответственных объектов не выполняются с использованием KNX TP-1. Стоит иметь в виду ограниченное количество повторений телеграмм, а также возможность использования всего трех уровней приоритетов.

4. Стандартный набор возможных топологий KNX TP-1 исключает топологию "кольцо", а именно с использованием "колец" выполняются системы объектов с резервированием. Однако при переходе к KNX-IP или использовании соответствующих инженерных решений можно создавать системы управления с резервированием. Так, например, с применением KNX экономично реализовано управление городским освещением в австрийском городе Зальцбург.

5. При создании систем для частного заказчика, которые не требуют обязательной государственной экспертизы, можно использовать KNX устройства ОПС и СКУД. Они выполняются основными европейскими производителями в едином дизайне с обычными элементами электроустановки: выключателями, розетками, панелями и т.п., что может быть очень важно для помещений, в которых сохранение единого интерьерного решения важно.

6. Отличительной чертой платформы следует признать большое число сертифицированного оборудования в различных вариантах дизайна. Такое разнообразие позволяет создавать сложные интероперабильные системы, например, коттеджных поселков, офисов и многофункциональных комплексов и т.п.

7. Широкое использование в автоматизации зданий различных KNX-датчиков, таких как датчики движения, присутствия, протечек, температуры, влажности и т.п. позволяет применять в комплексных системах обобщенную информацию собираемую KNX-сетью. Также через KNX-сеть можно собирать информацию с различных исполнительных устройств, контролируя, например положения автоматов, заслонок и т.п.

8. Использование исполнительных релейных KNX-модулей, в том числе с контролем тока, позволяет подключать различные устройства: светильники, вентиляторы, насосы и т.п., обеспечивая экономичные и современные решения.

Источник

Комментарии (560)
  • nike magista pas cher  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I'll immediately seize your rss as I can't in finding your e-mail membership link or e-newsletter service. Do you've any? Please allow me realize in order that I could subscribe. Thanks.

  • chaussure de foot pas cher  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I have actually perused your short article, it is extremely instructional and also suiting for me.I regard the important data you offer in your posts.

  • Elsie  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    i was simply searching along and also bumped into your blog. just wished to say excellent blog site and this article really helped me.

  • scarpe calcio nike  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Does your blog have a get in touch with web page? I'm having a difficult time finding it yet, I prefer to send you an email. I've obtained some creative concepts for your blog site you might be curious about hearing.

  • Boris Londre  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Out of my investigation, shopping for electronics online can for sure be expensive, but there are some principles that you can use to acquire the best offers. There are always ways to obtain discount promotions that could make one to buy the best gadgets products at the lowest prices. Good blog post.

  • pool hall tables  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Quality pool tables are designed to support its weight. As the entire weight rests on its legs, solid leg construction is a must. Quality pool table comes with a matching light that eliminates shadows. The pockets are made from the highest grade of leather or rubber-like plastic. Pool table construction, materials, and finish determine the cost and playability. Prices are very competitive which includes lifetime warrantee, installation, and accessories.

  • Shila Sulc  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I presume this is actually an insightful article and also this is really helpful and educated. for that reason, I wish to thanks for the attempts you have made in creating this article.

  • chaussure de foot pas cher  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    This has actually been an excellent location to obtain the current information from the IT area. Excellent to recognize that Boitho AS has actually been integrated right into the data source. Many thanks for sharing the details. Can you please share some even more details concerning this?

  • Deborah Sypult  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Hello, I wish to subscribe for this blog site to obtain most current updates, as a result where could i do it please aid.

  • magista pas cher  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Took me time to check out all the remarks, however I actually delighted in the short article. It showed to be Really practical to me and also I make sure to all the commenters below! It's constantly wonderful when you could not just be notified, yet additionally captivated!

  • Chas Chapnick  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I have been checking out a few of your stories and i can state pretty clever stuff. I will make sure to bookmark your blog.

  • Mui Oroark  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I like what you guys are up too. Such clever work and reporting! Carry on the superb works guys I have incorporated you guys to my blogroll. I think it'll improve the value of my website :)

  • Inge Iacobucci  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Generally I do not read article on blogs, but I wish to say that this write-up very forced me to try and do so! Your writing style has been amazed me. Thanks, very nice article.

  • Avis Verdier  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Very efficiently written post. It will be helpful to everyone who usess it, as well as yours truly :). Keep up the good work - i will definitely read more posts.

  • Joi Jungels  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Thanks for any other informative web site. The place else may just I am getting that type of info written in such a perfect way? I've a challenge that I am just now operating on, and I've been on the glance out for such information.

  • Dorthea Labreck  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    You actually make it seem so easy with your presentation but I find this topic to be really something that I think I would never understand. It seems too complicated and extremely broad for me. I am looking forward for your next post, I’ll try to get the hang of it!

  • photography  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Howdy, just turned into informed of your website through Yahoo, and discovered that it can be truly helpful. I am going to be aware for brussels. I could be delighted if you ever continue this in the long run. Many people is likely to be benefited from your writing. Adios for now!

  • Lynwood Helmkamp  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I'm still learning from you, as I'm improving myself. I certainly love reading all that is written on your blog.Keep the aarticles coming. I enjoyed it!

  • Shemika Baswell  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    This list is so awesome! It has lots of different ideas that I haven?¡¥t seen on Pinterest/done by others yet. I can?¡¥t wait to use one to ask my girls!! I like the clothespin dolls a great deal for some reason, they are so cute. The necklaces and scratch off cards too! Such great ideas!

  • nike hypervenom phantom  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I check your blog site everyday and try to discover something from your blog site. Thank you and awaiting your brand-new post.

  • cristiano ronaldo cleats  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    This is a great read for me, Need to admit that you are one of the very best bloggers I ever saw.Thanks for posting this useful short article.

  • nuove scarpe da calcio  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I enjoy what youve solved here, love what youre specifying and the method you say it. You make it entertaining and you even now handle to help keep it smart.

  • best mini drone with camera  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    The things i have continually told men and women is that when searching for a good internet electronics store, there are a few aspects that you have to take into consideration. First and foremost, you should really make sure to discover a reputable as well as reliable shop that has gotten great evaluations and rankings from other individuals and industry professionals. This will ensure you are dealing with a well-known store to provide good service and help to their patrons. Thanks for sharing your ideas on this site.

  • the best mini drone  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Thanks for your write-up. What I want to say is that while searching for a good on the net electronics go shopping, look for a website with total information on important factors such as the security statement, protection details, payment methods, along with terms plus policies. Usually take time to look into the help plus FAQ areas to get a better idea of the way the shop works, what they are capable of doing for you, and just how you can make the most of the features.

  • Leland Oubre  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I thank u guys for caring about relationships sufficient to teach us what really like is. It truly is the easy factors that make u so pleased. Thank u

  • Shoshana Vanzie  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Thanks for the good writeup. Incidentally, exactly how could our team connect?

  • Luis Munding  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I am actually realy extremely pleased to visit your blogging site. Right now I am discovered which I actually prefer.

  • cheap nike magista  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I really like what there's supporters, adore what youre stating and exactly how you express it. You are which makes it entertaining which means you even today have the ability to make certain that's stays wise.

  • scarpe calcio nike  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Thanks and awaiting your brand-new publish.

  • mercurial pas cher  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    Excellent blog and articles. I check out blog everyday then learn something from your blog.

Оставить комментарий
Your Contact Details:
Комментарий:
[b] [i] [u] [url] [quote] [code] [img]   
:angry::0:confused::cheer:B):evil::silly::dry::lol::kiss::D:pinch:
:(:shock::X:side::):P:unsure::woohoo::huh::whistle:;):S
:!::?::idea::arrow:
Security
Пожалуйста, введите проверочный код, который Вы видите на картинке.