20
KNX Základy
KNX Základy
Standard KNX – základy
2
Úvod ke sběrnicovým systémům
Inteligentní sběrnicové sys-témy činí budovy nákladově mnohem efektivnější, ovla-datelnější, bezpečnější, mno-hem přizpůsobivější, ener-geticky úspornější a přede-vším mnohem komfortněj-ší a pohodlnější. Standard KNX zaujímá rozsáhlý trh s domovními automatizační-mi systémy.
Dříve, nyní a v budoucnuLidé dnes žijí odlišně od způso-bu života před deseti či dvace-ti lety. Dnes se obejdeme bez plateb v hotovosti, nakupuje-me zboží i služby přes inter-net, přátelíme se prostřednic-tvím mobilů po celém světě a začínáme bědovat, když MMS nebo E-mail dorazí až za 5 mi-nut do cílové destinace v USA. V našich vozech se necháme vést satelitní navigací a zamy-káme i odemykáme dveře bez použití klíče. Jakmile vstoupí-me dovnitř, interiérová svítidla se postupně rozsvěcují. Struč-ně, v krátkém čase nastal veli-ký zlom ve vývoji v oblastech komunikace, zábavy i automo-bilové techniky.Podíváme-li se, jak se ve stej-ném období rozvíjela technika v budovách, bude to zcela jiný příběh. Stále otevíráme dveře klasickými klíči; a jestliže rych-le nenalezneme klíč, časově zpožděné řízení vypne osvět-lení a ponechá nás ve tmě. Je pravda, jsme-li v celodenním zaměstnání, vytápění automa-ticky udržuje náš domov s pří-jemnou teplotou – ale bohu-žel nezjistíme, když ponechá-me otevřené okno v obývacím pokoji, i když jsme odešli. Za-znamená to však měřidlo spo-třeby. Před víkendovým odjez-dem je rozumné snížit teplotu topné vody a přepnout všech-ny elektrické spotřebiče do útlumu. Ale to neučiníme na-ráz – a navíc ne spolehlivě. Za-bere to dlouhou dobu.
Čas pro to, abychom něčeho dosáhli Tak elektrické instalace v bu-dovách mohou výrazně zvýšit svou činnost. V síti pracující sní-mače a akční členy jsou již dlou-hou dobu se svými standardní-mi vlastnostmi v motorových vozidlech; na druhou stranu v budovách se ve svém použití opožďují. Je potřebná změna v myšlení, přinejmenším proto, že potřebujeme velmi dlouhou dobu pro servis elektrických instalací. Současné nové bu-dovy budou vyžadovat mnoho
Obraz 1. “Smart” domy, které jsou upraveny podle uživatelských potřeb? To zní jako něco ze sci-fi románu, ale je to již reálné. Inteligentní budovy začleňující sítě rafinovaných přístrojů řídících budovu podle potřeb jsou již skutečností a činí život snadnějším pro jejich uživatele na každodenním základě.
změn během několika příštích desetiletí. Nyní, více než kdy-koli předtím, budovy vyžadu-jí přizpůsobivost a schopnost k ochotným síťovým službám v budovách. Bez technických termínů, vše z toho je již plně uskutečnitelné (obr. 1).
Vytváření širších sítíKlíčem k učinění budovy „in-teligentní“ je využití síťových snímačů a akčních členů. Exis-tují různé cesty k dosažení to-hoto cíle:
Klasické metodyIhned zřejmé řešení je vyu-žití hvězdicové topologie, tj. úprava, v níž každý zásuvkový obvod, stropní nebo nástěn-ná zásuvka a spínač osvětlení je připojen vlastním (ideálně pětižilovým) CYKY kabelem z hlavního rozvaděče, v němž se potřebné logické vazby vy-tváří stykači, spínacími relé a programovatelným logickým kontrolérem (PLC). To může dobře fungovat v přiměřeně malých obydlích. Avšak i malá velikost domu při i docela ma-lém množství funkcí vyžadu-je značné zvětšení rozvaděče a významné rozšíření kabelo-vé sítě. Ve hvězdicové topolo-gii, navíc k rozšíření systému, přistupuje také vysoká časová náročnost pro montáž i pro-gramování.
Technika sběrnicDaleko lepším řešením je při-pojení všech snímačů a akčních členů k „datovému kabelu“ v budově a umožnit jim vymě-ňovat si vzájemně informace (obr. 2). Každý přístroj potom může komunikovat s kterým-koli dalším přístrojem. Např.: spínač osvětlení „volá“ stmí-vač a říká mu, jak velký jas má nastavit na stropním svítidle; snímač pohybu říká akčnímu členu pro osvětlení chodby, že tam někdo vstoupil, nebo pokojovému termostatu, že v pokoji již nikdo není, takže lze snížit teplotu.
Následují příklady snímačů, které mohou odesílat infor-mace na sběrnici: • Spínače osvětlení• Stmívací spínače• Snímače pohybu• Snímače přítomnosti (kte-
ré mohou detekovat, zda v místnosti je osoba, i když se nepohybuje)
• Okenní a dveřní kontakty (pro zabezpečení a řízení vy-tápění)
Obraz 2. Sběrnicový systém je systém snímačů a akčních členů vzájemně propojených „sběrnicovým kabelem“.
Standard KNX – základy
3
• Tlačítka domovních zvonků u vchodových dveří
• Vodoměry, plynoměry, elek-troměry, měřiče tepla
• Snímače přepětí• Snímače teploty vnitřní i ven-
kovní• Snímače teploty pro vytápě-
ní a teplovodní okruhy• Moduly pro přednastavení
pokojové teploty• Snímače jasu vnitřní i venkov-
ní, např. pro řízení stálé osvět-lenosti
• Snímače větru pro řízení ža-luzií
• Zprávy o stavu a závadách v systému pro bílé zboží (prač-ky, sušičky, myčky, trouby atd.)
• Snímače úniku vody, např. v prádelnách
• Měření hladiny např. v nádr-ži dešťové vody, v nádrži top-né nafty, v zásobníku topných pelet
• Radiové přijímače pro dveř-ní zámky
• Přijímače infračerveného dál-kového ovládání
• Čtečky otisků prstů a čtečky karet pro řízení přístupu
Následují příklady akčních čle-nů řízených po sběrnici:• Relé pro spínání osvětlení v
místnosti• Stmívače a DALI rozhraní• Termoelektrické hlavice ra-
diátorů• Displeje termostatů• Pohony mechanismů pro po-
hyb žaluzií, závěsů a garážo-vých vrat
• Pohony pro otevírání oken• Oběhová čerpadla otopné-
ho systému• Systém řízení ventilů solár-
ní tepelné instalace • Poplachy (světelné a akustic-
ké)• Informativní displeje a LED
indikátory• Relé pro spínání zásuvko-
vých okruhů (pro přeruše-ní dodávky)
• Lázeňská čerpadla• Klimatizační systémy• Systémy ventilace (WC/kou-
pelnové ventilátory, řízená vzduchotechnika v domě)
• Ovládání praček, sušiček, my-ček
• Spotřební elektronika
• Spínání signálů poplašných systémů
• Telefonní systémy• Elektrické otvírače dveří a
systémy dveřních zámků
Příklady funkčních modulů (mohou být samostatné nebo integrované v přístrojích): • Kontrolér pokojové teploty• Časové funkce• Volně programovatelné lo-
gické moduly • PLC s KNX rozhraním• Moduly pro řízení na stálou
osvětlenost • Střežení a poplachy• Telefonní spínače připojené
ke sběrnici • Řízení médií• Řízení vytápění• Řízení čerpadel• Simulace přítomnosti• Displeje a uživatelská roz-
hraní • Moduly pro propojení sběr-
nice s telefonem • Moduly pro automatické
odesílání textových zpráv • Moduly pro zpřístupnění dat
budovy zvenčí přes internet nebo telefon
Proč KNX?Na trhu je více sběrnicových systémů. Všechny jsou výhod-né a vhodné pro určité oblas-ti využití. Ale žádný další sys-tém nepodporuje tolik růz-ných výrobců, jako právě KNX. Je tomu tak pro:• Všichni jasně podporují ob-
last instalací v budovách s KNX technikou
• KNX bylo vyvinuto před-nostně pro zajištění potřeb v elektrických instalacích v budovách
• KNX přístroje jsou monto-vány, programovány a para-metrizovány plně kvalifiko-vanými systémovými inte-grátory
• KNX je dobře zavedené a obsahuje obrovské množ-ství funkcí s širokým rozsa-hem
• K dispozici je několik tisíc KNX certifikovaných výrob-kových skupin, pokrývajících jakékoli myslitelné pole apli-kací
• KNX výrobky jsou zkouše-ny na shodu nezávislými zku-šebními laboratořemi
• KNX výrobky jsou kompati-bilní s výrobky všech výrob-ců (vzájemná kompatibilita)
• Koncoví zákazníci těží z růs-tu sítě specializovaných ob-chodníků s KNX kvalifikací získanou v KNX certifikač-ních školicích centrech
• ETS software v PC se užívá pro projektování, návrh i na-hrávání instalace vytvořené z KNX certifikovaných výrob-ků od kteréhokoli výrobce
• KNX podporuje všechna ko-munikační média: TP (zákla-dem je dvouvodičový sběr-nicový kabel), PL (silové ve-dení), RF (radiofrekvenční) a IP/Ethernet/WLAN
• KNX je normalizováno v Ev-ropě, v USA, v Číně a me-zinárodně prostřednictvím např. CENELEC EN 50090 (Evropa), CEN 13321-1/2 (Evropa), ISO/IEC 14543-3 (mezinárodně), GB/T 20965 (Čína), a ANSI/ASHRAE 135 (USA). Více než 350 KNX členů ve 37 zemích vyrábí produkty podle KNX norem. Protože technika je norma-lizována, KNX výrobky jsou všechny vzájemně kompa-tibilní a KNX instalace lze
snadno měnit nebo rozši-řovat vzhledem k předcho-zímu stavu.
Jak je sběrnicová insta-lace vnímána finančně? To je jedna z prvních otázek vlastníků budov a obchodní-ků dotazujících se při zájmu o sběrnicovou techniku. Jak čas-to – to závisí na okolnostech. Na první pohled se sběrnico-vé systémy jeví mnohem dražší, než instalace klasická. Ale zdá-ní může být velice klamné! Co musí být zváženo, jsou výhody, které systém nabízí, také v cel-kové životnosti. V závislosti na typu budovy lze zvolit přiléha-vé argumenty k výběru sběr-nicového systému.• V situaci, kdy zákazník chce
vysoký počet různých funk-cí, sběrnicový systém může snadněji a levněji vyhovo-vat, než rovnocenná klasic-ká instalace
• Když zákazník chce vysoký počet různých funkcí, sběr-nicový systém bude také jednodušší, než klasická in-stalace
• Průběžné úspory energie a z toho plynoucí nižší provoz-ní náklady
Obraz 3. Studie zpracovaná v Institutu pro budovy a energetické systémy v Univerzitě pro aplikované vědy v Bierbachu, nazvaná „Potencionální nabídka moderních elektrických instalací v úsporách energie“, poukazující na to, že při síťovém řízení budovy založeném na KNX lze snížit energetickou náročnost i o více než 50 %.
Indi
vidu
ální
říze
ní m
ístn
ostí
Aut
omat
izac
evy
tápě
ní
Aut
omat
izac
est
íněn
í
Aut
omat
izac
eos
větle
ní
Aut
omat
izac
eve
ntila
ce
80
70
60
50
40
30
20
10
Snížení spotřeby energie v %
5040
45
80
60
Standard KNX – základy
4
KNX sběrnicový systém
Inteligentní sběrnicové sys-témy činí budovy náklado-vě více efektivní a ovlada-telné, bezpečnější a mno-hem variabilnější. KNX stan-dard zahrnuje rozsáhlou ob-last trhu se systémy automa-tizace budov.
Odkud se vzal název KNX?KNX systém domovní auto-matizace byl původně znám jako Evropská instalační sběr-nice (EIB) a byl vyvinut a uve-den na trh EIB asociací (EIBA). EIBA, Batibus Club Internati-onal (BCI, Francie) a Asociace pro evropský domovní systém (EHSA, Nizozemí) se v roce 1999 sloučily a přijaly název KNX, přičemž jako sídlo vznik-lé KNX asociace byl ustano-ven Brusel. Technika používaná v moderních KNX přístrojích je kompatibilní s technikou po-užívanou ve starším EIB systé-mu, takže všechny přístroje ne-soucí logo KNX nebo EIB mo-hou spolehlivě spolupracovat.
Co je to KNX systém? KNX systém je sběrnicový sys-tém pro řízení budov. To zna-mená, že všechny přístroje v KNX systému používají shod-ný způsob přenosu a mohou si vyměňovat data po společ-né sběrnicové síti. To má ná-sledující důsledky:• Přístup na sběrnicovou síť
musí být jasně regulován (způsob přístupu na sběrni-ci)
• Většina přenášených dat ne-musí být užitečnou náplní (např. signály pro spínání sví-tidla), ale adresné informace (jako odkud data pocházejí? Komu jsou určena?).
Další důležitou vlastností KNX sběrnicového systému je jeho decentralizovaná struktura: není zapotřebí centrální řídicí jednotky, protože „inteligen-ce“ systému je rozprostřena napříč všemi přístroji. Cent-ralizované jednotky jsou mož-né, avšak pro realizaci velmi specializovaných aplikací. Ka-ždý přístroj je vybaven vlast-ním mikroprocesorem. Hlavní výhodou KNX decentralizo-vané struktury je, že v přípa-dě závady na jednom přístroji, ostatní dále fungují. Jsou pře-rušeny pouze aplikace závise-jící na vadném přístroji.Všeobecně, v KNX systému jsou tři kategorie přístrojů: systémové přístroje (napáje-cí zdroje, programovací roz-hraní apod.), snímače a akční členy. Snímače jsou přístroje, které zjišťují události v budo-vě (např. někdo stiskl tlačítko, byl zaznamenán pohyb, teplota klesla pod nastavenou hodno-tu apod.), upravují je na tele-gramy (datové balíčky) a ode-sílají je po sběrnicové síti. Pří-stroje, které obdrží telegramy a příkazy v nich vložené mění na požadované činnosti, jsou akční členy. Snímače odesíla-jí příkazy, zatímco akční členy je přijímají (obr. 4).
Jak rozsáhlý může být systém KNX?Díky jeho decentralizované struktuře lze KNX sběrnico-vý systém měnit a rozšiřovat prakticky podle potřeb. Nej-menší možnou KNX aplikací je systém propojující dva sběr-nicové přístroje: snímač a akční člen. Tento základní systém lze později rozšířit o řadu dalších přístrojů nezbytných k zajiště-ní uvažovaných řídicích úkolů.Teoreticky může systém KNX obsahovat více než 50000 pří-strojů. Když se systém KNX rozšiřuje, je nutné upravit i jeho topologii.
Jaká komunikační média jsou možná? Různá komunikační média (a také přenosové způsoby) lze používat pro výměnu dat mezi přístroji v KNX systému:• KNX kroucený pár (KNX
TP) – komunikace po krou-ceném páru datového kabe-lu (sběrnice)
• KNX Powerline (KNX PL) - používá existující 230 V silo-vou síť
• KNX radiofrekvenční (KNX RF) – komunikace rádiovým signálem
• KNX IP – komunikace přes Ethernet
• Vyšší komfort a pohodlí• Snazší ovládání staršími oso-
bami/ vede k životu přátel-skému k seniorům
• Přizpůsobivá, do budoucna zajištěná instalace
• Zabezpečení/jistota (simu-lace přítomnosti, poplach v případě narušení, akustický dveřní alarm, panická tlačít-ka s vazbou na telefon atd.)
Elektrické instalace jsou pro-měnlivé. Zákazníci potřebují ukázat výhody a zajištění KNX instalace do budoucna, aby si mohli vytvořit informované závěry o výchozí výši investic a skutečných dlouhodobých úsporách provozních nákladů.Nové komerční a institucio-nální budovy, jinými slovy ško-ly, zábavní prostory, kanceláře, hotely, zdravotnické objekty, právnické firmy a výrobní pro-story jsou již běžně vybavová-ny KNX sběrnicovou instala-cí. V těchto budovách je čas-to sběrnicová technika levněj-ší, než klasická instalace i s ka-bely. Výhody sběrnicové tech-niky jsou neoddiskutovatel-né (obr. 3).
Obraz 4. Princip snímač/akční člen
Telegram
KNX sběrnice
Odesílatel(např. snímač)
Příjemce(např. akční člen)
Standard KNX – základy
5
KNX komunikační média
Sběrnicové systémy jsou ve-lice pohodlné při instalaci, rozšiřování a obecně při prá-ci s nimi. Široký výběr komu-nikačních možností umož-ňuje splnit různé požadav-ky, KNX jim vyhovuje – např. při modernizaci sběrnicový-mi přístroji i v sebe nepře-hlednějších budovách.
KNX kroucený pár (TP)Dvoužilový kroucený pár v datovém kabelu (sběrnico-vém kabelu) je nejrozšířeněj-ším komunikačním médiem v KNX instalacích. Všechny pří-stroje jsou zde připojeny k tomuto sběrnicovému kabe-lu. Kabely s kroucenými páry nejsou nákladné a lze je snad-no montovat.
NapájeníKNX TP sběrnicový kabel slouží jak k napájení všech pří-strojů, tak i pro přenos dat. Jmenovité napětí sběrnicové-ho systému je 24 V, avšak vý-stupní napětí napájecích zdro-jů je 30 V. Sběrnicové přístro-je bezchybně pracují při napě-tích mezi 21 V až 30 V, takže 9 V rozdíl napětí je určen pro kompenzaci úbytků napětí na kabelu a na přechodových od-porech. Stejnosměrné napětí (DC) v přístrojích je nejdříve odděleno od střídavého (AC) datového signálu. DC napáje-cí napětí se odebírá na kon-denzátoru, kdežto AC datové napětí jde přes transformátor. Transformátor v přenosových přístrojích slouží také k super-ponování odesílaných dat na sběrnicové napětí.
Přenosová rychlost a tvar signáluPřenosová rychlost dat je 9600 bit.s-1 se sériovým pře-nosem, jeden byte současně, prostřednictvím asynchron-ního přenosu dat. Při přeno-su logické nuly nastává krátký pokles napětí, avšak po době ne delší než 104 μs vzroste
opět na původní hodnotu. To je způsobeno indukčností tlu-mivky. Přenos logické jedničky odpovídá nečinnému stavu na sběrnici (obr. 5).Důležitou vlastností komuni-kace po TP je symetrický pře-nos signálů po sběrnici, tzn., že datový kabel nemá pevný vztažný bod proti zemi. Tento způsob komunikace je znám jako symetrický, neuzemněný přenos. Příjemce nezazname-nává napětí proti zemi v jed-notlivých datových vodičích (jako např. v USB rozhraní), ale místo toho vyhodnocuje změ-ny rozdílu napětí mezi dvěma datovými vodiči (obr. 6).To znamená, že bez jakého-koli významného přídavného
hardwaru odolnost proti in-dukovaným rušivým signálům je výrazná, protože tyto ruši-vé signály v obou vodičích se vzájemně odečítají. Odesilatel vytváří AC napětí odpovídající logické nule odesláním půlvlny, což znamená snížení napětí na páru vodičů datového kabelu o cca 5 V. Po asi polovině peri-ody bitu odesilatel opět ukon-čí tento pokles napětí. Zbýva-jící části systému – sběrnico-vý kabel, transformátory a na-bité kondenzátory všech sběr-nicových přístrojů a což je ve-lice důležité – tlumivka napáje-cího zdroje – následně gene-rují kladný kompenzační puls (rezonátor).
Struktura telegramuInformace mezi sběrnicový-mi přístroji se vyměňují tzv. telegramy. Telegram sestává ze sekvence znaků, přičemž v každém znaku je osm nul a jedniček, tedy osm bitů nebo-li jeden byte. Často se něko-lik znaků kombinuje společ-ně do určitého pole. KNX TP telegram v principu obsahuje čtyři pole (obr. 7):• Kontrolní pole vymezuje
prioritu telegramu a urču-je, zda telegram bude opa-kován (pokud příjemce ne-odpověděl)
• Adresové pole obsahuje in-dividuální adresu odesílatele a cílovou adresu (individuál-ní, nebo skupinovou adresu = adresu příjemce)
• Datové pole může sestávat z až 16 bytů a obsahuje uži-tečnou zátěž telegramu
• Ověřovací pole je použito pro ověření parity
Způsob přístupu na sběrniciPřístup na sběrnici KNX, po-dobně jako u mnohých dalších sběrnicových systémů, je ná-hodný a řízený událostmi. Te-legram může být přenášen, jen když v téže době není přená-šen jiný telegram. Aby se za-bránilo kolizím během přeno-su, odesílání z přístrojů je říze-no způsobem CSMA/CA (ví-cenásobný přenos s vyhnutím se kolizím) – obr. 9.Každý odesílající přístroj od-poslouchává všechna data pře-nášená po sběrnici. Pokud dva přístroje současně odesílají te-legram, potom nevyhnutelně (zpravidla ne později, než do-jde k přenosu adresy odesíla-tele v adresovém poli), jeden odesílá 0, zatímco druhý chce odeslat 1. Přístroj odesílající 1“slyší“, že po sběrnici je pře-nášena 0 a detekuje kolizi. Pro-to musí přerušit přenos svých dat a ponechat prioritu dru-hému přenosu. Po ukončení prioritního přenosu se obno-
Napětí signálu superponované na stejnosměrném napětí
Přenášené hodnoty
1 0 1 0 0 1 0 1
Obraz 5. Tvar signálu v KNX TP
Kontrolní pole
KNX TP Telegram
Adresové pole Datenfeld
Ověřovací pole
1 Byte 5 Bytů 1 až 16 Bytů 1 Byte
Datové pole
Obraz 7. Struktura telegramu v KNX TP
Obraz 6. Symetrický přenos dat
Signál Indukované rušení
DVCDVC
DVC = Přístroj
+–
+–
Standard KNX – základy
6
Obraz 8. Sběrnicová svorkovnice s příchozím a odchozím sběrnicovým kabelem
KNX kabel
Sběrnicový konektor
Konektor se zdířkamipro KNX přístroj
ví přenos těchto přerušených dat. Úroveň priority telegra-mů je vymezena v kontrolním poli; projektant systému urču-je, které telegramy mají „ote-vřenou cestu“ v případě koli-ze. Pokud dva telegramy mají stejnou prioritu, přednost te-legramu je stanovena nižší fy-zickou adresou odesílatele (0 má přednost před 1).
Připojení sběrnicových pří-strojůSběrnicové přístroje jsou při-pojeny k datovému kabelu prv-kem nazývaným sběrnicová svorkovnice – násuvnou svor-kovnicí schopnou přijmout až čtyři KNX kabely. Sběrnicové svorkovnice umožňují odpo-jit přístroje od sběrnice bez přerušení sběrnicové linie. To představuje základní výhodu KNX sběrnicového systému: odstranění jednotlivého sběr-nicového přístroje ze systému nezpůsobí ukončení vzájemné komunikace ostatních přístro-jů (obr. 8).
KNX Powerline (PL) Využití stávajících silových ka-belů v budově jako KNX pře-nosové médium může být ná-kladově výhodná cesta k pře-měně instalace v budově na KNX. V KNX Powerline (KNX PL) není potřebné klást sběr-nicové kabely: silové vodiče již nainstalované (vždy jeden ze tří fázových + nulový vodič) se stávají komunikačním mé-diem. Datové signály jsou su-perponovány na síťové napětí.
NapájeníPro KNX PL nejsou potřebné žádné přídavné napájecí zdro-je; napájení sběrnicových pří-strojů zajišťuje síť 230 V AC. Mezifázové spojky jsou pou-žity pro přenos dat po všech třech fázích, kdežto pásmové zádrže brání přenosu dato-vých signálů do vnější silové sítě. Alternativně lze namísto mezifázové spojky použít sys-témovou spojku.
Telegram viditelnýna sběrnici =Telegram 2
Telegram 1 1 0 1 1 0 1 0 1
Telegram 2 1 0 1 0 0 1 0 1
Přerušení přenosutelegramu 1
Kolize
Obraz 9. Vyhnutí se kolizím v KNX TP
Přenosová rychlost a tvar signáluV KNX PL se data přenáší rychlostí 1200 bit.s-1. Logic-ké nuly a jedničky se přenáší šířkovým kmitočtovým klíčo-váním (S-FSK). Kmitočet signá-lu 105,6 kHz odesílaného vy-sílačem odpovídá logické nule, logickou jedničku představuje kmitočet 115,2 kHz (obr. 10).Signály jsou superponovány na síťové napětí. Díky techni-ce komparátorů a inteligentní korekční proceduře, přijíma-né signály lze vyhodnotit i při přítomnosti rušení. Za střední kmitočet lze považovat frek-venci 110 kHz, proto se KNX PL systém nazývá též PL110. Vysílací výkon superponova-ného signálu často odpovídá úrovni šumů dnešních vysoce šumy a vyššími harmonickými znečištěných silových sítí. Pro-to ke správnému vyhodnoce-ní se používají speciální proce-sy zpracování digitálních dat a stálého upravování vysílacího výkonu a citlivosti sběrnico-vých přístrojů podle okamži-tých podmínek v síti.
Struktura telegramuKNX PL telegramy jsou v pod-statě rozšířenými KNX TP te-legramy. KNX PL telegramy sestávají ze čtyř polí (obr. 11):• Tréninkové pole synchroni-
zuje a nastavuje vysílací a při-jímací úrovně
• Úvodní pole udává zahájení přenosu, řídí přístup na sběr-nici a je potřebné pro ochra-nu telegramů před kolizí
• Třetí pole obsahuje KNX TP telegram
• Pole se systémovým ID ob-sahuje ID pro odlišení signálů od dat dalších KNX PL sys-témů, takže pouze přístroje používající shodné systémo-vé ID mohou vzájemně ko-munikovat.
Napětí signálusuperponovanéna síťovém napětí
Přenášenéhodnoty
1 0 0 1
Obraz 10. Tvar signálu v KNX PL
Tréninková sekvence
KNX PL Telegram
2 úvodnípole
Systémové ID
4 bity 2 byty 9 až 23 bytů 1 byte
KompletníKNX TP rámec
Obraz 11. Struktura telegramu v KNX PL
Standard KNX – základy
7
Způsob přístupu na sběrniciPodobně, jako KNX TP, vyža-duje i KNX PL způsob přístu-pu na sběrnici s ochranou pro-ti kolizím telegramů. To je dáno ztížením odesílání telegramů sběrnicovými přístroji. Výcho-zím stavem všech sběrnicových přístrojů je režim příjmu; pouze za jistých podmínek je možné je přepnout do vysílacího re-žimu. Jestliže přístroj detekuje řetězec úvodních bitů, zname-ná to, že sběrnice je obsaze-na jiným přístrojem. Rozlišení je dáno dvěma stavy: Sběrnice volná, Sběrnice obsazena. Za-znamená-li přístroj signál Sběr-nice obsazena, přenos jeho te-legramu bude odložen na poz-dější dobu, náhodně zvolenou ze sedmi možností. To výraz-ně snižuje pravděpodobnost výskytu kolizí.
Připojení sběrnicových přístrojů V KNX PL se sběrnicové pří-stroje připojují přímo k silo-vé síti 230 V.
KNX Radio Frequency (RF) Radiofrekvenční přenos je vždy vhodné KNX komuni-kační médium v těch situacích, v nichž nelze v budovách klást nové kabely (např. ke sníma-čům v nedosažitelných oblas-tech). KNX RF je vhodný pře-devším pro rozšiřování stáva-jících KNX TP instalací. KNX RF teoreticky může obsáhnout jakoukoli technologii v budo-vě řízenou bezdrátově, ale to bude spíše výjimkou, než pra-vidlem.
NapájeníPro umožnění použití RF sní-mačů v místech, v nichž není napájecí síť, jsou zpravidla vy-baveny bateriemi. To je možné v těch případech, kdy tyto pří-stroje nemusí být ve stálém sta-vu připravenosti k příjmu. Zde napomáhá model jednosměr-ných přístrojů definovaný pro
KNX tak, že odesílají telegramy jen při dané potřebě a nepo-třebují tedy přijímač. Na dru-hé straně, akční členy musí být schopné kdykoli přijímat, pro-to vyžadují, aby byly obousměr-né. RF akční členy jsou proto obvykle napájeny ze sítě 230 V. V KNX musí všechny přijíma-če být schopny dále přenášet, takže touto jedinečnou schop-ností KNX signál obsáhne sys-tém jako celek.
Přenosová rychlost a tvar signáluRadiofrekvenční technika pra-cuje s modulací nosné vlny přenášenými informacemi. To lze zajistit buďto amplitudo-vou modulací, frekvenční (kmi-točtovou) modulací, fázovou modulací anebo jejich kombi-nací. Modulovaný signál je ode-sílán k přijímačům, v nichž je poté demodulován, tzn. obno-vena původní informace. KNX RF používá frekvenční modulaci (obr. 12). Logické stavy nula a jedna jsou vytvářeny menšími změnami kmitočtu nosné vlny, též nazý-vané středním kmitočtem. Vý-běr správného nosného kmi-točtu je důležitým faktorem vymezujícím dosah přenosu. Jsou dvě dále uvedené sluči-telné verze KNX RF – KNX Ready a KNX Multi.V KNX Ready je nosný kmito-čet 868,3 MHz s možným je-diným komunikačním kanálem. Radiová komunikace, v níž je
k dispozici jen jeden kanál, je zranitelná rušením od jiných, nikoli KNX radiových systé-mů, nebo od sousedního roz-sahu použitého odlišnými způ-soby pro dosažení komunikač-ního média.KNX RF Multi odolává těmto rušením přístroji umožňující-mi přepnout z obsazeného ka-nálu (např. F1, který je shod-ný s kanálem použitým v KNX RF Ready) na jiný radiový ka-nál (F2 a F3), nebo dva poma-lé kanály (S1 a S2). Rychlé ka-nály jsou určeny pro aplikace ovládané lidmi, jako osvětlení, žaluzie apod., zatímco pomalé kanály jsou pro přístroje, kte-ré nejsou trvale v režimu pří-jmu, jako systémy řízení vytá-pění klimatizace a ventilace.
Rychlé kanály používají rych-lost přenosu dat 16,384 kb.s-1, pomalé kanály pouze polovič-ní rychlost. Zatímco přenosová rychlost dat (výkonný cyklus) v F1 a F2 může být 1 % nebo 0,1 % při maximálně 25 mW, v kanálech F3 a S1 mohou dosahovat až 100 % z maxi-ma 5 mW (ale mezi 5 mW až 25 mW opět jen 1 %). Přeno-sová rychlost dat v kanálu S2 je omezena na 10 % při maxi-málně 25 mW. Ačkoli přístro-je jsou schopné odesílat vždy telegramy, jsou přepnuty do spánkového režimu omezující-ho jejich spotřebu až o 80 % v rychlých kanálech a až o 99 % v pomalých kanálech; periodic-
ky se probouzejí pro příjem telegramů. Pro zajištění kom-patibility mezi jednokanálový-mi a vícekanálovými přístroji bylo navrženo schéma kom-patibility, ke kterému nově vy-víjené jednokanálové přístro-je nyní používají delší úvodní formuli. Vícekanálové přístro-je musí být možné upravit na jednokanálové.KNX RF Multi také pracují s možností ověření správnos-ti doručení telegramu: rych-lé, přímé odsouhlasení (Fast IACK) lze obdržet od až 64 jednotlivých příjemců. Není-li doručen Fast IACK, přenos te-legramu se automaticky opa-kuje. V rozsáhlých instalacích mohou být využity retranslá-tory pro další přenos telegra-mů ke vzdálenějším místům v instalaci. Pro propojení mezi KNX RF a KNX TP se použí-vají mediální spojky.
Struktura telegramuPodobně jako v jiných KNX komunikačních médiích, i v KNX RF se užitečná data ode-sílají prostřednictvím telegra-mů s několika významy. Tzn., že jeden telegram může oslo-vit současně několik sběrnico-vých přístrojů, např. současně sepnout několik svítidel. KNX RF telegramy sestávají z několi-ka datových bloků oddělených polem s ověřovacím součtem (CRC) – obr. 13.Datové bloky obsahují aktuál-ní přenášená data a informace specifické pro sběrnici pro ad-resné účely. První datový blok obsahuje tři pole (obr. 14): prv-ní pole je kontrolní – obsahu-je informace o délce telegra-mu, o přenosové kvalitě (pří-jmové podmínky), stav baterie u přístrojů KNX s baterií a zda je přístroj jednosměrný. Dru-hé pole obsahuje KNX sério-vé číslo nebo adresu domény. Sériové číslo je zadáno výrob-cem a nelze je změnit.Při programování v režimu E se využívá sériové číslo přijí-mače společně se zdrojovou adresou odesílatele.
Obraz 12. Frekvenční modulace a signál v KNX RF
Signál informace(Základní signál)
Nosná vlna
Frekvenčníšířkové klíčování
1 0 1 1 0
mF
mT
an
t
t
0 T 2T 5T
Standard KNX – základy
8
U přístrojů pro KNX RF S re-žim je adresa domény udávána v ETS (od verze 5 nebo vyšší) a slouží ke vzájemnému oddě-lení sousedních RF systémů.Třetí pole je ověřovací, kte-ré dovoluje příjemci prověřit, zda telegram byl odeslán bez chyb. Kromě toho, další kont-rolní pole a ověření bytů je ve druhém datovém bloku, kte-rý sestává z individuální adre-sy zdroje (fyzické adresy), cí-lové adresy a užitečných dat. Užitečná data jsou aktuálními informacemi, které jsou odesí-lány. V závislosti na délce pře-nášených dat může KNX te-legram obsahovat i další da-tové bloky.
Způsob přístupu na sběrniciJednosměrné přístroje mohou pouze odesílat potřebné tele-gramy. Protože se jedná o ve-lice krátký výkonnostní cyklus (= trvání pulsu jako procentu-ální podíl úplné periody) ko-lem 1 %, je virtuálně nemož-
né, aby telegram kolidoval v KNX RF Ready. Obousměr-né přístroje před odesláním telegramu prověřují, zda je RF kanál volný. Pokud je ob-sazený, přístroj vyčká na jeho uvolnění a teprve poté vysí-lá. Jak již bylo uvedeno, ode-sílatel v KNX RF Multi může požadovat potvrzení přijetí telegramu.
Připojení sběrnicových přístrojůKNX RF komponenty mohou být v zapuštěném, nástěnném nebo vestavném provedení. Zapuštěné přístroje jsou pře-devším prvky montované do krabic vybavené ovládacími tlačítky pro spínání i stmívání osvětlení nebo pro ovládání pohonů žaluzií. Prvky s radio-vou komunikací mohou být in-tegrovány v tlačítkových roz-hraních nebo v násuvných pří-strojích. Různé snímače, akční členy a kombinované jednot-ky mohou být jako nástěnné nebo vestavné přístroje pro
montáž, přilepení nebo vlo-žení do nebo na jakýkoli uva-žovaný povrch.
KNX IP Ethernet je otevřený (na vý-robcích nezávislý), vysoce vý-konný, vhodný pro místní i roz-sáhlé sítě, podle mezinárodní normy IEEE 802.3 (Ethernet). Ethernet je používán pro lo-kální sítě, především ve vaz-bě na internet. Po celém svě-tě je mnoho variant různých struktur sítě. Norma na Ether-net definuje fyzikální oblasti (specialisté na sítě je nazýva-jí vrstvami) – např. jako v ná-sledujícím:• Jakým způsobem je signál
přenášen kabelem • Jaké kabely mohou být • Uspořádání kabelových ko-
nektorů • Jak různé typy přístrojů lze
použít ve společném systé-mu
• Jaké znaky lze odesílat a co představují
• Jaké způsoby zálohování dat lze použít
KNX RF Telegram
Synchronizace Datový blok 1 Ověření Datový blok 2 Ověření Datový blok ... Ověření Synchronizace
10 bytů 2 byty 16 bytů 2 byty 2 byty
Datový blok1
Kontrolní pole Sériové č./ad-resa domény Ověření
Datový blok 2
Synchronizace Individuální adresa (zdroj)
Individuální adresa (cíl) nebo
skupinová adresa
Kontrolní pole Data Ověření
Obraz 13. Struktura telegramu v KNX RF
Obraz 14. Datové bloky v KNX RF telegramu
Pro odesílání dat mezi dvě-ma přístroji však tyto specifi-kace nejsou obecně postaču-jící. Je nutné definovat celou řadu dalších podrobností tý-kajících se použitého proto-kolu; to je obzvláště důležité v rozsáhlých sítích (internet). Protokoly jsou nezbytné, aby počítače v síti mohly vzájem-ně komunikovat. TCP/IP – sku-pina protokolů nebo pravidel (rodina protokolů) vznikla v r. 1984 – nyní velmi široce pou-žívaná. Ačkoli obvykle se jed-ná o tvar “TCP/IP”, kde TCP (Transmission Control Proto-col) a IP (Internet Protocol) jsou ve skutečnosti dvěma od-lišnými protokoly: UDP (User Datagram Protocol). IP základ-ní protokol slouží k zajištění odesílání datových balíčků od jednoho přístroje ke druhému tak, aby procházely optimální trasou. To je umožněno tzv. IP adresami. TCP protokol je za-ložen na IP protokolu a pou-žívá se pro veliký počet spo-lečných síťových aplikací, jako E-mail nebo surfování po in-
Standard KNX – základy
9
ternetu. TCP protokol umož-ňuje trvalé, proti chybám ově-řené spojení a zajišťuje, aby všechny datové balíčky byly odesílány ve správném po-řadí a byly spolehlivě rekon-struovány příjemcem (pro-tokol orientovaný na spoje-ní). UDP protokol se použí-vá pro aplikace (jako přenos audia a videa), v nichž je při-jatelné, že občas budou dato-vé balíčky vynechány. Spojení není zajištěno proti chybám a doručené datové balíčky jsou nekontrolovatelné (protokol bez připojení). UDP je znač-ně štíhlejší a rychlejší než TCP. V aplikacích, jakými je přenos řeči a videa by také bylo kon-traproduktivním opakování – např. o sekundu později – ba-líček se stává ztraceným. UDP protokol se často používá v automatizaci budov. Připoje-ní KNX na Ethernet má ná-sledující výhody:• Existující síťovou infrastruk-
turu v budově lze použít jako KNX hlavní nebo páteřní li-nii (vyšší rychlost, náklado-vě efektivnější a výhodnější)
• Budovy lze monitorovat a ří-dit přes Ethernet odkudko-li ve světě
• Na několik na sobě nezávis-lých instalací lze dohlížet a udržovat je z řídicího místa po internetu
• KNX instalace u zákazníků může projektant KNX sys-tému kontrolovat a progra-movat vzdáleně přes inter-net
ProtokolKNX systém používá dva způ-soby komunikace po Etherne-tu – tunelling a routing – oba využívající UDP protokol. Tu-nneling se používá k dosaže-ní sběrnice z místní sítě nebo internetu pro účely jako je programování KNX instalace, kdežto routing se používá pro přenos telegramů po Ether-netové síti, např. pro propo-jení dvou KNX systémů přes Ethernet. KNX protokoly pro tyto dva způsoby komunikace se nazývají KNXnet/IP routing
a KNXnet/IP tunneling. IP ko-munikaci v KNX lze objasnit na OSI referenčním modelu (obr. 15). Komunikace probíhá prostřednictvím aplikační vrst-vy (kterou generuje KNXnet/IP telegram), transportní vrst-vy (UDP), síťové vrstvy (IP) a Ethernetu – fyzikální vrst-vy. Podobně jako u TP proto-kolu, přídavné informace pro uvažovanou vrstvu (v hlavičce) jsou vždy přidány do KNXnet/IP informace.
Struktura telegramuKNXnet/IP telegram obsa-huje některé další informace přidané ke KNX TP telegra-mu (obr. 16):
• Záhlaví Délka Délka záhlaví je vždy stej-
ná. Tato informace je ode-sílána protože délka záhla-ví se může změnit v pozděj-ších verzích protokolu. Úče-lem záhlaví je uvést start te-legramu.
• Verze protokolu Udává, o jakou verzi KNX-
net/IP protokolu se jedná.
• Identifikátor typu KNXnet/IP služby
Identifikátor typu KNXnet/IP služby udává akci, kterou je potřebné uskutečnit.
• Celková délka Toto pole udává celkovou
délku KNXnet/IP telegramu.
• KNXnet/IP- soubor Toto pole obsahuje užiteč-
nou zátěž.
KNXnet/IP tunnelingTunneling je potřebný, když ETS odesílá KNX telegramy způsobem orientovaným na spojení přes IP rámec (obr. 17). V zásadě je tomu tak vždy, když jako cílová je použita individu-ální adresa (např. při programo-vání fyzické adresy/ nahrává-ní aplikačního softwaru KNX přístroji). Komunikace při tu-nellingu se vždy uskutečňuje
přes IP adresu KXnet/IP pří-stroje použitého pro tunelling.
KNXnet/IP routingRouting je potřebný pro sou-běžný nespojovaný přenos KNX telegramů více účast-níkům přes KNXnet/IP rou-ter (obr. 18). Je to ekvivalent-ní skupinové komunikaci jako v KNX TP. Routing se používá např. pro propojení s TP kabe-lem. KNXnet/IP router slou-ží jako liniová spojka na KNX TP sběrnici, avšak odesílá te-legram na IP stranu, když od-povídající skupinová adresa je obsažena ve filtrační tabulce KNXnet/IP routeru. Všech-ny další KNXnet/IP routery slouží také jako liniové spoj-ky pro další KNX TP linie pro přenos telegramů z IP strany do jejich KNX TP linií za před-pokladu, že odpovídající sku-pinové adresy jsou ve filtrač-ních tabulkách těchto KNX-net/IP routerů.
Aplikační vrstva
ZáhlavíEthernet Záhlaví IP Záhlaví UDP KNXnet/IP
Transportní vrstva
Síťová vrstva
Fyzikální vrstva
HTTP
TCP
IP
KNXnet/IP
UDP
Ethernet
ARPICMP IGMP
Obraz 15. KNXnet/IP v OSI referenčním modelu
KNXnet/IP
ZáhlavíDélka
Verzeprotokolu
Typ službyIdentifikátor Celková délka
KNXnet/IP – soubor
Obraz 16. KNXnet/IP telegram
Standard KNX – základy
10
Porovnání KNX IP a KNX TPJelikož význam komunikace přes IP a Ethernet narůstá, je vhodné se ptát, zda populari-ta Ethernetu nezastíní součas-ně nejpopulárnější KNX médi-um, TP. Odpovědí je, ne. Hlav-ními důvody jsou za prvé v podstatných nákladech na ka-bely – protože každý konco-vý prvek vyžaduje vlastní síťo-vý kabel. Za druhé, síťové KNX rozvaděčové moduly na nos-né lišty pro Ethernet si vyža-dují mnoho času, jelikož by si vyžadovaly obrovský počet sí-ťových spínačů. Jejich značná spotřeba energie navíc způ-sobuje, že nejsou energetic-ky efektivní. IP nepředstavu-je problém, avšak – na zákla-dě jeho funkce – přístroj má síťové připojení jiným způso-bem (např. KNX displej). Pro-střednictvím KNX systémové-ho softwaru každý přístroj se síťovým připojením lze změ-nit na KNX přístroj bez pří-davných nákladů na hardware. Takže, zatímco hierarchická to-pologie bude evidentně přetr-vávat, Ethernet bude stále zalo-žen na vysoce výkonné páteřní linii a prostředek komplexního propojení (KNX IP) přístrojů. Výhodami KNX TP, KNX PL a
KNX instalacePC se softwarem ETS
Internetnebo LAN
IP spojka
Obraz 17. Příklad KNXnet/IP tunnelingu: programování sběrnicového přístroje přes Ethernet
KNX instalace KNX instalace
IP spojkyInternet
nebo LAN
Obraz 18. Příklad KNXnet/IP routingu: současné zpřístupnění několika KNX instalací přes Ethernet
KNX RF se zřetelně jeví jejich vhodnost ke společnému při-pojení snímačů a akčních čle-nů. KNX je jedinečným sběr-nicovým systémem nabízejícím široké možnosti v komunikač-ních médiích.
Porovnání rychlosti pře-nosu datI přes dostupná různá odlišná komunikační média KNX vy-tváří jediný sběrnicový systém. KNX systémy lze navrhovat a programovat s jediným soft-warem (ETS). KNX sběrni-cové přístroje se liší toliko v typu použitého připojení; to ale neovlivní způsob komunikace mezi přístroji (shodné skupi-nové adresy využívané napříč celým systémem, komponenty od různých výrobců jsou vzá-jemně kompatibilní atd.). Růz-ná média se značně liší v rych-lostech přenosu dat, KNX TP potřebuje kolem 20 ms k ode-slání telegramu. Během pro-gramování přístrojů však na-růstá – až na 40 ms. Sběrnice KNX TP může odeslat nejvýše 50 telegramů za sekundu díky nízké přenosové rychlosti, del-ší struktuře telegramu a růz-ným způsobům přístupu k to-muto médiu.
Standard KNX – základy
11
KNX topologie
KNX systémy lze podle po-třeby rozšiřovat a mohou se-stávat z několika KNX pod-systémů založených na růz-ných typech komunikačních médií (TP, PL, RF, IP). Aby byl zajištěn bezproblémový pře-nos telegramů mezi jednotli-vými sběrnicovými přístroji, KNX systém musí dodržovat specifickou topologii.
KNX TP
TopologieZákladní jednotkou KNX TP instalace je linie (obr. 19). Li-nie obsahuje KNX napájecí zdroj (včetně tlumivky) a ob-vykle ne více než 64 dalších sběrnicových přístrojů. Na-pájecí zdroj a linie z krouce-ného páru (sběrnicového ka-belu) mají dvě funkce: napájí sběrnicové přístroje potřeb-ným příkonem a dovoluje vý-měnu informací – tj. odesílá-ní telegramů mezi těmito pří-stroji. Sběrnicový kabel se kla-de podle potřeby a může být rozvětven v kterémkoli bodu. Výslednou topologií je volná stromová struktura dovolující vysokou míru flexibility návr-hu. Liniovými opakovači lze linii rozšířit o dalších 64 přístrojů. Takto vložené přídavné sekce se nazývají liniovými segmenty. Liniový segment sestává z lini-ového opakovače a napájecí-ho zdroje (včetně tlumivky) a ne více než 64 dalších sběrni-cových přístrojů (liniový opa-kovač se počítá jako sběrnico-vý přístroj v linii). Ne více, než tři opakovače mohou paralel-ně pracovat v linii, takže maxi-mální počet sběrnicových pří-strojů je 255 (obr. 20).Dalším způsobem rozšíření in-stalace je vytvoření nových linií při použití liniových spojek. Li-niové spojky i liniové opakova-če (nebo také oblastní spojky) jsou prakticky shodným hard-warem, linie lze běžně rozší-řit na jejich maxima využitím
liniových opakovačů; namís-to toho jsou obvykle vytváře-ny nové linie. Na jedné straně se tak systém stává lépe ovla-datelným, na druhé straně se snižuje počet telegramů pro-cházejících jednotlivými linie-mi (díky výhodě dané filtrač-ní funkcí liniových spojek). Li-niová spojka neodesílá tele-gram na linii, pro niž není ur-čen. Až 15 linií může spolupra-covat přes liniové spojky na li-nii – hlavní linii – a vytvářet tak oblast (obr. 21).Na hlavní linii může být umís-těno až 64 přístrojů. Liniové opakovače na hlavní linii ne-lze použít. Liniové spojky na hlavní linii se započítávají mezi sběrnicové přístroje. Každá li-nie potřebuje vlastní napájecí zdroj (včetně tlumivky). Až 15 oblastí lze přes oblastní spoj-ky připojit k oblastní linii a tím vytvořit úplný systém (obr. 22). Stejně jako na hlavní linii, tak i
na oblastní linii smí být nejvýše 64 sběrnicových přístrojů (ne-lze použít liniové opakovače). Liniové spojky na oblastní linii se započítávají do počtu sběr-nicových přístrojů. V praxi se oblasti připojují typickými li-niovými spojkami, parametri-zovanými jako oblastní spojky. Oblastní linie se často nazývá linií páteřní, která rovněž vy-žaduje vlastní napájecí zdroj.Rozdělení systému na linie a oblasti má následující podstat-né výhody:
1. Mnohem spolehlivější čin-nost díky galvanickému od-dělení – všechny linie a ob-lasti mají vlastní napájecí zdroje. Systém jako celek pokračuje v činnosti i v pří-padě závady na jednom na-pájecím zdroji.
2. Místní přenos dat po linii nebo v rámci oblasti neo-vlivní přenos dat v jiných li-niích a oblastech.
3. Topologie je logicky uspo-řádaná a vhodná i pro úče-ly programování
Obraz 19. KNX TP linie
DVC 1 DVC 3
DVC 2
DVC 5
DVC 64Napájecí zdroj s tlumivkou
DVC 4
Obraz 20. Maximální velikost linie v KNX TP
Liniový opakovačDVC 4
DVC 63
DVC 2
DVC 128
DVC 191
DVC 3
DVC 192
DVC 255
DVC 1
DVC 64
DVC 127
Napájecí zdroja tlumivka
Napájecí zdroja tlumivka
Napájecí zdroja tlumivka
Napájecí zdroja tlumivka
Liniová spojka DVC 1 DVC 49Napájecí zdroj
a tlumivka
DVC 0 DVC 0DVC 0
DVC 1
DVC 63
DVC 1
DVC 63
DVC 1
DVC 63
Napájecí zdroj a tlumivka
Napájecí zdroj a tlumivka
Napájecí zdroj a tlumivkaLinie 1 Linie 15
Linie 0
Obraz 21. „Oblast“ v KNX TP: až 15 linií lze propojit s hlavní linií.
Standard KNX – základy
12
Délky kabelůZ důvodů změn tvaru signá-lů a přípustnému maximální-mu přenosovému zpoždění, maximální délky sběrnice v li-niových segmentech smí být: • Vzdálenost od napájecího
zdroje: max. 350 m • Vzdálenost mezi dvěma pří-
stroji na linii: max. 700 m • Délka v jednom liniovém seg-
mentu: max. 1000 m • Vzdálenost mezi dvěma na-
pájecími zdroji (včetně tlu-mivek) v linii: podle specifi-kace výrobce
Individuální adresyKaždý přístroj v KNX systému je vybaven jedinečným a jed-noznačným číslem – individu-ální adresou. Ta sestává ze tří čísel oddělených tečkami. Čís-lování závisí na umístění sběr-nicového přístroje v topologii:• První číslo udává číslo oblas-
ti• Druhé číslo znamená číslo
linie• Třetím číslem je pořadové
číslo přístroje v linii.Fyzické adresy jsou potřebné pro jednoznačnou identifikaci přístroje a také pro jeho pro-gramování. Je nutné pozname-nat, že přidělení adres s číslem 0 na konci náleží vždy liniovým a oblastním spojkám.Příklady:Fyzická adresa 1.1.0: Liniová spojka v první linii, s hlavní li-nií náležející do první oblasti.Fyzická adresa 2.3.20: Sběrni-cový přístroj č. 20 ve třetí li-nii druhé oblasti.
KNX PL
TopologieTopologie v KNX PL je podob-ná jako v KNX TP a obsahuje linie a oblasti. Základní jednot-kou instalace je linie obsahující maximálně 255 přístrojů. V ob-lasti vytvořené propojením 15 KNX PL linií, při použití KNX TP; v PL je maximálně osm ob-lastí. Namísto liniových spojek se v KNX PL používají systé-mové spojky. Jednotlivé KNX PL linie musí být od sebe oddě-leny pásmovými zádržemi. Sys-
témové spojky, obdobně jako jiné spojky, mají filtrační funk-ci, která umožňuje snížení po-čtu telegramů v různých pod-systémech. Přenos telegramů v KNX PL instalaci je značně pomalejší ve srovnání s KNX TP, v KNX PL je nezbytné či-nit opatření k zabránění pře-tížení sběrnicového systému.
Individuální adresySystémové spojky (stejně jako oblastní a liniové spojky) jsou adresovány pořadovým číslem 0. Všechny ostatní PL přístro-je jsou opatřeny individuálními adresami odpovídajícími jejich umístění v topologii.Příklady:Individuální adresa 1.5.0: systé-mová spojka připojená k páté linii PL, s TP hlavní linií v prv-ní oblasti.Individuální adresa 2.3.20: PL sběrnicový přístroj s pořado-vým číslem 20 ve třetí linii dru-hé oblasti.
KNX RF
TopologiePřístroje v KNX RF instalaci nejsou hierarchicky uspořáda-né a virtuálně mohou být na-montovány kdekoli. Za před-pokladu, že jsou v dosahu jiné-ho přístroje, kterýkoli snímač může komunikovat s jakýmko-li akčním členem. Není možné omezit geografický dosah RF signálů, tzn. že KNX RF tele-
Oblast 2
Oblast 15
Napájecí zdroj a tlumivka
Oblast 1
Oblastní spojka Páteřní linie
Obraz 22. Až 15 oblastí lze propojit oblastními spojkami v KNX TP.
gramy mohou být přijímány i v jiných, blízkých KNX RF in-stalacích. Proto je potřebné za-jistit, aby se sousední instalace nemohly vzájemně ovlivňovat.Telegramy odesílané KNX rá-diovými vysílači obsahují vždy sériové číslo/adresu domény přístroje s jedinečnou identi-fikací. Pouze přijímače spáro-vané s vysílačem jsou schopny zpracovat doručený telegram. KNX RF systém je buďto čis-tou rádiovou sítí, anebo se jed-ná o kombinaci rádia s jiným komunikačním médiem (např. KNX TP). Pro účely propoje-ní se používají mediální spojky.
Individuální adresyMediální spojky mají přiřaze-ny fyzické adresy odpovídají-cí jejich umístění v systémo-vé topologii. Fyzická adresa 2.3.20: mediál-ní spojka s pořadovým číslem 20, ve třetí linii druhé oblasti.
KNX IP
TopologieKNX IP lze použít v hlavních a oblastních liniích. Vyžaduje to použití KNXnet/IP routerů. Na „vrcholu“ KNXnet/IP routerů je Ethernetový port a KNX/TP propojení. Routery přená-šejí KNX telegramy k dalším KNXnet/IP routerům přeno-sovým způsobem. Dostupnost Ethernetu jako dalšího přeno-sového média nyní zvyšuje dal-ší přizpůsobivost KNX systé-mových topologií.KNXnet/IP routery mohou být použity jako liniové (obr. 23) nebo jako oblastní spojky (obr. 24). Jako všechny spojky i KNXnet/IP routery mohou filtrovat telegramy. KNXnet/IP routery dovolují také progra-mování přístrojů v jiných lini-ích. Někteří výrobci KNXnet/IP routerů navíc umožňují fil-
Ethernet
KNXnet/IPRouter
Linie s kroucenými páry
Obraz 23. Propojení KNX TP linií přes KNXnet/IP routery
Standard KNX – základy
13
trování telegramů s cílovými individuálními adresami, pro zabránění programování na-příč různými liniemi nebo pří-padnými oblastmi. KNXnet/IP routery během činnosti komu-nikují s jinými KNX přístroji v systému přes Ethernet při po-užití routingu jako komunikač-ního způsobu.Většina KNXnet/IP routerů podporuje tunelling, tj. lze je použít také jako IP programo-vací rozhraní pro ETS.KNXnet/IP routery kromě toho mohou být použity ke vzájemnému propojení celých dalších systémů přes Ethernet (obr. 25). To může být užiteč-né, např. když jsou dvě budo-vy vybavené KNX TP systémy
a je potřebné tyto dvě insta-lace provázat do systému je-diného. Je-li Ethernetové pro-pojení mezi oběma budovami (které často může být v přípa-dě komerčních a institucionál-ních objektů), potom není za-potřebí klást nový kabel mezi nimi. KNX IP lze také využít k síťovému připojení KNX pří-strojů jako jsou displeje. Soft-ware pro komunikaci s KNX systémy přes KNXnet/IP je k dispozici.
Délky kabelůEthernetové instalace jsou propojeny síťovými kabely. Dostupné jsou různé typy sí-ťových kabelů, každý z nich je koncipován pro různé způsoby
Obraz 24. Propojení oblastí KNX TP pomocí KNXnet/IP routerů
KNX TP oblast n
KNX TP Area 3
KNX TP Area 2
KNX TP oblast 1
Ethernet
KNXnet/IPRouter KNXnet/IP
Router
KNX instalace KNX instalace
Internetnebo LAN
Obraz 25. Propojení dvou KNX systémů z oddělených míst
KNXnet/IPRouter
opláštění jader kabelů. Obecně není přípustné, aby tyto kabely byly delší, než 100 m. Speciální propojovací síťové komponen-ty jsou nezbytné v delších insta-lacích k propojení jednotlivých síťových segmentů. V obytných budovách délka kabelů obvykle není problémem. Jak bylo po-znamenáno, v komerčních a institucionálních budovách lze použít již existující síťovou in-frastrukturu.
Individuální adresyKNXnet/IP routery (routing) jsou vybaveny pořadovým čís-lem 0 (stejně jako oblastní a li-niové spojky). KNX/IP rozhra-ní (tunneling) mohou mít jaké-koli pořadové číslo.
Obraz 26. Příklad KNX topologie zahrnující všechna média (TP, PL, RF, IP)
1.1.64 1.15.64
2.1.0
2.1.63 2.1.128
Liniová spojka Liniová spojka
Liniová spojka
Liniový opakovač
Hlavní linie
Hlavní linie
2.0.1 2.0.63
TPNapájecí zdroj a
tlumivka1.0.1 1.0.62
Napájecí zdroj a
tlumivka
IP-Router IP-Router
1.15.01.1.0
1.1.1
Napájecí zdroj a
tlumivka
1.15.1
Napájecí zdroj a
tlumivka
2.1.1
Napájecí zdroj a
tlumivka
Mediální spojka
2.0.01.0.0
EthernetIP páteřní linie
TP
2.15.0 Systémová spojka
2.15.1
2.15.255
2.1.65
Napájecí zdroj a
tlumivka
PL2.1.64
Příklady:Individuální adresa 1.5.0: KNX-net/IP router pracující jako li-niová spojka, propojující pátou linii s hlavní linií první oblasti. Individuální adresa 2.3.20: KNX IP programovací rozhra-ní s pořadovým číslem 20, ve třetí linii druhé oblasti.
Smíšená topologieVšechny typy topologií pro různá komunikační média (TP, PL, RF a IP) mohou být kom-binovány, jak je naznačeno na obr. 26.
Standard KNX – základy
14
Obraz 27. Části sběrnicového přístroje
Sběrnicový kabel
PEI
Jednotka sběrnicové spojky
Sběr
nico
vý p
říst
roj
Obraz 28. Části jednotky sběrnicové spojky
Sběrnicový kabel
PEI
Přenosový modul
Kontrolér
KNX přístroje
V KNX systému jsou dva dru-hy přístrojů: systémové pří-stroje a koncové přístroje. Systémovými přístroji jsou např. napájecí zdroje, spoj-ky nebo programovací roz-hraní, kdežto koncovými pří-stroji jsou třeba snímače a akční členy.
Snímače, akční členy a jednotky sběrnicových spojek
Části sběrnicových přístrojůVšechny standardní sběrnico-vé přístroje sestávají ze dvou částí – z jednotky sběrnicové spojky (BCU) a aplikačního modulu (obr. 27). Jsou-li tyto dvě části samostatnými díly, propojují se normalizovaným 10 nebo 12 pólovým konekto-rem – vnějším fyzikálním roz-hraním (PEI). Když je přístroj smontován ve výrobě – což je případ vestavných přístrojů a většiny přístrojů pro montáž do rozvaděčů na nosné lišty – potom není nutné propoje-ní přes PEI.
Části jednotky sběrnicové spojkyJednotky sběrnicových spojek, které jsou do přístrojů integro-vány již ve výrobě, se nazývají moduly sběrnicového rozhra-ní (BIM) nebo KNX čipovými sadami. V přístrojích se samo-statnými sběrnicovými spojka-mi se koncové přístroje připo-jují přes PEI, přičemž toto pro-pojení je viditelné. K dispozici je široký rozsah různých kon-strukcí (zapuštěné, na nosné lišty a tištěné desky pro inte-graci do obvodů), ale sběrni-cové spojky mají v podstatě obdobnou strukturu, sestáva-jící ze dvou funkčních modulů: kontroléru sběrnicové spojky a přenosového modulu (obr. 28).Přenosový modul vymezu-je komunikační médium, pro něž je sběrnicová spojka ur-
čena. Nejrozšířenějšími sběr-nicovými spojkami jsou prv-ky s přenosovými moduly pro KNX TP (kroucený pár) a pro KNX PL (silové vedení). Funk-ce těchto dvou typů přenoso-vých modulů jsou následující:• KNX TP: superponování sig-
nálních dat na DC napájecí napětí
• KNX PL: superponování sig-nálních dat na síťové napětí 230 V.
Oba typy přenosových modulů obsahují také napájecí zdroje pro napájení kontroléru sběr-nicové spojky a generují příka-zy pro kontrolér pro reset a ukládání dat. Kontrolér sběr-nicové spojky je v zásadě mi-krokontrolér – čip obsahující mikroprocesor, různé typy pa-mětí a vstupy a výstupy k pe-riferiím. Mikroprocesory mo-
hou být standardními prvky např. od NEC, ATMega nebo Texas Instruments, s následu-jícími pamětmi:• RAM: nejmenší paměť. Uklá-
dají se zde proměnné para-metry vytvářené během čin-nosti přístroje.
• EEPROM nebo flash paměť: data (jako parametry, fyzic-ké a skupinové adresy) zadá-vané uživatelem v aplikačním softwaru se ukládají do této paměti. Obsah této paměti se nahrává z PC do jednotlivé-ho přístroje, kde se násled-ně ukládají.
• ROM: systémový software sběrnicové spojky je uložen v této paměti během výro-by čipu. Nyní je vyvinuto ně-kolik odlišných úrovní a ver-zí, označovaných jako verze masek. Verze masky se skládá ze dvou bytů dat, kde první
číslice – y – udává, pro jaké médium je použit (0 pro TP, 1 pro PL110, 2 pro RF a 5 pro KNXnet/IP). Ne všech-ny profily existují pro všech-na tato média. Poslední čísli-ce x udává verzi profilu.
Následující verze masek slou-ží k zaznamenání v ETS, o jaký systémový profil se jedná: » y01xh: Systém 1» y02xh: Systém 2» y70xh: Systém 7» y7Bxh: Systém B» y300h: LTE» 091xh: TP liniové/oblastní
spojky – opakovače» 190xh: TP-PL110 mediální
spojky» 2010h: RF obousměrné Easy
přístroje» 2110h: RF jednosměrné
Easy přístroje
Systém 1 byl po dlouhý čas spo-lečným profilem. Ovšem systé-my 2, 7 a B – jsou pokrokověj-ší než systém 1 – nyní postup-ně nahrazují systém 1. Nabízejí větší kapacitu pamětí, umožňu-jí využití vyšších počtů skupi-nových adres a komunikačních objektů. Všechny funkce poža-dované např. pro zabezpeče-ní budou postupně revidová-ny (např. řízení k přístupu dat přes ochranu heslem). Aplikač-ní softwary vyvinuté pro sys-tém 1 lze nahrát do přístro-jů s maskou systému 2. Mno-ho dodavatelů KNX přístrojů nyní již dlouhou dobu nedodá-vá přístroje systému 1. Pokro-čilé sběrnicové přístroje systé-mů 7 a B nabízejí výrazně větší kapacitu paměti, než systém 2. 10 nebo 12 pólové propojení sběrnicové spojky s koncovým sběrnicovým přístrojem lze použít mnoha různými způso-by, v závislosti na požadavcích. Podle typu použitého konco-vého přístroje se data vymě-ňují prostřednictvím kontaktů jako binární signály, analogové signály nebo jako řetězce dat přes sériová rozhraní. Způsob využití kontaktů v podstatě vy-
Standard KNX – základy
15
chází z odporu v koncovém přístroji s měřením ve sběr-nicové spojce. Některé kon-cové přístroje mají vlastní „in-teligenci“, možná i na základě jiného mikrokontroléru. V ta-kovém případě funkcí sběrni-cové spojky je jednoduše řídit skupinové adresy a zajistit pře-nos dat kompatibilní s proto-kolem. Ve vzácných případech nebude spravovat skupinové adresy a působí jako• sériové rozhraní• pouze jako brána ke sběrni-
ci KNX.
Systémové přístrojeKNX systémové přístroje jsou prvky, které mají přednostně speciální funkce, jako: • Podpora dodržování KNX
topologie• Silové napájení• Programování
KNX TP napájecí zdrojeKNX napájecí zdroje zabezpe-čují pro KNX TP linie nezbyt-né sběrnicové napětí a dodá-vají výkon potřebný pro pře-nos dat.
KNX TP USB rozhraníKNX TP USB rozhraní je po-třebné při programování KNX systému z počítače.
KNX TP liniové/oblastní spojkyTyto přístroje se využívají k provázání KNX TP linií a ob-lastí. Mohou působit i jako li-niové opakovače.
KNX PL pásmové zádržeKNX PL pásmová zádrž brání telegramům na silovém vede-ní opustit uvažovaný prostoro-vý rozsah. Jsou to jednopólové přístroje a musí být ve všech fá-zích. Je důležité dodržet největ-ší přípustný zatěžovací proud 63 A na jeden přístroj.
KNX PL mezifázové spojkyVe třífázové síti musí být zajiš-těno, aby KNX PL signál byl k dispozici ve všech třech fázích. Je-li v některých částech smě-rován souběžně, pak se často přenos uskuteční samočinně. Není-li tomu tak, mezifázová spojka napomůže kapacitním propojením mezi třemi fáze-mi sítě 230 V.
KNX PL systémové spojkyKNX PL systémové spojky mají funkci opakovačů datových sig-nálů v síti 230 V. Mohou se pou-žít také jako liniové spojky pro propojení několika KNX PL li-nií, nebo jako mediální spojky pro propojení KNX PL systé-mů s KNX TP systémy.
KNX RF mediální spojkyKNX RF mediální spojky za-jišťují propojení KNX RF in-stalací s instalacemi KNX TP.
KNXnet/IP routeryKNXnet/IP routery podporu-jí protokoly KNX IP routing a KNX IP tunneling a mohou být použity pro propojení li-nií a oblastí. KNXnet/IP rou-tery lze také využít jako pro-gramovací rozhraní.
KNXnet/IP rozhraníKNXnet/IP rozhraní se pou-žívají pro programování KNX systémů ze strany Ethernetu.
Standard KNX – základy
16
Tab. 1. Použití typů sběrnicových kabelů v závislosti na místě instalace
DOPORUČENÁ VEDENÍ SBĚRNICEKabely používané v Německu Omezení použití
YCYM 2 x 2 x 0,8Zkušební napětí: 4kV(„KNX kabel“)
Montáž uvnitř budov
JY(St)Y 2 x 2 x 0,8Zkušební napětí: 2,5kV
Kladení jako YCYM, vzhledem k nižšímu zkušebnímu napětí oddě-leně od vedení 230 V
JH(St)H 2 x 2 x 0,8 Bezhalogenový kabel, musí být kladen odděleně od vedení 230 V
A-2Y(L)2Y nebo A-2YF(L)2Y Venkovní použití (propojení od-dělených budov)
Obraz 29. Minimální vzdálenosti mezi sběrnicovým kabelem a silovým vedením
Požadavky na KNX instalaci
KNX instalace je standard-ní elektrickou instalací v roz-sahu napětí 230 V, takže pro ni platí všechny požadav-ky norem (např. řady ČSN 33 2000), protože platí i na KNX. Navíc je ale nutné re-spektovat specifické poža-davky KNX.
KNX TP Při kladení a montáži sběrni-cových linií nejsou potřebná žádná bezpečnostní opatření, protože sběrnicové napětí pra-cuje v oblasti bezpečného ma-lého napětí (SELV) a osoby se mohou dotknout vodičů. Jeli-kož přítomnost rušení během přenosu dat mezi jednotlivými sběrnicovými přístroji závisí na použitém kabelu, KNX norma uvádí upřesnění podmínek pro to, které typy kabelů lze použít. Tyto kabely musí být stíněný-mi, s kroucenými páry (tab. 1), stínění kabelu v žádném pří-padě nesmí být připojeno, ani se dotýkat uzemnění – fungu-je jako kovová klec. V KNX TP nelze použít silové kabely jako sběrnici, protože je zde nebez-pečí záměny a také nevyhově-ní stanoveným požadavkům na komunikaci.
Druhý kroucený párNejrozšířenější sběrnicové ka-bely obsahují ještě druhý, vol-ný kroucený pár. Pro použití tohoto volného páru platí ná-sledující pravidla:• Je přípustné pouze pro bez-
pečné malé napětí (SELV/PELV)
• Maximální trvalý proud max. 2,5 A, s potřebnou nadprou-dovou ochranou
• Nelze použít v obvodech ve-řejné telekomunikační sítě
• Druhý kroucený pár je pou-žitelný pro oddělené napá-jení výkonově náročnějších KNX přístrojů
Kladení kabelů Je nutné brát ohled na kritická místa, na nichž by mohlo do-jít ke kontaktu se silovými ka-bely, jako: • Ve spínacích skříňkách a v
rozvaděčích. • V odbočovacích krabicích.
Mezi sběrnicovým napětím a si-lovou sítí 230 V musí být dvoji-tá izolace, která musí vyhovět zkušebnímu napětí 4 kV. Nej-menší přípustné vzdálenosti v systémové instalaci (obr. 29). Je--li ve spínací skříňce síťová část zcela oddělena od sběrnicové instalace (tj. nejsou v ní použi-ty akční členy na 230 V), nejsou zapotřebí žádné zvláštní poža-davky. Stínění kabelů musí kon-čit až v blízkosti svorek. Propo-jování úseků stínění není pří-pustné. Síťové i sběrnicové ka-bely prochází anebo jsou upev-něny tak, aby se vzájemně ne-dotýkaly. V odbočných krabi-cích je možné odizolovat jen 230 V silové nebo jen sběrni-cové vodiče. Pro svorkování je potřebné použít samostat-né krabice nebo krabice s dě-licími přepážkami. Zvláštní po-žadavky platí pro „kombinace“, tj. pro krabice, v nichž sběrni-cová část i silová část je pod společným krytem, např. pro zapuštěný akční člen se zásuv-kou, s ovládáním po sběrnici. Při sejmutí společného krytu musí síťová strana zůstat ne-přístupná dotyku, jak je tomu v případě zásuvek chráněných před přímým dotykem. Sběrnicové kabely je nejvhod-nější klást v souběhu se silo-vými při dodržování běžných instalačních zón (viz ČSN 31 2130, ed. 3). Existuje několik odlišných způsobů ukládání sběrnicových kabelů v jednot-livých místnostech: Mohou být uspořádány do hvězdicové to-pologie z centrální distribuční rozvodnice, nebo postupné to-
pologie kolem místností ane-bo jejich kombinací. Ještě před kladením KNX instalace je nut-né zvážit budoucí rozsah silo-vé i KNX instalace, nebo jak je případně zkombinovat, např. jak vhodné je použití KNX bi-nárních vstupů společně s kla-sickými tlačítkovými ovladači ve srovnání s KNX tlačítko-vými snímači. Je to také důle-žité, když zákazník není ještě zcela rozhodnut o KNX sys-tému, ale uvažuje o možnosti doplnění KNX komponentů v
pozdějším období. V podstatě jsou dvě cesty k tomuto cíli: • Položit sběrnicové kabe-
ly nyní, avšak komponenty KNX později
• Použít hvězdicovou topologii klasické instalace (tedy při-pojit každý tlačítkový ovla-dač samostatně z rozvaděče), což dovoluje systém změnit na KNX v centrálním rozva-děči. Důležité ovšem je po-nechat dostatečný prostor v rozvaděči.
230 V např. CYKY
YCYM nebo JY(St)Y (2,5kV)
Izolovaná jádra vodičů 230 V, přiléhající k plášti sběrnicového kabelu
Izolovaná jádra sběrnicových vodičů, přiléhající k plášti silového kabelu
230 V např. CYKY
YCYM nebo JY(St)Y (2,5kV)
Odpláštěná dvě jádra vodičů
YCYM nebo JY(St)Y (2,5kV)
230 V např. CYKY
KNX TP
KNX TP
KNX TP
*
*
* > = 4 mm mezera nebo přídavná izolace
Standard KNX – základy
17
KNX PL Jelikož v KNX Powerline se data odesílají po existující silo-vé síti, nejsou zde žádné zvlášt-ní instalační požadavky. Přístro-je pro omezení přenosového rozsahu (pásmové zádrže) a propojující fáze (mezifázové spojky) jsou ovšem potřebné. Jističe a proudové chrániče se jmenovitými proudy men-šími než 10 A nejsou přípust-né v signálních obvodech sys-tému PL; namísto toho lze po-užít pojistky. Ani stíněné kabe-ly s uzemněným stíněním nebo kabely s průřezy vodičů většími, než 25 mm2 nelze použít pro přenos dat. Všechny KNX PL přístroje se připojují k jedné fázi a nulovému vodiči. Připo-jení zátěží a signální připojení v akčních členech je odděle-né, takže v instalacích s výsky-tem značného rušení lze snad-no oddělit zátěže od ovláda-cích obvodů.
KNX RFPři projektování KNX RF in-stalací je potřebné vzít do úva-hy možné působení struktury budovy a další myslitelné fy-zikální faktory. V nejpříznivěj-ších podmínkách je dosah ba-teriemi napájených přístrojů kolem 100 m.
KNX IPSíťové kabely pro KNX IP jsou předmětem shodných specifi-kací, jaké platí pro kabely pro IT sítě.
Software ETS
Jediný, na producentech ne-závislý Inženýrský progra-movací nástroj (ETS)se po-užívá pro projektování, na-vrhování a programování KNX instalací s KNX certi-fikovanými produkty: ETS®. Systémoví integrátoři tento nástroj používají pro svá-zání produktů různých vý-robců a pro různé aplikač-ní domény k vytváření jed-notlivých instalací.
KNX instalaci lze programo-vat jedním z následujících kon-figuračních režimů:
• Easy režim (E-režim) Zde je systém konfigurován
nikoli přes PC, ale použitím příruční jednotky, tlačítko-vých ovladačů nebo podob-nými prostředky. Tento způ-sob konfigurace je vhodný pro elektrikáře se základní-mi znalostmi techniky sběr-nic, ale ne se softwarovými dovednostmi. Přístroje re-žimu S (viz níže) lze kdyko-li později doplnit do této in-stalace.
• Systémový režim (S-režim) Ke konfiguraci přístrojů re-
žimu S je potřebný speciál-ní program – software ETS – inženýrský programova-cí nástroj. ETS lze také po-užít k připojení a nahrávání KNX přístrojů.
Funkce ETS Typická KNX instalace je kon-figurována S režimem, tj. použi-tím počítače s nainstalovaným ETS. Výrobci používají ETS při nahrávání aplikačních softwa-rů do svých produktů. Lze jej použít k uskutečnění i dalších úkolů, jako:• Nahrávání aplikačních soft-
warů výrobců z interne-tu (online katalog) nebo ke čtení databází výrobců (např. nabídek výrobců přes jejich webové stránky)
• Nastavování parametrů v apli-kačních softwarech
• Použití skupinových adres a jejich přiřazování ke komuni-kačním objektům v jednotli-vých aplikačních programech
• Nahrávání aplikačních soft-warů do KNX přístro-jů z ETS.
Kromě vytváření projektů a nahrávání nabízí nástroj ETS také rozšířenou pomoc s dia-gnostikou a vyhledáváním chyb.
Struktura programu ETS ETS byl vytvořen podle pravi-del pro tvorbu Windows, tak-že uživatelé pracující s pro-dukty Microsoft® se nemu-sí dlouze učit s ním pracovat. ETS obsahuje celou řadu oken reprezentujících KNX instala-ci různými způsoby (obr. 30):• Hlavní okno představuje in-
stalaci z pohledu budovy, uka-zujíce její různé místnosti a rozvaděče. Přístroje se při-řazují jednotlivým místnos-tem a rozvaděčům, takže je lze snadno nalézt v ETS na základě umístění v budově.
• Okno skupinových adres zobrazuje KNX instalaci z hlediska funkcí, které nabí-zejí. Rychle se lze oriento-
Obraz 30. Různá okna v ETS
Standard KNX – základy
18
Obraz 34. Programovací tlačítka pro programování individuálních adres
vat v tom, které přístroje v budově a jakým způsobem vzájemně spolupracují.
• V topologickém okně je vi-dět struktura (individuální adresy) KNX instalace, jak byla upravena.
Každé okno je rozděleno na poloviny, vlevo je obecný pře-hled instalace ve stromovém znázornění, na pravé straně je seznam jednotlivých polo-žek ve stromové struktuře podle označení na levé stra-ně. Na horní straně okna je lišta s názvy a nabídkami jed-notlivých funkcí. Je zde také ná-strojová lišta umožňující rych-lý, jednoduchý přístup k pro-gramově nejzajímavějším funk-cím. Uživatel si může upravit vzhled seznamů v pravé stra-ně okna a symboly na nástro-jové liště podle svého osobní-ho pracovního stylu.
Navrhování KNX insta-laceK navrhování KNX instala-ce nestačí pouze nainstalovat ETS do počítače. Do programu je potřebné importovat také produktová data různých pří-strojů uvažovaných výrobců. Tato data lze bezplatně získat od výrobců těchto produktů nebo je od nich stáhnout on-line. Jsou dostupná také přes ETS online katalog produktů. Když jsou data importována do ETS, lze zahájit navrhování instalace. To vyžaduje následu-jící postup:• Vytvořit projekt s potřebnými
údaji. Projekt lze kdykoli ote-vřít a znovu upravovat pro-střednictvím názvu projektu.
• Zobrazit předlohu budovy a přístrojů v ní (obr. 31); ustano-vit strukturu budovy a sběr-nicové topologie, definovat individuální adresy přístrojů.
• Definovat parametry KNX produktů podle požadavků. Např. u tlačítkových ovladačů je nutné určit, které z tlačítek bude stmívací spínač, tlačít-ko pro ovládání žaluzií nebo jednoduché tlačítko pro spí-nání osvětlení (obr. 32). V pří-padě akčního členu jeho pa-rametry určují, jak má praco-vat, např. zda bude nabízet ča-
sové funkce, nebo jak rychle bude měnit úroveň osvětlení v případě stmívače.
• Určit funkce v systému a vytvořit skupinové adresy (obr. 33). Příklad: V kancelá-ři jsou dvě řady svítidel na sobě nezávisle pracující. Má být možné, aby každá řada svítidel byla spínána samo-statně, ale také společně obě řady, takže akční člen musí být naprogramován pro tři odlišné činnosti. Proto jsou potřebné tři skupinové ad-resy (řada svítidel 1 zap/vyp, řada svítidel 2 zap/vyp a řady svítidel 1 i 2 zap/vyp)
• Přiřadit komunikační (skupi-nové) objekty KNX produk-tů ke skupinovým adresám. To se uskuteční „virtuálním kabelem“ v ETS mezi pří-strojovými virtuálními vstu-py a výstupy. Uživatel tako-výmto přiřazením skupino-vých objektů určuje, který snímač bude ovládat který akční člen.
Obraz 31. Struktura budova a přístrojů
Obraz 32. Vymezení parametrů sběrnicového přístroje
Obraz 33. Okno skupinových adres
• Vymezit činnosti, k nimž se vztahují KNX přístroje v in-stalaci (volitelné).
• Ověřit, že instalace byla správně navržena, vytisknout dokumentaci a uložit i zálo-hovat projekt
Nahrávání Nahrávání je jednou z nejdů-ležitějších funkcí ETS. Každý přístroj musí nejdříve obdržet jednotlivě přidělovanou fyzic-kou (individuální) adresu, kte-rou uživatel ETS zodpovědný
za nahrávání instalace přiřa-dil stiskem programovacího tlačítka přístroje; to znamená naprogramování adresy v linii, ke které je daný přístroj při-řazen (obr. 34).Těmto nahrávacím operacím je potřebné věnovat velkou péči, protože chyby v tomto kroku vedou k pozdějším nespráv-ným činnostem, jejichž opra-vy jsou časově velmi náročné. Jakmile všechny přístroje mají fyzické adresy, je vhodná doba pro nahrání jejich aplikačních softwarů.
Standard KNX – základy
19
Obraz 35. Skupinový monitor
Diagnostické funkce ETS nabízí řadu diagnostic-kých funkcí, např. prověřová-ní fyzických adres, nebo čte-ní stavu zvoleného sběrnico-vého přístroje. Tato metoda obsahuje podrobné údaje o výrobci přístroje, zaznamena-né chybové bity ve sběrnico-vé spojce a pracovní stav pří-stroje. Pracovní stav udává, zda software je právě v činnosti. Je také možné zjistit, je-li konco-vý přístroj připojen přes PEI ke sběrnicové spojce a které sku-pinové adresy jsou přiřazeny k objektům přístroje.Sběrnicový i skupinový mo-nitor (obr. 35) zaznamenáva-jí všechny sběrnicové telegra-my a sledují tedy aktivitu na sběrnici. Tak lze snadno na-lézt a rozpoznat místo s chy-bou. Navíc k monitorování te-legramů je také možné odesí-lat telegramy z počítače a tak-to testovat akční členy a ini-ciovat spínací akce v instalaci, bez příslušných snímačů, když ještě nejsou namontovány. To je výhodné např. při ověřování individuálního řízení místnos-tí, kdy zjišťujeme, zda se tope-ní vypíná při otevření oken (i když příslušné okenní kontak-ty ještě nejsou přimontovány).
Instalace a licencováníETS dodává KNX asociace přes KNX Online Shop – My KNX – (www.knx.org). Po ná-kupu se nahrává přímo z in-ternetu a může být nainstalo-ván do kteréhokoli počítače. K práci s ETS potřebuje uživatel licenci, jichž je několik typů:
• Licence na software ETS Professional ETS Professional je plnou
verzí ETS. Jedna licence pla-tí pouze pro jeden počítač.
• Dongle licence na ETS Professional Hardware dongle je často
požadován; je to přenosná licence, kterou lze připo-jit přes USB port ke které-mukoli počítači. Díky dong-lu může být ETS používán ve kterémkoli počítači.
• ETS přídavné licence Až dvě další licence lze za-
koupit za malý přídavný po-platek. To je obzvláště výhod-né pro malé společnosti.
• Licence ETS Lite Levná výuková licence ETS
nabízející omezenou funk-cionalitu, vhodná pro žáky a studenty škol.
Rozhraní Při programování a diagnos-tice je potřebné ETS propo-jit se sběrnicí KNX. Lze toho dosáhnout různými způsoby: standardní cestou je využití KNX USB portu nebo KNX-net/IP rozhraní (nebo KNX-net/IP routeru). Má-li instalač-ní síť Wi-Fi připojení, lze se ke sběrnici z notebooku připojit i bezdrátově.
Plug-iny Konfigurace a nahrávání někte-rých KNX přístrojů vyžaduje přídavné specializované soft-wary. Např. u displejů struk-tura stran, texty zobrazova-né na displeji a návaznosti na události ve sběrnicovém sys-tému jsou definovány osobou odpovědnou za návrh instala-ce. Proto je obvykle potřebný samostatný plug-in software. Plug-in se automaticky ozý-vá, jakmile uživatel začne edi-tovat parametry daného pří-stroje v ETS.
ETS Apps Apps jsou značně rozšíře-ny pro mobily, chytré mobi-ly a tablety – a nyní také pro ETS. ETS Professional obec-ně nabízí vše, co je potřebné pro práci s KNX instalací. Ale stejně jako uživatelé mobilů, tak i uživatelé KNX systému stále více chtějí široký roz-sah přídavných funkcí. Nabíd-kou Apps pro inženýrský pro-gramovací nástroj (ETS) KNX odpovídá rostoucím požadav-kům z celého světa na speci-alizovaná řešení. Kompatibil-ní Apps dále rozšiřují funk-cionalitu ETS. Dovolují KNX odborníkům obzvláště využí-vat ještě větší transparentnosti a konfigurovat KNX instalace rychleji než dříve. Díky Apps ETS může být upravena pro budoucí přání uživatelů a bu-doucí technický rozvoj. Všech-ny Apps jsou vytvářeny KNX asociací a členy KNX. Po je-jich ověření v KNX asociaci je možné je nakupovat přes KNX Online Shop.
