KNX — это открытый стандарт (см. EN 50090 , ISO/IEC 14543 ) для автоматизации коммерческих и жилых зданий . Устройства KNX могут управлять освещением, жалюзи и рольставнями, системами отопления , вентиляции и кондиционирования воздуха , системами безопасности, энергоменеджментом, аудио- и видеооборудованием, бытовыми приборами, дисплеями, дистанционным управлением и т. д. KNX произошел от трех более ранних стандартов: European Home Systems Protocol (EHS), BatiBUS и European Installation Bus (EIB или Instabus ).
Он может использовать витую пару (в топологии дерева , линии или звезды ), линии электропередач , радиочастотные каналы или IP -соединения. В этой сети устройства формируют распределенные приложения , и возможно тесное взаимодействие. Это реализуется с помощью моделей взаимодействия со стандартизированными типами точек данных и объектами , моделирующих логические каналы устройств.
Стандарт KNX был создан на основе стека связи EIB на основе OSI, расширенного физическими уровнями , режимами конфигурации и прикладным опытом BatiBUS и EHS .
Инсталляции KNX могут использовать несколько физических средств связи:
KNX не базируется на какой-либо конкретной аппаратной платформе, и сеть может управляться чем угодно, от 8-битного микроконтроллера до ПК, в соответствии с требованиями конкретного здания. Наиболее распространенная форма установки — по витой паре.
KNX — это стандарт, одобренный следующими организациями ( среди прочих ): [1]
Он администрируется Ассоциацией KNX ( cvba ), некоммерческой организацией, регулируемой бельгийским законодательством, которая была образована в 1999 году. По состоянию на 1 июля 2021 года Ассоциация KNX имела 500 зарегистрированных членов-поставщиков оборудования и программного обеспечения из 45 стран. Она имела партнерские соглашения со 100 000 компаний-установщиков в 172 странах и более 500 зарегистрированных учебных центров. [2] Это открытый стандарт без уплаты роялти , и поэтому доступ к спецификациям KNX не ограничен. [3]
Устройства KNX обычно подключаются к шине витой пары и могут быть изменены с контроллера. Шина проложена параллельно электропитанию всех устройств и систем в сети, соединяющей: [4]
Классификация устройств как «датчиков» или «актуаторов» устарела и упрощена. Многие актуаторы включают в себя функциональные возможности контроллера, но также и функциональные возможности датчиков (например, измерение часов работы, количества циклов переключения, тока, потребления электроэнергии и т. д.).
Прикладное программное обеспечение вместе с системной топологией и программным обеспечением для ввода в эксплуатацию загружается на устройства через компонент системного интерфейса. Доступ к установленным системам может осуществляться через локальную сеть, соединения точка-точка или телефонные сети для централизованного или распределенного управления системой через компьютеры, планшеты и сенсорные экраны, а также смартфоны.
Ключевые особенности архитектуры KNX:
Центральными элементами архитектурных концепций KNX являются точки данных (входы, выходы, параметры и диагностические данные), которые представляют переменные процесса и управления в системе. Стандартизированными контейнерами для этих точек данных являются групповые объекты и свойства объектов интерфейса . Система связи предлагает сокращенный набор инструкций для чтения и записи значений точек данных. Точки данных должны соответствовать стандартизированным типам точек данных , которые сами по себе сгруппированы в функциональные блоки . Эти функциональные блоки и типы точек данных связаны с областями приложений, но некоторые из них имеют общее применение (например, дата и время). Доступ к точкам данных может осуществляться через механизмы одноадресной или многоадресной передачи.
Для логического связывания точек данных приложений по всей сети в KNX предусмотрены три базовые схемы привязки: одна для свободной, одна для структурированной и одна для тегированной привязки:
Общее ядро находится поверх физических уровней и уровня канала передачи данных, специфичного для среды, и является общим для всех устройств в сети KNX. Оно совместимо с моделью OSI 7-level:
Установка должна быть настроена на уровне топологии сети и на отдельных узлах или устройствах. Первый уровень — это предварительное условие или фаза «bootstrap», предшествующая настройке распределенных приложений, т. е. связывание и настройка параметров. Конфигурация может быть достигнута путем сочетания локальной активности на устройствах (например, нажатие кнопки) и активной связи управления сетью по шине (одноранговая или более централизованная master-slave).
Режим конфигурации KNX:
Некоторые режимы требуют более активного управления по шине, тогда как некоторые другие в основном ориентированы на локальную конфигурацию. Существует три категории устройств KNX:
KNX охватывает инструменты для задач проектной инженерии, таких как связывание ряда отдельных устройств в функционирующую установку и интеграция различных медиа и режимов конфигурации. Это воплощено в наборе Engineering Tool Software (ETS).
Установка KNX всегда состоит из набора устройств, подключенных к шине или сети. Модели устройств различаются в зависимости от ролей узлов, возможностей, функций управления и режимов конфигурации, и все они заложены в профилях . Существуют также модели устройств общего назначения, такие как для модулей сопряжения с шиной (BCU) или модулей интерфейсов шины (BIM).
Устройства могут быть идентифицированы и впоследствии доступны по всей сети либо по их индивидуальному адресу, либо по их уникальному серийному номеру, в зависимости от режима конфигурации. (Уникальные серийные номера назначаются отделом сертификации Ассоциации KNX.) Устройства также могут раскрывать как специфичную для производителя справочную информацию, так и функциональную (независимую от производителя) информацию при запросе.
Проводная сеть KNX может быть сформирована с топологиями «дерево» , «линия» и «звезда» , которые можно смешивать по мере необходимости; топологии «кольцо» не поддерживаются. Топология «дерево» рекомендуется для большой установки.
KNX может подключать до 57 375 устройств с использованием 16-битных адресов.
Соединительные блоки позволяют фильтровать адреса, что помогает улучшить производительность, учитывая ограниченную скорость сигнала шины. Установка на основе KNXnet/IP позволяет интегрировать подсети KNX через IP, поскольку структура адреса KNX похожа на IP-адрес.
Шина витой пары TP1 (унаследованная от EIB) обеспечивает асинхронную , символьно-ориентированную передачу данных и полудуплексную двунаправленную дифференциальную сигнализацию со скоростью передачи сигналов 9600 бит/с. Управление доступом к среде осуществляется через CSMA/CA . Каждый пользователь шины имеет равные права на передачу данных, и обмен данными происходит напрямую (одноранговый) между пользователями шины. Питание SELV распределяется по той же паре для маломощных устройств. Устаревшая спецификация TP0, работающая на более медленной скорости передачи сигналов 4800 бит/с , была сохранена из стандарта BatiBUS, но продукты KNX не могут обмениваться информацией с устройствами BatiBUS.
Передача по линии электропередачи PL 110 осуществляется с использованием сигнализации с частотной манипуляцией с асинхронной передачей пакетов данных и полудуплексной двунаправленной связью. Она использует центральную частоту 110 кГц (CENELEC B-диапазон) и имеет скорость передачи данных 1200 бит/с. Она также использует CSMA. KNX Powerline нацелен на интеллектуальные бытовые приборы , но ее распространение было низким. Альтернативный вариант, PL 132, имеет несущую частоту, центрированную на 132,5 кГц (CENELEC C-диапазон).
Радиочастотный диапазон обеспечивает связь в диапазоне 868,3 МГц с использованием частотной манипуляции с манчестерским кодированием данных .
Порт KNXnet/IP 3671 поддерживает интеграционные решения для IP -сред, таких как Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth , WiFi/беспроводная локальная сеть (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394) и т. д.
Игнорируя любые преамбулы для доступа к среде и управления коллизиями, формат кадра обычно выглядит следующим образом:
Телеграммы KNX могут быть подписаны или зашифрованы благодаря расширению протокола, которое было разработано с 2013 года, KNX Data Secure для защиты телеграмм на традиционных носителях KNX TP и RF и KNX IP Secure для защиты телеграмм KNX, туннелируемых через IP. KNX Data Secure стал стандартом EN (EN 50090-3-4) в 2018 году, KNX IP Secure — стандартом ISO (ISO 22510) в 2019 году.
Любой продукт, маркированный товарным знаком KNX, должен быть сертифицирован на соответствие стандартам (и, следовательно, на совместимость с другими устройствами) аккредитованными сторонними испытательными лабораториями. Все продукты с логотипом KNX программируются через общий интерфейс с использованием независимого от поставщика программного обеспечения ETS.
