KNX — это открытый стандарт (см. EN 50090 , ISO/IEC 14543 ) для автоматизации коммерческих и жилых зданий . Устройства KNX могут управлять освещением, жалюзи и ставнями, системами отопления , вентиляции и кондиционирования, системами безопасности, управлением энергопотреблением, аудио-видео, бытовой техникой, дисплеями, дистанционным управлением и т. д. KNX развился из трех более ранних стандартов; Европейский протокол домашних систем (EHS), BatiBUS и Европейская установочная шина (EIB или Instabus ).
Он может использовать витую пару (в топологии дерева , линии или звезды ), линию электропередачи , RF или IP -каналы. В этой сети устройства формируют распределенные приложения и возможно тесное взаимодействие. Это реализуется посредством взаимодействия моделей со стандартизированными типами и объектами точек данных , моделируя каналы логических устройств.
Стандарт KNX был построен на основе коммуникационного стека EIB на основе OSI , расширенного за счет физических уровней , режимов конфигурации и возможностей применения BatiBUS и EHS .
Установки KNX могут использовать несколько физических сред связи:
KNX не основан на конкретной аппаратной платформе, и сетью можно управлять с помощью чего угодно, от 8-битного микроконтроллера до ПК, в зависимости от требований конкретного здания. Наиболее распространенный способ установки — по витой паре.
KNX является стандартом, одобренным следующими организациями ( в частности ): [1]
Его администрирует Ассоциация KNX cvba , некоммерческая организация, регулируемая бельгийским законодательством, которая была основана в 1999 году. По состоянию на 1 июля 2021 года в Ассоциации KNX было 500 зарегистрированных членов-поставщиков оборудования и программного обеспечения из 45 стран. У нее были партнерские соглашения со 100 000 компании-установщики в 172 странах и более 500 зарегистрированных учебных центров. [2] Это открытый стандарт , не требующий лицензионных отчислений , поэтому доступ к спецификациям KNX не ограничен. [3]
Устройства KNX обычно подключаются по витой паре и могут быть модифицированы с помощью контроллера. Шина проложена параллельно электропитанию всех устройств и систем в сети: [4]
Классификация устройств на «датчики» и «исполнительные механизмы» устарела и упрощена. Многие приводы включают в себя функции контроллера, а также функции датчиков (например, измерение часов работы, количества циклов переключения, тока, потребления электроэнергии и т. д.).
Прикладное программное обеспечение вместе с топологией системы и программным обеспечением для ввода в эксплуатацию загружается на устройства через компонент системного интерфейса. Доступ к установленным системам можно получить через локальную сеть, канал связи «точка-точка» или телефонные сети для централизованного или распределенного управления системой через компьютеры, планшеты, сенсорные экраны и смартфоны.
Ключевые особенности архитектуры KNX:
Центральное место в концепции архитектуры KNX занимают точки данных (входы, выходы, параметры и диагностические данные), которые представляют переменные процесса и управления в системе. Стандартизированными контейнерами для этих точек данных являются групповые объекты и свойства объектов интерфейса . Система связи предлагает сокращенный набор команд для чтения и записи значений точек данных. Точки данных должны соответствовать стандартизированным типам точек данных , которые сами сгруппированы в функциональные блоки . Эти функциональные блоки и типы точек данных связаны с полями приложений, но некоторые из них имеют общее использование (например, дата и время). Доступ к точкам данных может осуществляться через механизмы одноадресной или многоадресной рассылки.
Чтобы логически связать точки данных приложений в сети, KNX имеет три базовые схемы привязки: одну для бесплатной, одну для структурированной и одну для тегированной привязки:
Общее ядро находится поверх физических уровней и уровня канала передачи данных для конкретной среды и используется всеми устройствами в сети KNX. Он соответствует семиуровневой модели OSI:
Установка должна быть настроена на уровне топологии сети и на отдельных узлах или устройствах. Первый уровень представляет собой предварительное условие или фазу «начальной загрузки», предшествующую настройке распределенных приложений, то есть привязке и настройке параметров. Конфигурация может быть достигнута за счет сочетания локальной активности на устройствах (например, нажатия кнопки) и активной связи управления сетью по шине (одноранговая или более централизованная связь «главный-подчиненный»).
Режим конфигурации KNX:
Некоторые режимы требуют более активного управления по шине, тогда как другие преимущественно ориентированы на локальную настройку. Существует три категории устройств KNX:
KNX включает в себя инструменты для решения задач проектирования, таких как объединение ряда отдельных устройств в функционирующую установку и интеграцию различных сред и режимов конфигурации. Это реализовано в пакете инженерного программного обеспечения (ETS).
Установка KNX всегда состоит из набора устройств, подключенных к шине или сети. Модели устройств различаются в зависимости от ролей узла, возможностей, функций управления и режимов конфигурации, и все они заложены в профилях . Существуют также модели устройств общего назначения, например, устройства сопряжения с шиной (BCU) или модули интерфейса шины (BIM).
Устройства можно идентифицировать и впоследствии получить к ним доступ по всей сети либо по их индивидуальному адресу, либо по их уникальному серийному номеру, в зависимости от режима конфигурации. (Уникальные серийные номера присваиваются отделом сертификации Ассоциации KNX.) При запросе устройства также могут раскрывать как справочную информацию производителя, так и функциональную (независимую от производителя) информацию.
Проводная сеть KNX может быть сформирована с древовидной , линейной и звездообразной топологией, которые можно комбинировать по мере необходимости; кольцевые топологии не поддерживаются. Для большой установки рекомендуется использовать древовидную топологию.
KNX может связать до 57 375 устройств, используя 16-битные адреса.
Блоки связи позволяют фильтровать адреса, что помогает повысить производительность при ограниченной скорости сигнала шины. Установка на основе KNXnet/IP позволяет интегрировать подсети KNX через IP, поскольку структура адреса KNX аналогична IP-адресу.
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 между пользователями шины происходит напрямую (одноранговый). Мощность SELV распределяется по одной и той же паре для маломощных устройств. Устаревшая спецификация TP0, работающая с более медленной скоростью 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 сигнальной манипуляции со сдвигом частоты с асинхронной передачей пакетов данных и полудуплексной двунаправленной связью. Он использует центральную частоту 110 кГц (CENELEC B-диапазон) и имеет скорость передачи данных 1200 бит/с. Он также использует CSMA. KNX Powerline нацелен на интеллектуальную бытовую технику , но спрос на него невелик. Альтернативный вариант, PL 132, имеет несущую частоту в центре 132,5 кГц (C-диапазон CENELEC).
RF обеспечивает связь в диапазоне 868,3 МГц для использования частотной манипуляции с манчестерским кодированием данных .
Порт KNXnet/IP 3671 имеет решения для интеграции для носителей с поддержкой IP , таких как Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth , Wi-Fi/беспроводная локальная сеть (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394) и т. д.
Игнорируя любые преамбулы для доступа к конкретной среде и контроля коллизий, формат кадра обычно следующий:
Телеграммы KNX можно подписывать или шифровать благодаря расширению протокола, разработанного начиная с 2013 года, KNX Data Secure для защиты телеграмм на традиционных средах KNX TP и RF, а также KNX IP Secure для защиты телеграмм KNX, туннелируемых через IP. KNX Data Secure стал стандартом EN (EN 50090-3-4) в 2018 году, KNX IP Secure — стандартом ISO (ISO 22510) в 2019 году.
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.
