Datenübertragung mittels KNX: Unterschied zwischen den Versionen

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===Geschichte von KNX?===
[[Datei:KNX logo.png|mini|KNX_Logo]]
Das Gebäudesystem [http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf KNX] hieß ursprünglich "Europäischer Installationsbus" (abgekürzt EIB) und war ein von der [http://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4ischer_Installationsbus EIB]-Association (EIBA) entwickeltes und vermarktetes System. 1999 kam es dann zu einem Zusammenschluss der EIBA mit anderen europäischen Vereinigungen: dem BCI aus Frankreich, der das Batibus-System förderte und der European Home Systems Association aus den Niederlanden, die das EHS-System unterstützte.
===Was ist KNX?===
Der Konnex-Bus  [http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf KNX] ist ein Feldbus für die Gebäudeautomation und hieß ursprünglich "Europäischer Installationsbus" (abgekürzt EIB) und war ein von der [http://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4ischer_Installationsbus EIB]-Association (EIBA) entwickeltes und vermarktetes System. 1999 kam es dann zu einem Zusammenschluss der EIBA mit anderen europäischen Vereinigungen: dem BCI aus Frankreich, der das Batibus-System förderte und der European Home Systems Association aus den Niederlanden, die das EHS-System unterstützte.
Bei diesem Zusammenschluss wurde der neue Name KNX geschaffen und die KNX-Association mit Sitz in Brüssel gegründet. Die Technik der heutigen KNX Geräte ist identisch mit der Technik des ehemaligen EIB-Systems, so dass alle Geräte, die ein KNX oder EIB-Logo tragen, problemlos miteinander betrieben werden können.
Bei diesem Zusammenschluss wurde der neue Name KNX geschaffen und die KNX-Association mit Sitz in Brüssel gegründet. Die Technik der heutigen KNX Geräte ist identisch mit der Technik des ehemaligen EIB-Systems, so dass alle Geräte, die ein KNX oder EIB-Logo tragen, problemlos miteinander betrieben werden können.


===Wie funktioniert KNX?===
===Wie funktioniert KNX?===
Beim KNX System geht es um ein Bussystem für die Gebäudesteuerung.
Beim KNX System geht es um ein Bussystem für die Gebäudesteuerung.
Alle Geräte benutzen das gleiche Übertragungsverfahren  und tauschen über eine gemeinsame Busleitung Daten aus. Ein weiteres wichtiges Merkmal des KNX Bussystems ist der dezentrale Aufbau. Es gibt also kein Zentralgerät, sondern die Intelligenz des Systems ist gleichmäßig über alle Teilnehmer verteilt. Jeder Teilnehmer hat seinen eigenen Mikroprozessor.  
Alle Geräte benutzen das gleiche Übertragungsverfahren  und tauschen über eine gemeinsame Busleitung Daten aus. Ein weiteres wichtiges Merkmal des KNX Bussystems ist der dezentrale Aufbau. Es gibt also kein Zentralgerät, sondern die Intelligenz des Systems ist gleichmäßig über alle Teilnehmer verteilt. Jeder Teilnehmer hat seinen eigenen Mikroprozessor.  
Ein großer Vorteil einer dezentralen Anlage ist, dass bei Ausfall eines Gerätes die übrigen Geräte weiter arbeiten. Es sind nur jene Funktionen gestört, die das ausgefallene Gerät betreffen.
Ein großer Vorteil einer dezentralen Anlage ist, dass bei Ausfall eines Gerätes die übrigen Geräte weiter arbeiten. Es sind nur jene Funktionen gestört, die das ausgefallene Gerät betreffen.
Neben den Systemgeräten (Spannungsversorgung, Busleitung usw.) wird beim KNX System generell zwischen Sensoren und Aktoren unterschieden. Sensoren sind Geräte, die Ereignisse im Gebäude erkennen (Tastenbetätigung, Bewegung, Über-/Unterschreitung eines Temperaturwerts usw.) und in [http://de.wikipedia.org/wiki/Telegramm Telegramme] umwandeln. Anschließend versenden sie diese Telegramme (Datenpakete). Geräte, die Telegramme empfangen und die darin enthaltenen Befehle in Aktionen umwandeln, bezeichnet man als Aktoren.
Sensoren sind als die Befehlsgeber im Bus und Aktoren die Befehlsempfänger.


Die moderne Jung-Haustechnik verbindet die Beleuchtung mit dem Sichtschutz durch Rollläden und Jalousien, die Lieblingsmusik mit dem Home-Cinema oder die Alarmanlage mit der Türsprechanlage - einfach zu steuern, sogar bequem von dem Sofa aus. All das machen die bedienerfreundlichen KNX-Lösungen des sauerländischen Unternehmens möglich: Für jeden Einsatzzweck gibt es hier innovative Displaygeräte. Ob Smart-Displays zum Wandeinbau oder die Jung-App Smart Remote für iPhone, iPad und Co. - dank einer einheitlichen Bedienoberfläche auf den farbigen Touchscreens wird hier die Visualisierung und Steuerung von Haustechnik, Multimedia und Smart-Metering einfach und intuitiv. Jung-Smart-Control Wer die Benutzerführung seines Smartphones schätzt, wird erst recht von dem Jung-Smart-Control begeistert sein. Denn das neue, kompakte KNX-Raumbediengerät macht die Handhabung komplexer Hausfunktionen einfach. Blättern, scrollen und steuern: Alles läuft so leicht wie bei einem Smartphone über Touch­screen und sensorische Tasten. Die gut durchdachte Bedienphilosophie des Jung-Smart-Control erschließt sich sofort: großzügige Flächen zum Schalten, dazu komfortable Slider zum Dimmen von Licht, zum Verfahren von Jalousien und zum präzisen Einstellen der Temperatur. Dabei verfügt der farbige TFT-Touchscreen - wie alle Jung-Smart Displays - über die intuitive Bedienoberfläche 'Smart User Interface'. Alles im Blick - alles im Griff Für den nötigen Durchblick bei der Anwendung sorgt die verständliche Struktur der Bedienoberfläche, die nach Räumen aufgebaut ist. Um beispielweise zentral Licht oder Jalousien zu regeln, gibt es die Funktionsübersicht. Sie informiert über die einzelnen Anwendungen und deren Status und ermöglicht so eine umfassende Bedienung. Besonders praktisch sind auch die Start- und die Favoritenseite. Hier kann der Anwender die am häufigsten genutzten Funktionen individuell zusammenstellen und direkt darauf zugreifen. In Verbindung mit Designrahmen aus der Serie LS wirkt das Gerät ausgesprochen elegant und fügt sich perfekt in die vorhandene Elektroinstallation ein. Einfach intuitiv steuern, regeln und überwachen Das lüfterlose Displaygerät Jung-Smart-Panel zum Wandeinbau macht die Steuerung moderner KNX-Funktionen einfach komfortabler. Als Steuerzentrale eingesetzt, übernimmt das kompakte Gerät von einem Standort aus das Regeln und Überwachen von Licht, Jalousien und Rollläden, Heizung, Klimasystemen und Meldeanlagen. Darüber hinaus verfügt das Smart-Panel über eine umfangreiche Zusatzausstattung, zu der eine 1,3 Megapixel-Digitalkamera, ein hochwertiger Lautsprecher sowie ein Mikrofon gehören. Mithilfe der neuen, bereits integrierten Konfigurations-Software lässt sich das Gerät schnell und ohne viel Aufwand in Betrieb nehmen. Ebenso unkompliziert ist die Handhabung, da die einheitliche Jung-Bedienoberfläche eine intuitive Steuerung sämtlicher Funktionen ermöglicht. Die logische Struktur der Bedienabläufe erschließt sich dem Betrachter sofort nach einem Blick auf das farbige Touch-Display, das mit seinem Format von 16:9 und einer Bildschirmdiagonalen von 229mm eine übersichtliche Visualisierung bietet. Das Jung-Smart-Panel überzeugt jedoch nicht nur durch eine leistungsstarke Technik, sondern auch durch sein attraktives Aussehen. Wahlweise kombiniert mit eleganten Designrahmen aus Glas in mattweiß, weiß und schwarz sowie Aluminium oder Edelstahl macht das Gerät überall einen guten Eindruck. Die Fernbedienung fürs Eigenheim Glücklich schätzen sich Eigenheimbesitzer, die ihr eigenes Reich zukunftssicher, wirtschaftlich und komfortabel gestalten. In so einem Heim findet die ganze Familie eine Insel der Ruhe und Geborgenheit - mitten im hektischen Alltagstrubel. Praktisch, wenn man schon gleich nach dem Betreten der eigenen vier Wände die Füße hochlegen kann, ohne sich vorher erst um die optimale Beleuchtung, die Einstellung der Heizung und die Hintergrundmusik in den verschiedenen Räumen kümmern zu müssen. Denn das alles funktioniert mittlerweile mit einer innovativen Technologie wie von Zauberhand. Individuelles Wohnen ganz neu definiert Damit man sich in seinem Eigenheim so richtig wohlfühlt und mehr Zeit für die wirklich wichtigen Dinge im Leben bleibt, können nun sogar ganz bequem vom iPhone, iPod touch oder iPad die KNX-Raumfunktionen gesteuert werden - vernetztes Wohnen, das durch intuitive Bedienung ganz einfach und ohne spezielle Vorkenntnisse zur Realität wird. Das bedeutet, was früher eine Zukunftsvision war, ist heute Alltag: Die Jalousien fahren auf Wunsch hoch, die Beleuchtung wird eingeschaltet, die Räume sorgen selbst für die individuelle Wohlfühltemperatur, die Stereoanlage schaltet sich nach Belieben ein oder die Türsprechanlage kann sogar von der Couch aus bedient werden. Auch passende Lichtszenen kann man so mobil steuern. Wie das alles möglich ist? Die Antwort lautet: durch eine clevere und gut durchdachte Technologie. Die Jung-App 'Smart Remote' verwandelt die oben genannten mobilen Endgeräte in eine Multifunktionsfernbedienung, die KNX-Raumfunktionen ohne Weiteres steuert. Das heißt, dank des klaren und übersichtlichen Aufbaus der Jung-Bedienoberflächen können alle Raumfunktionen durch die leicht verständlichen Symbole ganz intuitiv über Touchscreen mit dem Finger angetippt und dadurch bedient werden. Berührt man beispielsweise das Temperatursymbol, gelangt man direkt auf die Seite, mit der sich die Raumtemperatur durch einfaches Bewegen des Fingers auf dem Display des iPhones, iPod touch oder iPads höher oder niedriger einstellt. Hört sich einfach an, ist es auch. Facility-Pilot-Server Mit dem Jung-Facility-Pilot-Server bekommt das KNX-System einen neuen, leistungsstarken Hutschienen-PC. Lüfterlos und ohne mechanisch bewegliche Teile, verfügt das REG-Gerät über eine vorinstallierte Version der Jung-Software Facility-Pilot und wird dadurch hochflexibel. Dies zeigt sich an der variablen Arbeitsweise und der praxisgerechten Gerätekompatibilität. So kann der Jung-Facility-Pilot-Server als Zentrale für die Steuerung und Visualisierung der Gebäudetechnik seine Aufgaben gleichermaßen über mobile Endgeräte oder PC-Clients erledigen. Die Umsetzung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum einen über einen Kontrollmonitor direkt am DVI-Anschluss des Servers; zum anderen über LAN-gebundene Geräte mit Windows XP Professional, Windows 7 und Facility-Pilot-Client. Neue App bringt ein Plus an Komfort Eine dritte, besonders komfortable Alternative ist die Bedienung über Smartphone und Tablet, die als Fernbedienungen mit Zugriff auf alle Funktionen dienen. Die einheitliche Jung-Bedienoberfläche macht die Handhabung einfach intuitiv. Einzige Voraussetzung für diese Steuerung ist die Installation der neuen Jung-App Facility-Pilot für iOS und Android. Vorteile durch intelligente Anschlussmöglichkeiten Darüber hinaus überzeugt der Jung-Facility-Pilot-Server durch seine gut durchdachte Anschlusstechnik. Über die integrierte KNX-Datenschnittstelle lässt sich der Anschluss an das KNX-System direkt ohne zusätzliche Hardware herstellen. Eine zweite KNX-Datenschnittstelle ist für die Fernwartung vorgesehen. Im Übrigen zeigt sich hier einmal mehr der Vorteil von nur einer Software mit der Möglichkeit, weitere Prozessanschlüsse zusätzlich zu KNX aufzubauen. Diese Flexibilität erleichtert nicht nur die praktische Anwendung, sondern steigert auch Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Abläufe.
[[Datei:Sensor Aktor.png|mini|Bild 1. Sensor\Aktor Prinzip Quelle:[http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20StandardGrundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf]]]
Neben den Systemgeräten (Spannungsversorgung, Busleitung usw.) wird beim KNX System generell zwischen Sensoren und Aktoren unterschieden. Sensoren sind Geräte, die Ereignisse im Gebäude erkennen (Tastenbetätigung, Bewegung, Über-/Unterschreitung eines Temperaturwerts usw.) und in [http://de.wikipedia.org/wiki/Telegramm Telegramme] umwandeln. Anschließend versenden sie diese Telegramme (Datenpakete). Geräte, die Telegramme empfangen und die darin enthaltenen Befehle in Aktionen umwandeln, bezeichnet man als Aktoren. Sensoren sind als die Befehlsgeber im Bus und Aktoren die Befehlsempfänger. Um Sensoren unabhängig vom Stromnetz platzieren zu können, werden die Sensoren meist mit Batterien versorgt, Solarzellen sind für viele Anwendungen aber auch gut geeignet. Dies ist natürlich nur möglich, wenn die Geräte nicht permanent empfangsbereit sein müssen. Dazu wurde in KNX speziell ein unidirektionales Gerätemodell definiert, die nur bei Bedarf senden und keinen Empfänger haben. Aktoren müssen stets empfangsbereit sein und stellen bidirektionale Geräte mit einem eigenen Gerätemodell dar. Aktoren werden
meist aus dem Stromnetz versorgt. Empfänger ohne Sender sind in KNX nicht vorgesehen.  
 
 
Der Zugriff auf die Busleitung muss eindeutig definiert sein (Buszugriffverfahren) d.h. die übertragenen Daten sind nicht als Nutzdaten anzusehen z.B.(Licht\an oder Licht\aus), sondern als Adressinformationen d.h. von welchem Sensor(Befehlsgeber) kommen die Daten und  an welchen Aktor(Befehlsempfänger) sind sie gerichtet.Wie Groß das KNX-System werden kann?, bestimmt der Bedarf an Anwendungen. Als kleinste Anwendung ist ein System mit zwei Busteilnehmern möglich. Es verbindet einen Sensor und einen Aktor. Theoretisch kann ein KNX System bis zu 10000 Teilnehmern umfassen.
 
====KNX praktische Anwendung mit verschiedenen Übertragungsmedien====
[[Datei:kabel.png|mini|Bild 2. Busklemme mit ankommendem und weiterführendem Buskabel Quelle:[http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf]]]
Es gibt beim KNX Bus mehrere Übertragungsmedien und somit mehrere Übertragungsverfahren:
=====KNX Twisted Pair (KNX TP):Übertragung über verdrillte Zweidraht-Datenleitung=====
Hier versorgt die Busleitung alle Busteilnehmer mit Daten und Betriebsspannung. Die Nennspannung beträgt 24V. In den Teilnehmern wird zunächst die Versorgungsgleichspannung von der Informationswechselspannung getrennt. Ein Kondensator erzeugt die Versorgungsgleichspannung, ein Übertrager koppelt die Informationswechselspannung aus. Eine weitere Funktion des Übertragers ist es, die ausgehenden Informationen bei sendenden Teilnehmern auf die Busspannung zu bringen. [[Datei:Signalform TP.png|mini|Bild 3. Signalform bei KNX_TP Quelle:[http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf]]] Beim KNX TP beträgt Die Datenübertragungsgeschwindigkeit 9600 Bit/s. Die einzelnen Zeichen (0 und 1) sind bei der Datenübertragung folgendermaßen verschlüsselt: Wird eine logische 0 gesendet, so sinkt die Spannung erst kurzzeitig, steigt dann wieder an und pendelt sich nach maximal 104 Mikrosekunden auf 28 V  wieder ein. Dies ist auf die Spulenwirkung der Netzdrossel zurückzuführen. Wird eine logische 1 vom Bus gesendet, so liegen 28 V Gleichspannung an. Der Ruhezustand des Busses entspricht dem permanenten Übertragen von Einsen.(S. Bild 3)
Die Busteilnehmern werden hier über eine Busklemme angeschlossen S.Bild 2, sodass der Teilnehmer vom Bus genommen werden kann, ohne dass die Busleitung unterbrochen wird. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des KNX Bussystems: Die Entfernung eines Busteilnehmers führt nicht zur Unterbrechung der Kommunikation der übrigen Teilnehmer!
 
=====KNX Power Line (KNX PL)Übertragung über das vorhandene 230 V-Netz=====
[[Datei:Signalform PL.png|mini|Bild 4. Signalform bei KNX_PL Quelle:[http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf]]]
Hier dient die 230V-Leitung als Übertragungsmedium, wobei die Busteilnehmer über das 230V-Netz mit Spannung versorgt werden. Die einzelnen Zeichen (0 und 1) werden hier über zwei Frequenzen verschlüsselt 105,6 kHz für das Übertragen einer 0 und 115,2 kHz für das Übertragen einer 1. . KNX PL arbeitet mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Bit/s. Der Signalform ist in Bild 4 zu sehen.
Bei KNX PL-Geräten sollte man darauf achten, sie über Stichleitungen an das bestehende 230-V-Netz anzuschließen, damit die Entfernung eines Teilnehmers nicht die Kommunikation anderer Teilnehmer unterbricht.
 
=====KNX Radio Frequency (KNX RF): Übertragung über Funk=====
KNX Übertragung über Funk kommt of zum Einsatz, wenn ein Verlegen von Leitungen unmöglich ist. Bei Systemen, die über Twisted Pair verfügen, ist es möglich ein vorhandenes System drahtlos zu erweitern. Wie bei allen KNX Medien erfolgt auch bei Funk die Übertragung der Nutzdaten mit Gruppentelegrammen. Das heißt, ein Telegramm kann von mehreren Geräten gleichzeitig empfangen werden und zum Beispiel mehrere Leuchten gleichzeitig einschalten. Auch die Kodierung der Daten, das so genannte Interworking wurde bei Funk nicht geändert. Wer mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Twisted-Pair-Kabel Twisted Pair] oder mit Powerline vertraut ist, wird sich mit KNX RF schnell zurecht finden.
 
=====KNX IP Übertragung über Ethernet=====
KNX IP ist die Bezeichnung des vierten Übertragungsmediums für den KNX Standard. KNX IP Geräte kommunizieren über Ethernet/IP. Die dazugehörige Übertragungsprotokollreihe heißt KNXnet/IP. KNX IP ermöglicht optimale Kommunikation im Gebäude (z.B. Telekommunikation, Multimedia) und ermöglicht, von außen auf die KNX Installation zuzugreifen.
 
Bei der Entwicklung von KNX IP Geräten werden keine besonderen KNX Komponente benötigt. Sie können auf Ethernet oder WIFI Kontrollern basieren, die von verschiedenen Halbleiterherstellern verfügbar sind. Kontroller mit einer Bitrate von 10 MBits sind in der Regel ausreichend um die KNXnet/IP Anforderungen zu erfüllen. Die Systemsoftware eines KNX IP Gerätes besteht aus zwei Protokollstacks. Kommunikation über Ethernet benötigt einen IP Stack mit UDP, da KNXnet/IP auf verbindungsloser Kommunikation basiert. KNX Unicast als auch Multicast Telegramme werden über UDP übertragen. Der KNX Stack sitzt oberhalb des IP/UDP Stacks. Entweder werden diese Stacks komplett neu entwickelt oder man basiert sich auf verfügbaren und zertifizierten Lösungen von Tapko oder Weinzierl. Für den IP Stack kann man sich auch überlegen, leistungsfähigere Betriebssysteme wie Linux zu verwenden, die prinzipiell einen IP Stack mit UDP beinhalten. Entwicklung einer ETS APP. [http://www.knx.org/media/docs/downloads/KNX-Flyers/KNX%20Development%20Getting%20Started%20-%20System%20Components/KNX-Development-Getting-Started_de.pdf]KNX IP stellt eines der wichtigsten Übertragunsmedien dar.
Zur Vertiefung empfielt sich folgender Link [http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf]
 
===Was muss man tun, um ein Gerät zu entwickeln, dass über KNX mit bestehenden Komponenten kommunizieren kann?===
Wenn eine Entwicklung gestartet wird, hat ein KNX Hersteller folgende Möglichkeiten:
*Der Hersteller entscheidet sich, das KNX Produkt komplett eigenständig zu entwickeln. Dies bedeutet, dass die einzige Basis für die Entwicklung die KNX Spezifikationen sind und alle Teile des Produktes (Physical Layer, Kommunikationsstack, Anwendungsprogramm und ETS- Produkteintrag) entwickelt und zertifiziert werden müssen. Es hat den Vorteil, dass man von jeglichem Lieferant unabhängig ist.
*Der Hersteller entscheidet sich, existierende KNX Geräte eines anderen KNX Mitglieds in seinem eigenen Namen zu verkaufen. Der Entwicklungsaufwand dafür ist sehr niedrig, da sie auf eine erneute Registrierung des bestehenden ETS Anwendungsprogrammes im Namen des wiederverkaufenden Herstellers beschränkt ist. Dies ist ein administratives Verfahren, wobei die Produkte nicht erneut getestet werden müssen.
*Der meistgeeignete Fall für Hersteller, die mit neuen Produkten anfangen, ist dass man existierende KNX zertifizierte Systemkomponente und/oder Stacks einsetzt. So beschränkt sich die Entwicklung auf das Anwendungsprogramm und die Erstellung eines ETS Produkteintrages. Nur diese Teile sind Bestandteil der Zertifikation. KNX bietet sogar eine Unterstützung bei der Entwicklung („KNX Cookbook“) mit Beispielen basierend auf existierenden Systemkomponenten, als Bestandteil des KNX Standards.


===Anwendungsbeispiele von KNX===
===Anwendungsbeispiele von KNX===
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===Zusammenfassung===
===Zusammenfassung===
KNX ist die Basis für alle Anwendungen im Bereich der Heimautomation.
KNX ist die Basis für alle Anwendungen im Bereich der Heimautomation wie z.B.(Heizung, Lüftung Beschattung, Licht usw.) und ermöglicht die Erweiterung von schon existierenden Systemen.  Ein KNX System ist meist dezentral aufgebaut und schützt vor einer Kommunikationsunterbrechung der nicht betroffenen Geräte, dabei ist vorteilhaft, dass die Gräte  über eigenen Mikroprozessor verfügen. Das KNX System verfügt über Sensoren und Aktoren sowie Bediengerät zur Steuerung das kann Smartphone oder PC sein.Die Aktoren müssen immer Empfangsbereit sein.Empfänger ohne Sender sind in KNX nicht vorgesehen. Nach der Konfiguration der Software oder App. kommt es zur Kommunikation, wobei es beim KNX vier verschiedene Datenübertragungsmedien gibt:
 
*KNX Twisted Pair (KNX TP):Übertragung über verdrillte Zweidraht-Datenleitung
*KNX Power Line (KNX PL)Übertragung über das vorhandene 230 V-Netz
*KNX Radio Frequency (KNX RF): Übertragung über Funk
*KNX IP Übertragung über Ethernet


Mittels KNX lassen sich
Je nach Übertragungsverfahren werden die Signale unterschiedlich verschlüsselt, dabei werden die Einsen und Nullen mit verschiedenen Verfahren interpretiert  wie z.B. die Signalform beim KNX TP ist abhängig von der Spannung während es beim KNX PL Frequenz abhängig ist.
*Beleuchtung
 
*Beschattung
Meistens setzten Hersteller, die mit neuen Produkten anfangen, schon existierende KNX zertifizierte Systemkomponente und/oder Stacks ein. So beschränkt sich die Entwicklung auf das Anwendungsprogramm und die Erstellung eines [http://www.knx-gebaeudesysteme.de/sto_g/Deutsch/Oesterreich_Schweiz/ABB_ibus_KNX/_HTML/product_data_knxprod_name_asc.htm ETS] Produkteintrages. Nur diese Teile sind Bestandteil der Zertifikation. KNX bietet sogar eine Unterstützung bei der Entwicklung („[http://www.knx.org/media/docs/downloads/KNX-Flyers/KNX%20Development%20Getting%20Started%20-%20System%20Components/KNX-Development-Getting-Started_de.pdfKNX Cookbook]“) mit Beispielen basierend auf existierenden Systemkomponenten, als Bestandteil des KNX Standards.
*Heizung
*Klima
*Lüftung
*Alarm
*Information
*Fernzugriff (über Handy, Smartphone, Telefon, Internet)
*Zentrales Steuern des Hauses
integriert zusammenschalten.


===Quellen===
===Quellen===
*{{http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf | url= | KNX-Standard= | zugriff=2015-02-19}}
*[http://www.knx.org/fileadmin/downloads/08%20-%20KNX%20Flyers/Grundlagenwissen%20zum%20KNX%20Standard/Grundlagenwissen_zum_KNX_Standard_German.pdf KNX-Standard | zugriff=2015-02-19]
 
*[http://de.wikipedia.org/wiki/KNX-Standard#cite_note-1 KNX= | zugriff=2015-02-219]


*[http://de.wikipedia.org/wiki/KNX-Standard#cite_note-1| url= | KNX= | zugriff=2015-02-219]
*[http://www.gebaeudedigital.de/?fachartikeleinzeln&id=69493 KNX-Übertragungsmedien | Zugriff=2015-02-16]
*[http://www.knx.org/media/docs/downloads/KNX-Flyers/KNX%20Development%20Getting%20Started%20-%20System%20Components/KNX-Development-Getting-Started_de.pdf KNX-Entwicklung |zugriff=2015-02-18]

Aktuelle Version vom 19. März 2015, 17:09 Uhr

KNX_Logo

Was ist KNX?

Der Konnex-Bus KNX ist ein Feldbus für die Gebäudeautomation und hieß ursprünglich "Europäischer Installationsbus" (abgekürzt EIB) und war ein von der EIB-Association (EIBA) entwickeltes und vermarktetes System. 1999 kam es dann zu einem Zusammenschluss der EIBA mit anderen europäischen Vereinigungen: dem BCI aus Frankreich, der das Batibus-System förderte und der European Home Systems Association aus den Niederlanden, die das EHS-System unterstützte. Bei diesem Zusammenschluss wurde der neue Name KNX geschaffen und die KNX-Association mit Sitz in Brüssel gegründet. Die Technik der heutigen KNX Geräte ist identisch mit der Technik des ehemaligen EIB-Systems, so dass alle Geräte, die ein KNX oder EIB-Logo tragen, problemlos miteinander betrieben werden können.

Wie funktioniert KNX?

Beim KNX System geht es um ein Bussystem für die Gebäudesteuerung. Alle Geräte benutzen das gleiche Übertragungsverfahren und tauschen über eine gemeinsame Busleitung Daten aus. Ein weiteres wichtiges Merkmal des KNX Bussystems ist der dezentrale Aufbau. Es gibt also kein Zentralgerät, sondern die Intelligenz des Systems ist gleichmäßig über alle Teilnehmer verteilt. Jeder Teilnehmer hat seinen eigenen Mikroprozessor. Ein großer Vorteil einer dezentralen Anlage ist, dass bei Ausfall eines Gerätes die übrigen Geräte weiter arbeiten. Es sind nur jene Funktionen gestört, die das ausgefallene Gerät betreffen.

Bild 1. Sensor\Aktor Prinzip Quelle:[1]

Neben den Systemgeräten (Spannungsversorgung, Busleitung usw.) wird beim KNX System generell zwischen Sensoren und Aktoren unterschieden. Sensoren sind Geräte, die Ereignisse im Gebäude erkennen (Tastenbetätigung, Bewegung, Über-/Unterschreitung eines Temperaturwerts usw.) und in Telegramme umwandeln. Anschließend versenden sie diese Telegramme (Datenpakete). Geräte, die Telegramme empfangen und die darin enthaltenen Befehle in Aktionen umwandeln, bezeichnet man als Aktoren. Sensoren sind als die Befehlsgeber im Bus und Aktoren die Befehlsempfänger. Um Sensoren unabhängig vom Stromnetz platzieren zu können, werden die Sensoren meist mit Batterien versorgt, Solarzellen sind für viele Anwendungen aber auch gut geeignet. Dies ist natürlich nur möglich, wenn die Geräte nicht permanent empfangsbereit sein müssen. Dazu wurde in KNX speziell ein unidirektionales Gerätemodell definiert, die nur bei Bedarf senden und keinen Empfänger haben. Aktoren müssen stets empfangsbereit sein und stellen bidirektionale Geräte mit einem eigenen Gerätemodell dar. Aktoren werden meist aus dem Stromnetz versorgt. Empfänger ohne Sender sind in KNX nicht vorgesehen.


Der Zugriff auf die Busleitung muss eindeutig definiert sein (Buszugriffverfahren) d.h. die übertragenen Daten sind nicht als Nutzdaten anzusehen z.B.(Licht\an oder Licht\aus), sondern als Adressinformationen d.h. von welchem Sensor(Befehlsgeber) kommen die Daten und an welchen Aktor(Befehlsempfänger) sind sie gerichtet.Wie Groß das KNX-System werden kann?, bestimmt der Bedarf an Anwendungen. Als kleinste Anwendung ist ein System mit zwei Busteilnehmern möglich. Es verbindet einen Sensor und einen Aktor. Theoretisch kann ein KNX System bis zu 10000 Teilnehmern umfassen.

KNX praktische Anwendung mit verschiedenen Übertragungsmedien

Bild 2. Busklemme mit ankommendem und weiterführendem Buskabel Quelle:[2]

Es gibt beim KNX Bus mehrere Übertragungsmedien und somit mehrere Übertragungsverfahren:

KNX Twisted Pair (KNX TP):Übertragung über verdrillte Zweidraht-Datenleitung

Hier versorgt die Busleitung alle Busteilnehmer mit Daten und Betriebsspannung. Die Nennspannung beträgt 24V. In den Teilnehmern wird zunächst die Versorgungsgleichspannung von der Informationswechselspannung getrennt. Ein Kondensator erzeugt die Versorgungsgleichspannung, ein Übertrager koppelt die Informationswechselspannung aus. Eine weitere Funktion des Übertragers ist es, die ausgehenden Informationen bei sendenden Teilnehmern auf die Busspannung zu bringen.

Bild 3. Signalform bei KNX_TP Quelle:[3]

Beim KNX TP beträgt Die Datenübertragungsgeschwindigkeit 9600 Bit/s. Die einzelnen Zeichen (0 und 1) sind bei der Datenübertragung folgendermaßen verschlüsselt: Wird eine logische 0 gesendet, so sinkt die Spannung erst kurzzeitig, steigt dann wieder an und pendelt sich nach maximal 104 Mikrosekunden auf 28 V wieder ein. Dies ist auf die Spulenwirkung der Netzdrossel zurückzuführen. Wird eine logische 1 vom Bus gesendet, so liegen 28 V Gleichspannung an. Der Ruhezustand des Busses entspricht dem permanenten Übertragen von Einsen.(S. Bild 3)

Die Busteilnehmern werden hier über eine Busklemme angeschlossen S.Bild 2, sodass der Teilnehmer vom Bus genommen werden kann, ohne dass die Busleitung unterbrochen wird. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des KNX Bussystems: Die Entfernung eines Busteilnehmers führt nicht zur Unterbrechung der Kommunikation der übrigen Teilnehmer!

KNX Power Line (KNX PL)Übertragung über das vorhandene 230 V-Netz
Bild 4. Signalform bei KNX_PL Quelle:[4]

Hier dient die 230V-Leitung als Übertragungsmedium, wobei die Busteilnehmer über das 230V-Netz mit Spannung versorgt werden. Die einzelnen Zeichen (0 und 1) werden hier über zwei Frequenzen verschlüsselt 105,6 kHz für das Übertragen einer 0 und 115,2 kHz für das Übertragen einer 1. . KNX PL arbeitet mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Bit/s. Der Signalform ist in Bild 4 zu sehen. Bei KNX PL-Geräten sollte man darauf achten, sie über Stichleitungen an das bestehende 230-V-Netz anzuschließen, damit die Entfernung eines Teilnehmers nicht die Kommunikation anderer Teilnehmer unterbricht.

KNX Radio Frequency (KNX RF): Übertragung über Funk

KNX Übertragung über Funk kommt of zum Einsatz, wenn ein Verlegen von Leitungen unmöglich ist. Bei Systemen, die über Twisted Pair verfügen, ist es möglich ein vorhandenes System drahtlos zu erweitern. Wie bei allen KNX Medien erfolgt auch bei Funk die Übertragung der Nutzdaten mit Gruppentelegrammen. Das heißt, ein Telegramm kann von mehreren Geräten gleichzeitig empfangen werden und zum Beispiel mehrere Leuchten gleichzeitig einschalten. Auch die Kodierung der Daten, das so genannte Interworking wurde bei Funk nicht geändert. Wer mit Twisted Pair oder mit Powerline vertraut ist, wird sich mit KNX RF schnell zurecht finden.

KNX IP Übertragung über Ethernet

KNX IP ist die Bezeichnung des vierten Übertragungsmediums für den KNX Standard. KNX IP Geräte kommunizieren über Ethernet/IP. Die dazugehörige Übertragungsprotokollreihe heißt KNXnet/IP. KNX IP ermöglicht optimale Kommunikation im Gebäude (z.B. Telekommunikation, Multimedia) und ermöglicht, von außen auf die KNX Installation zuzugreifen.

Bei der Entwicklung von KNX IP Geräten werden keine besonderen KNX Komponente benötigt. Sie können auf Ethernet oder WIFI Kontrollern basieren, die von verschiedenen Halbleiterherstellern verfügbar sind. Kontroller mit einer Bitrate von 10 MBits sind in der Regel ausreichend um die KNXnet/IP Anforderungen zu erfüllen. Die Systemsoftware eines KNX IP Gerätes besteht aus zwei Protokollstacks. Kommunikation über Ethernet benötigt einen IP Stack mit UDP, da KNXnet/IP auf verbindungsloser Kommunikation basiert. KNX Unicast als auch Multicast Telegramme werden über UDP übertragen. Der KNX Stack sitzt oberhalb des IP/UDP Stacks. Entweder werden diese Stacks komplett neu entwickelt oder man basiert sich auf verfügbaren und zertifizierten Lösungen von Tapko oder Weinzierl. Für den IP Stack kann man sich auch überlegen, leistungsfähigere Betriebssysteme wie Linux zu verwenden, die prinzipiell einen IP Stack mit UDP beinhalten. Entwicklung einer ETS APP. [5]KNX IP stellt eines der wichtigsten Übertragunsmedien dar. Zur Vertiefung empfielt sich folgender Link [6]

Was muss man tun, um ein Gerät zu entwickeln, dass über KNX mit bestehenden Komponenten kommunizieren kann?

Wenn eine Entwicklung gestartet wird, hat ein KNX Hersteller folgende Möglichkeiten:

  • Der Hersteller entscheidet sich, das KNX Produkt komplett eigenständig zu entwickeln. Dies bedeutet, dass die einzige Basis für die Entwicklung die KNX Spezifikationen sind und alle Teile des Produktes (Physical Layer, Kommunikationsstack, Anwendungsprogramm und ETS- Produkteintrag) entwickelt und zertifiziert werden müssen. Es hat den Vorteil, dass man von jeglichem Lieferant unabhängig ist.
  • Der Hersteller entscheidet sich, existierende KNX Geräte eines anderen KNX Mitglieds in seinem eigenen Namen zu verkaufen. Der Entwicklungsaufwand dafür ist sehr niedrig, da sie auf eine erneute Registrierung des bestehenden ETS Anwendungsprogrammes im Namen des wiederverkaufenden Herstellers beschränkt ist. Dies ist ein administratives Verfahren, wobei die Produkte nicht erneut getestet werden müssen.
  • Der meistgeeignete Fall für Hersteller, die mit neuen Produkten anfangen, ist dass man existierende KNX zertifizierte Systemkomponente und/oder Stacks einsetzt. So beschränkt sich die Entwicklung auf das Anwendungsprogramm und die Erstellung eines ETS Produkteintrages. Nur diese Teile sind Bestandteil der Zertifikation. KNX bietet sogar eine Unterstützung bei der Entwicklung („KNX Cookbook“) mit Beispielen basierend auf existierenden Systemkomponenten, als Bestandteil des KNX Standards.

Anwendungsbeispiele von KNX

Es gibt viele Gründe, die für die Nutzung von KNX gegenüber anderen Bussystemen sprechen:

  • alle starken Marken der Elektroinstallationsbranche treiben KNX voran.
  • KNX ist ein System, das speziell auf die Anforderungen der Elektroinstallation hin entwickelt wurde.
  • die Installation und Programmierung der Geräte ist handwerksgerecht umsetzbar.
  • KNX ist seit Jahren etabliert, feiert in 2010 seinen 20.ten Geburtstag - der verfügbare Funktionsumfang ist enorm.
  • mit fast 7.000 KNX zertifizierten Produkten werden nahezu alle Anwendungen im Gebäudebereich abgedeckt.
  • Endkunden können auf ein weites Netz von Integratoren mit fundierten KNX-Kenntnissen zurück greifen, die Qualifikation beweist ein Zertifikat.
  • KNX ist in den bedeutendsten Normungs- und Standardisierungsgremien verankert.

In der folgenden Tabelle sind einpaar Anwendungsbeispiele im Bereich der Heimautomation erläutert:

Anwendungsbeispiele im Bereich der Heimautomation
Anwendung Erläuterung
Heizung automatische und optimale Wärmeregelung nach Nutzung der Räume bzw. Bedarf der Bewohner
Lüftung Fenster werden nach Bedarf geöffnet. Die Lüftung reagiert, wenn Personen im Raum sind
Beschattung Steuerung von Jalousien und Markisen über Wind-, Helligkeits-, und Regensensoren oder nach Zeitplan
Licht Zentrale Steuerung der Beleuchtung im Haus und Garten
Audiogeräte Fernsteuerung von beliebiger Stelle im Haus und Musik nach Belieben in jedem Raum

Zusammenfassung

KNX ist die Basis für alle Anwendungen im Bereich der Heimautomation wie z.B.(Heizung, Lüftung Beschattung, Licht usw.) und ermöglicht die Erweiterung von schon existierenden Systemen. Ein KNX System ist meist dezentral aufgebaut und schützt vor einer Kommunikationsunterbrechung der nicht betroffenen Geräte, dabei ist vorteilhaft, dass die Gräte über eigenen Mikroprozessor verfügen. Das KNX System verfügt über Sensoren und Aktoren sowie Bediengerät zur Steuerung das kann Smartphone oder PC sein.Die Aktoren müssen immer Empfangsbereit sein.Empfänger ohne Sender sind in KNX nicht vorgesehen. Nach der Konfiguration der Software oder App. kommt es zur Kommunikation, wobei es beim KNX vier verschiedene Datenübertragungsmedien gibt:

  • KNX Twisted Pair (KNX TP):Übertragung über verdrillte Zweidraht-Datenleitung
  • KNX Power Line (KNX PL)Übertragung über das vorhandene 230 V-Netz
  • KNX Radio Frequency (KNX RF): Übertragung über Funk
  • KNX IP Übertragung über Ethernet

Je nach Übertragungsverfahren werden die Signale unterschiedlich verschlüsselt, dabei werden die Einsen und Nullen mit verschiedenen Verfahren interpretiert wie z.B. die Signalform beim KNX TP ist abhängig von der Spannung während es beim KNX PL Frequenz abhängig ist.

Meistens setzten Hersteller, die mit neuen Produkten anfangen, schon existierende KNX zertifizierte Systemkomponente und/oder Stacks ein. So beschränkt sich die Entwicklung auf das Anwendungsprogramm und die Erstellung eines ETS Produkteintrages. Nur diese Teile sind Bestandteil der Zertifikation. KNX bietet sogar eine Unterstützung bei der Entwicklung („Cookbook“) mit Beispielen basierend auf existierenden Systemkomponenten, als Bestandteil des KNX Standards.

Quellen