KNX

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Warum KNX?

Es gibt mehrere Bus-Technologien am Markt, die alle ihre Berechtigung und Vorteile für bestimmte Anwendungsbereiche haben. Es gibt jedoch kein Bussystem wie KNX, was von so vielen Herstellern gleichzeitig unterstützt wird. Die Gründe:

  • 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/Parametrierung der Geräte ist von Elektrikern und Systemintegratoren leicht umsetzbar.
  • KNX ist etabliert, der verfügbare Funktionsumfang ist enorm.
  • Über 7035 KNX zertifizierten Produktgruppen decken alle Anwendungen ab.
  • Endkunden können auf ein weites Netz von Fachhandwerkern mit fundierten KNX Kenntnissen zurückgreifen. Ihre Qualifikation beweist ein von einer KNX zertifizierten Bildungsstätte ausgestelltes Zertifikat.
  • KNX ist in Europa, in den USA, in China und weltweit standardisiert, z.B. CENELEC (EN 50090), CEN (EN 13321-1), ISO/ IEC (ISO/IEC 14543-3), GB/T (GB/T 20965) US Standard (ANSI/ASHRAE 135). 297 Mitglieder in 33 Ländern liefern Produkte nach KNX Standard. Dank Standardisierung sind sie untereinander kompatibel und spätere Änderungen oder Erweiterungen der Installation stellen kein Problem dar.

Topologie bei KNX TP

Bei KNX TP übernimmt die verdrillte Zweidrahtleitung zwei Aufgaben: Sie versorgt die Teilnehmer mit der Versorgungsspannung 24 V DC und ermöglicht den Informationsaustausch zwischen den Teilnehmern. Die kleinste Installationseinheit bildet dabei die sogenannte Linie: Maximal 64 Teilnehmer werden – galvanisch zusammengeschaltet – an eine Busleitung angeschlossen und von einer Spannungsversorgung gespeist. Das Buskabel lässt sich hierbei beliebig verlegen und kann an jeder Stelle verzweigt werden. Als Busstruktur ergibt sich damit eine freie Baumstruktur. Das erlaubt einen sehr flexiblen Aufbau. Bei mehr als 64 Teilnehmern können über so genannte Linienverstärker bis zu vier Liniensegmente zu einer Linie mit maximal 255 Teilnehmern zusammen geschaltet werden, wobei die Linienverstärker als Teilnehmer mitgerechnet werden müssen. In der Praxis wird dieser maximale Linienausbau i.d.R. nicht ausgenutzt, sondern beim Überschreiten von 64 Teilnehmern wird eine neue Linie angelegt. Dies macht einerseits die Anlage übersichtlicher und andererseits hat man später die Möglichkeit, die Anzahl der Telegramme in jeder Linie zu reduzieren, indem man die Filterfunktion der Linienkoppler nutzt. Der Linienkoppler zum Verbinden der beiden Linien, kann auch als Linienverstärker parametriert werden. Die Gesamtstruktur eines solchen Bereiches sieht dann folgendermaßen aus: Über eine Hauptlinie (Linie 0) lassen sich bis zu 15 Linien miteinander verbinden. Die Hauptlinie stellt dabei eine vollwertige Linie dar, d.h., sie benötigt eine eigene Spannungsversorgung. An ihr lassen sich ebenfalls bis zu 64 Teilnehmer anschließen, wobei die eingesetzten Linienkoppler mitzuzählen sind. Auf diese Weise können schon ohne Linienverstärker (d.h. bei maximal 64 Teilnehmern pro Linie) bis zu ca. 1.000 Teilnehmer zusammengeschaltet werden. Als Maximalausbau lassen sich – wie bei Zusammenschaltung der Linien zu einem Bereich – bis zu 15 Bereiche über Bereichskoppler zu einem Gesamtsystem mit bis zu mehreren 10000 Teilnehmern zusammenschalten (theoretisch bis zu 58.384 Teilnehmer). Die Kopplung erfolgt mit einem Linienkoppler, der als Bereichskoppler parametriert wird. Die Linie, die die Bereiche verbindet, wird Backbone (Rückgrat) genannt. Auch sie ist eine vollwertige Linie, an der sich weitere Teilnehmer (bis zu 64 Stück inklusive Koppler) anschließen lassen. Sie benötigt daher auch eine eigene Spannungsversorgung.

Physikalische Adressen bei KNX TP

Jedes KNX Gerät einer KNX Anlage erhält eine eindeutige, einmalige Nummer, die physikalische Adresse. Diese Adresse besteht aus drei, durch Punkte getrennte Zahlen:

  • die erste Zahl gibt die Nummer des Bereichs an, in dem der betreffende Teilnehmer angeordnet ist,
  • die zweite Zahl gibt die Nummer der Linie an,
  • die dritte Zahl stellt eine laufende Nummer innerhalb der Linie dar.

Beispiele: Physikalische Adresse 1.1.20: Dies ist der Teilnehmer 20 in der 1. Linie des 1. Bereichs. Physikalische Adresse 2.4.11: Teilnehmer 11 in der 4. Linie im zweiten Bereich. Die physikalischen Adressen werden benötigt, um die Geräte eindeutig zu identifizieren und darüber hinaus zum Programmieren der Parameter und Programme in die Teilnehmer. Zum Datenaustausch beim späteren Betrieb des Bussystems sind diese Adressen ohne Belang.

Leitungslängen bei KNX TP

Aus Gründen der Signalbildung und der maximal zulässigen Laufzeitverzögerungen sind in einem Liniensegment die Leitungslängen folgendermaßen beschränkt:

  • Spannungsversorgung – Teilnehmer: 350m
  • Teilnehmer – Teilnehmer: 700m
  • Gesamte Länge einer Leitung: 1000m

Topologie bei KNX PL

Bei KNX PL dient als »Busleitung« das vorhandene 230-VNetz, das die Topologie des Systems vorgibt. Damit die Signale aber auch bei einem dreiphasigen Netz in allen Netzleitungen vorhanden sind und andererseits die Signale einen bestimmten Netzbereich nicht verlassen, gibt es einige spezielle Netzkomponenten wie Bandsperre, Phasenkoppler und Repeater. Hinsichtlich der Ausdehnung eines Power Line Systems besteht prinzipiell keine Beschränkung. Allerdings nimmt bei großen Ausdehnungen die Signalqualität technisch bedingt ab.

Physikalische Adressen bei KNX PL

Bei KNX PL befinden sich alle Geräte elektrisch an einer Linie, da es keine Beschränkungen auf 64 Teilnehmer pro galvanisch getrenntes Segment gibt. Trotzdem erhalten aus Kompatibilitätsgründen die Geräte eine Adresse mit Bereichs-, Linien- und Teilnehmernummer. Nur bei den Bereichsliniennummern gibt es eine Einschränkung: Es stehen nur acht Bereiche zur Verfügung. Über diese Bereichsnummern ist es auch möglich, acht datentechnisch getrennte Bereiche zu schaffen. Hierzu muss man über Bandsperren voneinander getrennte Datenübertragungsbereiche aufbauen und diese über Medienkoppler, die über eine Twisted Pair Leitung miteinander verbunden sind, zusammenschalten. Diese Medienkoppler haben dann wie die Koppler bei KNX TP Filterfunktionen  – und so ist es möglich, dass Telegrammaufkommen in den Teilsystemen zu reduzieren. Da der Telegrammdurchsatz bei KNX PL deutlich geringer ist als bei KNX TP kann dies eine notwendige  Maßnahme bei Überlastung  des Bussystems sein.

 Topologie bei KNX IP 

KNX IP kann nur als Haupt- oder Bereichslinie ausgeführt werden, nicht als Subnetzwerk  zu KNX TP1 oder KNX PL. Auf  diesen Medien können jedoch Linien- und Bereichskoppler zur Filterung und Trennung von Subnetzwerken eingesetzt werden. Auf IP kann die Topologie entweder  flach sein (d. h. KNX IP Geräte verwenden alle die gleiche IP Multicast Adresse bzw. jedes runtime Telegramm eines KNX IP Gerätes wird von allen anderen KNX IP Geräten direkt empfangen) oder die Topologie wird ebenfalls in „Linien“ logisch  aufgeteilt. Für die letztere Topologie  Lösung existieren z. Z.  jedoch noch keine Geräte, die  die Übersetzung von linienspezifischen  Multicastadressen und  somit eine Filterung von Telegrammen  sicherstellen könnten.