KNX智能家居系統(tǒng)培訓(xùn)資料

前言

歐洲安裝總線EIB(EuropeanInstallationBus)是在上世紀(jì)九十年代初開展起

來的一種通信協(xié)議，用戶對建筑物自控系統(tǒng)在平安性、靈活性和實用性方面的要求

以及在節(jié)能方面的需求促進(jìn)了這項技術(shù)的迅速推廣。與此同時，同樣的需求在法國

促進(jìn)了Batibus技術(shù)的開展，歐洲家用電器協(xié)會(EHSA)也對家用電器(又稱白色

電器)的網(wǎng)絡(luò)通信制定了EHS協(xié)議。

1997年上述三個協(xié)議的管理結(jié)構(gòu)聯(lián)合成立了KNX協(xié)會，在這三個協(xié)議的基礎(chǔ)上開

發(fā)出KNX標(biāo)準(zhǔn)。目前在家庭和建筑物自動化領(lǐng)域，KNX標(biāo)準(zhǔn)是唯一符合國際標(biāo)準(zhǔn)

ISO/IEC14543和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN500990、CE13321要求的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)。

《KNX智能家居系統(tǒng)培訓(xùn)資料》是介紹KNX系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)資料，向廣闊的技術(shù)

人員、工程規(guī)劃人員、系統(tǒng)集成商和操作人員介紹KNX系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用，同時還

介紹了有關(guān)系統(tǒng)規(guī)劃、安裝、投運和擴展方面的知識。

KNX系統(tǒng)可使用多種通信介質(zhì)，包括：雙絞線、電力線和無線通信。本手冊主要

著重介紹KNX系統(tǒng)在TP(雙絞線)中的根本知識和應(yīng)用等。有關(guān)KNX系統(tǒng)在電力線

和無線通信的介紹，可以參考KNX標(biāo)準(zhǔn)資料介紹，資料下載網(wǎng)站：。

目錄

一、KNX系統(tǒng)概論..........................................4

1.智能家居的概念.....................................4

2.KNX標(biāo)準(zhǔn)簡介........................................6

3.KNX協(xié)會簡介........................................7

4.KNX技術(shù)簡介..........................................8

⑴.傳輸技術(shù)特點.........................................8

⑵.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)............................................8

(3).KNX傳輸介質(zhì)........................................9

5.KNX的開展............................................10

6.KNX的優(yōu)勢............................................10

二、KNX系統(tǒng)總線設(shè)備.......................................12

1.概述................................................12

2.總線設(shè)備的結(jié)構(gòu)......................................13

3.KNX系統(tǒng)電源.........................................15

4.三種配置模式的總線設(shè)備.............................15

三、KNX系統(tǒng)通信...........................................17

1.根本工作原理........................................17

2.物理地址.............................................18

3.組地址..............................................19

4.組對象..............................................20

4.1.標(biāo)志...............................................21

5.TP1位結(jié)構(gòu)............................................23

6.TP1報文沖突..........................................23

7.疊加數(shù)據(jù)和供電電后..................................24

8.TP1電纜長度.........................................24

四、KNX系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)......................................25

1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).............................................25

2.物理地址...........................................28

五、KNX傳輸技術(shù).........................................30

1.報文傳輸?shù)臅r間需求................................30

2.TP1報文確認(rèn).......................................31

3.KNX總線訪問.......................................32

六、KNX報文的結(jié)構(gòu)和尋址方式............................32

1.控制字段..........................................33

2.源地址............................................34

3.目標(biāo)地址..........................................34

4.路由計數(shù)和長度....................................35

5.實用數(shù)據(jù)..........................................35

6.校驗字節(jié)..........................................37

七、ETS4-KNX工程設(shè)計：根本組態(tài)........................38

1.ETS概述..........................................38

2.ETS4軟件的使用...................................39

八、KNX系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計.................................53

1.規(guī)劃.............................................53

2.系統(tǒng)設(shè)計..........................................55

九、KNX應(yīng)用............................................58

1.根據(jù)時間和室外照度控制辦公室的照明...............59

2.場景控制..........................................62

、KNX系統(tǒng)概論

L智能家居的概念

目前關(guān)于智能家居的定義又重新成為熱門話題，有人把燈光和窗簾的控制看作是

智能家居，也有人把背景音樂看作智能家居，有廠家偏重于安防和對講，有廠家炒

作家庭影院為智能家居等等。現(xiàn)在，我們從開展的眼光，站在生活者的平臺上去看,

以一個新的主題表達(dá)出來，算是對智能家居新定義的補充。

智能家居是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、依照人體工

程學(xué)原理，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗

簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機地結(jié)合在一起，通過

網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本〃的全新家居生活體驗。

智能家居中，核心在于系統(tǒng)的集成能力，即把燈光、遮陽系統(tǒng)、窗簾系統(tǒng)、HVAC

暖通空調(diào)系統(tǒng)、中央背景音樂系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等完美的融合起來的

能力。而這個能力，很大程度上取決與該系統(tǒng)的開放性。這就需要一種標(biāo)準(zhǔn)，或者

有一個大局部設(shè)備廠家都能認(rèn)可并采用的“語言〃，即控制協(xié)議。這就牽涉到自動

控制領(lǐng)域中的“現(xiàn)場總線技術(shù)〃，我們稱之為FicldBus。這種技術(shù)要求控制與智能

“本地化〃與“模塊化〃，讓控制系統(tǒng)的傳感器與控制器都具有獨立的運算、處理、

發(fā)送信號的能力，相互獨立又相互聯(lián)系，構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)中的“Internet"。

例舉：傳統(tǒng)的燈光控制方式與智能的燈光控制方式：

傳統(tǒng)燈光控制方式

220V+

2.KNX標(biāo)準(zhǔn)簡介

KNX是家居和樓宇控制領(lǐng)域唯一的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)，是由歐洲三大總線協(xié)議

ETB.BatiEus和FHS合并開展而來。KNX標(biāo)準(zhǔn)目前已被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)(CENELECEN

50090&CENEN13321-1),國際標(biāo)準(zhǔn)(IS0/IEC14543-3),美國標(biāo)準(zhǔn)(ANSI/ASHRAE

135)和中國指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)(GB/Z20965),已經(jīng)成為“HBES技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-住宅與樓宇控制〃

的國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件。

KNX協(xié)議以EIB為基礎(chǔ)，兼顧了BatiBus和EHS的物理層標(biāo)準(zhǔn)，并吸收了BatiBus

和EHS中配置模式等優(yōu)點，提供了家居和樓宇自動化的完全解決方案。KNX擁有可

由廠家獨立設(shè)計和測試工具(ETS)；提供多種通信介質(zhì)(TP,PL,RF和IP)；提供

多種系統(tǒng)配置模式(A,E,S模式)。通過KNX總線系統(tǒng)，對家居和樓宇的照明、遮

光/百葉窗、安防系統(tǒng)、能源管理、供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、信號和監(jiān)控系統(tǒng)、效

勞界面及樓宇控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制、計量、視頻/音頻控制、大型家電等進(jìn)行控制。

KNX標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢：

不同性能、不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品可以實現(xiàn)互操作，而且通過了嚴(yán)格的質(zhì)量控制和

第三方的KNX認(rèn)證，這樣就進(jìn)一步保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

KNX標(biāo)準(zhǔn)功能豐富，有廣泛的適用性：

?適用于各種類型的建筑物，包括：住宅建筑、功能性建筑和工業(yè)建筑。

?可使用多種通信介質(zhì)，包括：雙絞線、電力線和無線通信。

?可采用多種系統(tǒng)配置模式，包括：S型、E型和A型三種系統(tǒng)配置模式。

3.KNX協(xié)會簡介

KNX協(xié)會成立于1999年，總部位于布魯賽爾。KNX協(xié)會是在全球推廣KNX技術(shù)和

標(biāo)準(zhǔn)的國際組織，1999年由EIBA（歐洲安裝總線協(xié)會）、EHSA（歐洲家月電器協(xié)會）

和BCI（BatiBUS國際俱樂部）三大協(xié)會聯(lián)合成立cKNX協(xié)會有來自19個國家的125

個會員；74個國家11,700個KNX合作伙伴；23個國家的120個培訓(xùn)中心；18個國

家的57個技術(shù)合作伙伴；8個用戶俱樂部；3個協(xié)作機構(gòu)；20個國際分會。目前，

72個國家頒發(fā)15,000個ETS資格認(rèn)證；7,000個KNX認(rèn)證產(chǎn)品。

KNX協(xié)會是家居和樓宇控制系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)造者和擁有者。會員是開發(fā)家居和

樓宇控制系統(tǒng)設(shè)備的制造商。后來集成商或效勞供給商也可成為KNX會員。

KNX協(xié)會的目標(biāo)如下：

?由工作組及專家組制定檢測標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（KNX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）。

?為KNX兼容設(shè)備制造商提供技術(shù)支持效勞。

?基于KNX認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)授權(quán)KNX商標(biāo)。

?組織國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化活動

?推廣認(rèn)證培訓(xùn)中心的培訓(xùn)課程

?促進(jìn)國家組織成立

?推進(jìn)與技術(shù)機構(gòu)的科研合作

?老系統(tǒng)的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化/推廣/認(rèn)證工作

?此外，KNX協(xié)會還將繼續(xù)為Batibus,EIB和EHS等老系統(tǒng)提供技術(shù)支持，也提

供按照以前標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的認(rèn)證效勞。EIB向后兼容KNX,因此，大多數(shù)設(shè)備即可

以標(biāo)貼KNX又可以標(biāo)貼EIB標(biāo)志。

4.KNX技術(shù)簡介

⑴.傳輸技術(shù)特點

?KNX/EIB是一個基于事件控制的分布式總線系統(tǒng)。

?系統(tǒng)采用串行數(shù)據(jù)通訊進(jìn)行控制、監(jiān)測和狀態(tài)報告。

?KNX/EIB的數(shù)據(jù)傳輸和總線裝置的電源共用一條電纜。

?報文調(diào)制在直流信號上。

?一個報文中的單個數(shù)據(jù)是異步傳輸?shù)?，但整個報文作為一個整體是通過增加起

始位和停止位同步傳輸?shù)摹?/p>

?KNX/E1B采用CSMA/CA（防止碰撞的載波偵聽多路訪問協(xié)議），CSMA/CD協(xié)議

保證對總線的訪問在不降低傳輸速率的同時不發(fā)生碰撞。

（2）.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

?系統(tǒng)最小的結(jié)構(gòu)稱為線路，一般情況下（使用一個640mA總線電源）最多可以

有64個總線元件在同一線路上運行。如有需要可以在通過計算線路長度和總

線通訊負(fù)荷后，通過塔加系統(tǒng)設(shè)備來增加一條線路上總線設(shè)備的數(shù)量，最多一

條線路可以增加到256個總線設(shè)備。

?一條線路（包括所有分支）的導(dǎo)線長度不能超過1000m,總線裝置與最近的電

源之間的導(dǎo)線距離不能超過350m。為了確保防止報文碰撞，兩個總線裝置之間

的導(dǎo)線距離不能超過700%

⑶.KNX傳輸介質(zhì)

鑒于KNX技術(shù)的靈活性，KNX設(shè)施可以輕松適應(yīng)用戶環(huán)境的變化。

目前可以使用四種解決方案，即1類雙絞線（TP1）、無線電（KNX射頻傳輸介質(zhì)）

和以太網(wǎng)（KNXIP）,均可以部署KNX。借助適宜的網(wǎng)關(guān)，也可以在其它介質(zhì)（例如

光纖）上傳輸KNX報文。

各種介質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域：

介質(zhì)傳輸方式首選應(yīng)用領(lǐng)域

1類雙絞線別離式控制新設(shè)施及開展改造（傳輸可靠性高）

電力線現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)無需額外鋪設(shè)控制電纜且可以使用

230v電源電纜的場所

無線（中間頻率

射頻（RF）無法和不想鋪設(shè)電纜的場所

為868.30MHz）

IP以太網(wǎng)需要快速干線網(wǎng)絡(luò)的大型設(shè)施

在無線KNX系統(tǒng)中一般采用頻率調(diào)制法或移頻鍵控（FSK）進(jìn)行調(diào)制。以載波頻

率（或中間頻率）為基礎(chǔ)，正反兩個方向發(fā)生偏移的頻率分別代表邏輯“0〃和邏輯

“1〃。無線KNX系統(tǒng)的中間頻率為868.30MHz,信息的傳輸速率為16,384bit/s,

并按照曼徹斯特編碼方式調(diào)制，即從“0〃到“1〃（或相反）的變化沿位于調(diào)制脈

沖的過零點。采用這種編碼方式可以調(diào)整同步信號，使得發(fā)放設(shè)備和接收設(shè)備比較

容易同步。

無線KNX系統(tǒng)的傳輸頻率處于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用頻道（ISM頻段），在這個

頻段對不同應(yīng)用領(lǐng)域的頻率范圍有嚴(yán)格的規(guī)定。無線KNX設(shè)備最大的發(fā)送功率為

12mWo每一臺設(shè)備發(fā)送信號的時間（或稱負(fù)載周期）為1%,即每分鐘有0.6秒的發(fā)

送時間。由于有嚴(yán)格的發(fā)送時間限制，不可能有某臺設(shè)備連續(xù)發(fā)送信號而造成無線

通信網(wǎng)絡(luò)的阻塞。

5.KNX的開展

令已安裝數(shù)百萬個產(chǎn)品

令已注冊KNX和獲得認(rèn)證的產(chǎn)品數(shù)達(dá)數(shù)千個（含老的解決方案）

令KNX會員數(shù)超過200家

令認(rèn)證培訓(xùn)中心的數(shù)量超過150個

令6個歐洲測試中心

?已經(jīng)設(shè)施的工程達(dá)數(shù)萬個

6.KNX的優(yōu)勢

1平安性更高

4樓宇更加節(jié)能

4電氣設(shè)施調(diào)整簡便，輕松適用用戶需求的變化

4方便程度更高

4設(shè)施具備高投資保護(hù)性

4支持眾多制造商豐富的成品組件

U強大的效勞網(wǎng)絡(luò)，可以為承建商/規(guī)劃者/集成商提供專業(yè)效勞

從客戶或者設(shè)施用戶的角度出發(fā)，對上述優(yōu)點的評價會各不相同，例如，功能型

樓宇與住宅不同、健全人與殘疾人不同，年輕人與老年人不同，等等。

例如1:中央功能一一在人離開樓宇時，可以關(guān)閉全部照明燈、關(guān)停水閥并切斷特定

插座（如電烤箱插座）；每天可以按時激活KNX報警系統(tǒng)、控制百葉窗等。

例如2：根據(jù)活動類型啟用會議廳、戲劇院和客廳的不同照明方案，并且，用戶可以

隨時對其進(jìn)行調(diào)整。例如，對于行政樓來說，在其每一側(cè)安裝一個亮度傳感器對照

明進(jìn)行不間斷的控制，就可以節(jié)約高達(dá)75%的照明能源。

例如3：使用高亮度文本顯示單元顯示并控制房間的各種狀態(tài)。借助PC機和可視化

軟件，采用與大型設(shè)施中使用的同樣方式，就可以實現(xiàn)該功能。

例如4：借助電話網(wǎng)絡(luò)接入KNX裝置，用戶通過移動電話就可以控制或查詢樓宇管理

功能（例如，取暖）。報警信號可以按需自動地發(fā)送給任意一部電話。使用任何可

用介質(zhì)（例如，互聯(lián)網(wǎng)），安裝商也可以遠(yuǎn)程維修或者配置KNX設(shè)施。據(jù)此，可以

顯著地減少樓宇管理系統(tǒng)的必要維護(hù)時間。

例如5：必要時，需要將大型會議室分隔為數(shù)個獨立區(qū)。插入隔墻時，KNX裝置可以

自動找出需要分配給每個房間的開關(guān)和燈的數(shù)量。因此，不必改變現(xiàn)有布線。

例如6：可以安裝任意數(shù)量的應(yīng)急開關(guān)（例如，啟用所有燈）。夜間，按下按鈕，可

以點亮小孩房與浴室之間的燈，并在預(yù)約時間后關(guān)閉該燈。

例如7：KNX可以為每一個房間創(chuàng)立室溫配置文件，對單個房間的采暖和空調(diào)系統(tǒng)實

施獨立控制。窗戶翻開時，可以自動調(diào)節(jié)房間的熱氣或冷氣供給。這類措施每年可

能節(jié)省30%以上的能源。也可以根據(jù)各個房間采暖要求對采暖系統(tǒng)進(jìn)行控制（按需采

暖）。

二、KNX系統(tǒng)總線設(shè)備

1.概述

在我們工作中使用的KNX系統(tǒng)總線設(shè)備（例如，調(diào)光器/驅(qū)動器、多功能開關(guān)、

火災(zāi)傳感器。。。）主要由三個局部組成：

，總線耦合器（BCU）

，應(yīng)用模塊（AM）

4應(yīng)用程序（AP）

市場供給的總線耦合器和應(yīng)用模塊或者為別離式，或者集成在一個外殼之內(nèi)。

然而，必須使用同一個制作商的產(chǎn)品。若為別離式，則應(yīng)用模塊可以通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

接口，即物理外部接口（PEI）,連接至總線耦合器（BCU）。這種物理外部接口有

10芯或12芯,可以：

心作為兩個部件之間的報文交換接口（5芯）

▲為應(yīng)用模塊提供電源（2芯）

總線設(shè)備組成圖

有些應(yīng)用模塊僅能連接特殊類型的總線耦合器。如果總線耦合器為總線設(shè)備的

別離式部件，則大多數(shù)情況可以采用墻裝式設(shè)計。TP1設(shè)備至總線的連接主要采用標(biāo)

準(zhǔn)總線接線端子（紅/黑）；DIN導(dǎo)軌設(shè)備則通過觸點塊連接至數(shù)據(jù)條。

總線耦合器為總線設(shè)備的集成部件時，已經(jīng)通過總線接U模塊（BIM）或者總線

設(shè)備中的的制造商芯片組，內(nèi)建在總線設(shè)備之內(nèi)°總線接口模塊根本上就是總線耦

合器，但沒有總線耦合器的外殼和一些其它部件,芯片組構(gòu)成了總線接口模塊的核

心部件，即控制器和收發(fā)器。

目前，總線耦合器可以連接兩種不同的介質(zhì)：1類雙絞線（32V平安特低電壓）

或者電力線110（電網(wǎng)電源）。無線射頻總線耦合器：KNX射頻兼容設(shè)備均采用集成

解決方案。

得益于集成式總線耦合器，各個總線設(shè)備均具有自己的智能功能：據(jù)此，KNX可

以部署為分散式系統(tǒng)且無需中央監(jiān)控單元（例如，計算機等）。然而，必要時，安

裝在PC上的可視化控制軟件業(yè)可以承當(dāng)中央功能（例如監(jiān)控功能）。

總線設(shè)備根本上可以分為三個種類：傳感器、執(zhí)行器和控制器。

6如果是傳感器，則應(yīng)用模塊可以將信息傳送給總線耦合器。總線耦合器對這

些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將其發(fā)送至總線，此后，總線耦合器會在適宜的時

隙檢查應(yīng)用模塊的狀態(tài)。

。如果是執(zhí)行器，則總線耦合器負(fù)責(zé)接收來自總線的報文，對它們進(jìn)行解碼，

并將解碼后信息傳送給應(yīng)用模塊。

4控制器則負(fù)責(zé)傳感器與執(zhí)行器之間的交互（例如，邏輯模塊）。

若為S模式兼容KNX設(shè)備，則（通過ETSTM）為（通用）總線耦合器加載了應(yīng)用

模塊適宜的應(yīng)用程序之后，該設(shè)備就可以獲得自身的具體功能?？偩€耦合器上安裝

的S模式兼容KNX按鈕，在通過ETS為該設(shè)備編制了適宜的應(yīng)用程序之后，僅能產(chǎn)

生調(diào)光信號。

通常，E模式兼容KNX設(shè)備在發(fā)貨之前就已經(jīng)加載了應(yīng)用程序。此類KNX設(shè)備的

鏈接和相關(guān)參數(shù)設(shè)置可以通過適宜的硬件設(shè)置或者中央控制器完成。

2.總線設(shè)備的結(jié)構(gòu)

每一個總線設(shè)備（如：開關(guān)、調(diào)光器、百葉窗驅(qū)動器等）主要由以下兩局部組成:

令總線耦合器（BCU）。

令應(yīng)用模塊（AM）o

對于不同結(jié)構(gòu)的總線設(shè)備，總線耦合器和應(yīng)用模塊的連接方式也不一樣：

?嵌入安裝式總線設(shè)備，總線耦合單元和應(yīng)用模塊通過物理連接口連接在一起。

?D1N導(dǎo)軌安裝式總線設(shè)備或外表安裝式總線設(shè)備，總線耦合單元和應(yīng)用模塊組

合成一個整體。

F1Buscouplingunit(BTM)UP117

F2BusTransceiverInterface(BTI)onBuscoupling

unit(BTM)

F3Designframe(DELTAline,vita,miro)

F4BusTransceiverInterface(BTI)onwallswitch

module

F5Basicpushbuttonmodule

F6Transparentframewithbuttons

F7Mountingscrews

F8Backcover(white)forlabelinginsert

F9Learningbuttonforswitchingbetweennormal

operatingmodeandaddressingmodeforre-

ceivingtheph/sicaladdress

F10LEDforindicatingnormaloperatingmode

(LEDoff)andaddressingmode(LEDon);upon

receivingthephysicaladdressthedeviceauto-

niaticdllyreturnstonornidioperatingmode

F11switchbutton

嵌入安裝式總線設(shè)備的結(jié)構(gòu)

DIN導(dǎo)軌安裝式總線設(shè)備

總線耦合單元負(fù)責(zé)發(fā)送、接收和存儲數(shù)據(jù)?？偩€設(shè)備需要處理的信息首選經(jīng)過總

線送到總線耦合單元，這些數(shù)據(jù)包括：設(shè)備的物理地址、一個或幾個組地址、應(yīng)用

程序和相關(guān)的參數(shù)?？偩€耦合單元中的微處理器是耦合單元的“大腦〃，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)

總線設(shè)備的各項功能，當(dāng)出現(xiàn)故障或電源失效時，總線設(shè)備會進(jìn)入預(yù)先設(shè)置好的應(yīng)

對狀態(tài)，數(shù)據(jù)則保存在總線設(shè)備中。當(dāng)故障排除或電源恢復(fù)后，總線設(shè)備會進(jìn)入預(yù)

定的恢復(fù)程序。

應(yīng)用模塊及其應(yīng)用程序決定了總線設(shè)備的功能。

總線設(shè)備包括各種輸入裝置，如：按鈕、二進(jìn)制編碼器等，還有各種輸出裝置，

如：觸點輸出、負(fù)載開關(guān)、調(diào)光器等，也有輸入和輸出綜合型裝置。

3.KNX系統(tǒng)電源

KNX系統(tǒng)需要外部提供平安性特低電壓（SELV）作為KNX電源，最高電壓為29V。

在雙絞線作為總線與電力線是絕緣的，這樣就保證了使用的平安性。

KNX電源應(yīng)符合DINEN50090的規(guī)定，帶有防過流和防短路措施。電源線上安裝

的扼流器對高頻信號呈現(xiàn)很大的阻抗，能防止對總線上報文信號的衰減。

有時我們選用帶有備用瑜出的KNX電源，一旦系統(tǒng)需要增加線路時，只要再接入

一個扼流器就可以了。

4.三種配置模式的總線設(shè)備

目前KNX標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種不同的配置模式：

?KNXA模式（自動模式）

KNXA模式是一種最簡單的配置模式，一般適用于功能已經(jīng)確定的設(shè)備。當(dāng)

這類設(shè)備與系統(tǒng)的通信介質(zhì)相連接后就能自動完成配置，因此沒有操作經(jīng)驗

的用戶也可以使用。這種配置模式適用于家用電器和娛樂電子設(shè)備。使用者

不需要經(jīng)過任何培訓(xùn)。但是目前在市場上尚沒有此類成熟的產(chǎn)品。

?KNXE模式（簡易模式）

采用KNXE模式一股需要通過中央控制器或操作設(shè)備上的編碼盤和按鈕進(jìn)行

配置。如果這個中央控制器在系統(tǒng)中還有其它用途，如：場景照明控制、邏

輯控制等，那當(dāng)然需要繼續(xù)連接在系統(tǒng)中，否則配置完設(shè)備后就可以把中央

控制器與系統(tǒng)斷開。這種配置模式與S模式相兼容。

采用E模式配置設(shè)備在功能范圍方面有一定的限制性，比較適合于中小規(guī)模

的系統(tǒng)。但是操作時不需要PC機和ETS工具軟件，操作者只要閱讀有關(guān)技

術(shù)資料或經(jīng)過簡單的培訓(xùn)就可以完成設(shè)備的配置和調(diào)試。

?KNXS模式（系統(tǒng)模式）

采用KNXS模式需要使用PC機和ETS工具軟件進(jìn)行配置。這樣可以同時完

成工程設(shè)計、設(shè)備配置和系統(tǒng)調(diào)試。采用這種模式既可以進(jìn)行中小系統(tǒng)的配

置，也可以完成大型建筑物中復(fù)雜系統(tǒng)的配置。

這種類型的配置方法專門供獲得KNX認(rèn)證的設(shè)計者和承包商使用，適用于大

型設(shè)施。

每一種模式在以下方面各具不同的特點：

＞功能范圍

＞配置能力

＞調(diào)試方法

＞用戶群

生產(chǎn)商可以為自己生產(chǎn)的設(shè)備選用不同的模式連接到KNX系統(tǒng)中。ETS3軟件可

以從已有的系統(tǒng)中讀取設(shè)備數(shù)據(jù)再進(jìn)行處理。這樣就可以不用標(biāo)準(zhǔn)的KNX設(shè)備，而

是直接對E模式設(shè)備再編程。但是ETS3.0c版本不能進(jìn)一步處理無線通信的設(shè)備。

三、KNX系統(tǒng)通信

1.根本工作原理

230V

開關(guān)傳感器開關(guān)執(zhí)行器

KNX根本工作原理圖

KNXTP1（1類雙絞線）最小安裝由以下部件組成：

，電源單元（29VDC）

U扼流器（也可以集成在電源單元內(nèi)）

U傳感器（可以是開關(guān)面板，觸摸屏，手機，溫度傳感器）

』執(zhí)行器（可以是開關(guān)執(zhí)行器，調(diào)光執(zhí)行器）

，總線電纜（標(biāo)準(zhǔn)是四芯線，一般只用兩芯電纜）

如果是S模式兼容的產(chǎn)品，安裝完畢后，必須通過ETS工具軟件，將其產(chǎn)品的

應(yīng)用程序加載至傳感器和執(zhí)行器之后才可以使用KNX系統(tǒng)。因此，工程工程師必須

首先使用ETS工具軟件完成以下配置步驟：

，給每個設(shè)備分配物理地址（用于唯一識別KNX安裝中的各個傳感器和執(zhí)行器）；

4為傳感器和執(zhí)行器選擇適宜的應(yīng)用軟件并完成其設(shè)置（參數(shù)化）工作；

，分配組地址（用于鏈接專感器和執(zhí)行器的功能）；

如果是E模式兼容產(chǎn)品，上述配置步驟同樣適用，其中：

，分配物理地址；

」用于傳感器和執(zhí)行器參數(shù)化的應(yīng)用軟件；

」組地址分配（用于鏈接冷感器和執(zhí)行器的功能）；

可以通過本地配置，也可以由中央控制器自動完成。

上述配置完成之后，該施工的工程可描述如下：

U單開關(guān)傳感器（LL1）在上撥桿被按下后，將會發(fā)送一個報文。報文中含有組

地址（5/2/66）、值（"1〃）以及其他相關(guān)的綜合數(shù)據(jù)。

U所有已連接的傳感器和執(zhí)行器都會收到該報文，并對其進(jìn)行評估分析。

4僅具有相同組地址的設(shè)備才：

令發(fā)送確認(rèn)報文

令讀取報文中的值并執(zhí)行相應(yīng)的動作。本例中，開關(guān)執(zhí)行器（1.1.2）將會關(guān)閉

其輸出繼電器。

按下下?lián)軛U后，將會發(fā)生同樣的過程，但值被置為“0〃.因而，這種情況下將會接

通執(zhí)行器的輸出繼電器。

本文后續(xù)局部將會詳細(xì)解釋本KNX系統(tǒng)中的各個局部。

2.物理地址

A二區(qū)L=線路B二總線設(shè)備

AAAALLLLBBBBBBBB

圖：物理地址

整個KNX設(shè)施中，物理地址均必須唯一。物理地址的配置如上所述。其格式如下:

區(qū)[4bit]-線【4bit】-總線設(shè)備[Ibyte]o通常，按下總線設(shè)備上的編程按鈕，

總線設(shè)備即進(jìn)入準(zhǔn)備好接收物理地址的狀態(tài)。該過程期間，編程LED發(fā)光二極管會

處于點亮狀態(tài)。調(diào)試階段結(jié)束之后，物理地址還可用于以下目的：

」診斷、排錯，以及通過重新編程實現(xiàn)設(shè)施更改。

」使用調(diào)試工具尋址接口對象或者其它設(shè)備。

重要提示：總線設(shè)備正常工作期間，物理地址沒有任何作用。

3.組地址

lbit4bit3bit8bit

0MMMMmmmSSSSSSSS

圖：組地址

上圖中表示為常用的3級組地址（主組/中間組/子組）：主組，m=中間組，S=

子組。如果是2級組地址（主組/子組）則表示為滬主組，m+S二子組。設(shè)施內(nèi)設(shè)備之

間的通信通過組地址實現(xiàn)。使用ETS進(jìn)行設(shè)置時，可以將組地址選擇為2級組地址

結(jié)構(gòu)、3級組地址結(jié)構(gòu)或者自由定義結(jié)構(gòu)。在各個單工程的工程屬性中，可以更改級

結(jié)構(gòu)。組地址0/0/0保存，用于所謂的播送報文（即發(fā)送至所有可達(dá)總線設(shè)備的報

文）。

ETS工程工程師可以決定如何使用各個級，以下圖給出一個例如模式：

1主組二樓層。

，中間組=功能域（例如，開關(guān)、調(diào)光）。

，子組=加載功能或者加載組（例如，廚房照明燈開/關(guān)、臥室窗戶開/閉、客廳

吊燈開/關(guān)，等等）。

GroupAddresses▼

AddMiddleGroups?DeleteNewDynamicFolder

,圃GroupAddressesMiddleGr...±Name_JDesa<X)onPassThroughUneCoupler

i|PDynamicMders884開關(guān)No

,885第2層

,88*4開關(guān)

88Wi砒I開關(guān)

8804/2客廳吊燈開關(guān)

8804/3客廳吊燈或光

88*4/4息開關(guān)

□o-OOWWTTM

0/0*■MtddeGroups

圖：主組/中間組/子組例如

在所有工程中，都必須嚴(yán)格遵守已經(jīng)選定的組地址模式。各個組地址都可以按需

分配各個總線設(shè)備，分配過程與系統(tǒng)總線設(shè)備的安裝位置完全無關(guān)。執(zhí)行器可以監(jiān)

聽多個組地址。然而，在每個報文中傳感器僅能發(fā)送一個組地址。組地址是分配給

相應(yīng)傳感器或執(zhí)行器的組對象（以前所述的“通信對象〃）。組對象的創(chuàng)立與分配

可以使用ETS完成（S模式），也可以由系統(tǒng)自動完成（E模式）。并且，用戶在E

模式中可以查看各個組對象。

注:

X在ETS中使用主組地址14、15或者更高的主組地址時，應(yīng)該注意TP1耦合器不

對這些組地址進(jìn)行過濾，因而可能對整個總線系統(tǒng)的動態(tài)性能帶來負(fù)面影響。

，分屬傳感器或執(zhí)行器的組地址數(shù)量可以變化，并取決于存儲器的容量。

4.組對象

圖：組對象

在總線設(shè)備中，KNX組對象表現(xiàn)為存儲區(qū)域。組對象的大小介于1位和14字節(jié)之間。

組對象的具體大小視功能而定。由于開關(guān)操作需要兩個狀態(tài)（0和1）,因此，可以

使用1位組對象。文本傳輸所涉及的數(shù)據(jù)非常豐富，因此，應(yīng)該使用最大為14字節(jié)

的組對象。使用組地址，ETS僅允許鏈接具有相同大小的對象。多個組地址可以分配

給一個組對象，但是，這些組地址中，僅能有一個是發(fā)送用的組地址。例如以下圖

所示:

8Kx?3M.SMgACK(PU0MdTrpc6C」R」WJ?U」PrBuCtProgmPwCyOtecr^OonJ

IJPgnarXFotoors■W(XOiv'Oft1.1JKL^SNOC-W-UKUC-DOXUGCO1/1NtLow3/4/1

，885MMaswvfM.2$M4$M>CR-T-$M<cNng.2$A86nM2b<low**35/V2

，88*4弄關(guān)R?fl0:1.1.1IRSSh?CWTU?SCOper1RSCOwn1b<LowYW

88WSIMM

88Agurr吊燈*比

明“3總開關(guān)

aoc/44**?JB?UVTw

zQM。.

lopotogy,O▲■3?-x

*

?■POwicrcfc?r$Ninbcr-Name由caAnBonOexr^CxrGroupA(X>e39?ten曲|CR?W4IUMdTypePw?」

【：：Q—boree■W°SGOftOrKtOn/Off5W15MQ5/?V31?CR-T-g

?：KlNcvaroa■03S^VOerwOn/OfTIMCRWT-Low

EIJJRamIno?^7SwttfvOanOn/Off1btCRW1?Low

，El.l^ewk*SwttfvOanOn/Off1bitCRWT-Low

Dl.U應(yīng)Open■WlSS?WvOw?On/Off!?CRWT.UM

<J1.USMtcftngKtuatYl9$wWv(har?On/O(f1MCRWI-low

10.13KUGOO?B^23SwtcKOer?On/Offlb?CRWI-low?

PGroupOt^?t3ParamcttrsCamftKmrg

圖：組對象

4.1.標(biāo)志

每個組對象都有標(biāo)志，用于設(shè)置以下屬性:

V組對象有一個正常的總線連接。

通信報文能夠被確認(rèn)，但組對象的值不能被更改。

V通過總線，可以讀對象值。

讀通過總線，不可以讀對象值。

V通過總線，可以改寫對象值。

寫通過總線，不可以改寫對象值。

V對象值（傳感器）改寫后向總線發(fā)送報文。

發(fā)送僅收到請求時，組對象才會生成應(yīng)答信息。

V值應(yīng)答報文被解析為寫指令。更新組對象的值。

更新值應(yīng)答報文不是被解析為寫指令，組對象的值保持

不變。

V電流返回之后，設(shè)備會獨立地發(fā)送讀值指令，以初

初始化讀始化組對象（僅使用于某些掩碼）。

電流返回之后，設(shè)備不通過讀指令初始化已分配組

對象的值

注意：應(yīng)該僅在特殊的情況下才更改默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)值。

,ACK(PUDatoCR.w|TU63乂【PWOFPriorCXCroup3—De6action

C,

?W0:851.1JKLMNoW?UKUC-ODKUC-DOL?1XLOM

Pnorty:|low二

■WftSWU1.12NOl-txCR-T-S^WMoo.25ABBinafIMUM5/4/3W25W

a%附i.i.iIRSSNOCRWTUIRSCOoerlRSCOp^35/4/1

PReed

Pwra

PTrmjrMt

rLpflMe

廠-o.IM

ASSOOXKT5/_

圖：組對象標(biāo)志

對象值可以通過如下方式發(fā)送至總線：

a）例如，按下上左撥桿之后，雙刀開關(guān)傳感器會將“1〃寫入自己的0號組對象。

由于該對象的通信和發(fā)送標(biāo)志已經(jīng)設(shè)置，因此，該設(shè)備將會向總線發(fā)送具有信息

“組地址1/1/1、寫值、1〃的報文0

b）此后，整個KNX設(shè)施中組地址為1/1/1的全部總線設(shè)備均會將“1〃寫入它們自

己的對象。

c）我們給出的例如中，“1〃將會寫入執(zhí)行器的0號組對象。

d）執(zhí)行器的應(yīng)用軟件將會確認(rèn)該組對象中的值已經(jīng)改變，并執(zhí)行開關(guān)過程。

5.TP1位結(jié)構(gòu)

“0〃和”1〃兩個邏輯狀態(tài)采用一個比特即可以表示。KNXTP1中的技術(shù)邏輯：

邏輯1期間無電流輸出，邏輯。期間有電流輸出，這就意味著：多個設(shè)備同時發(fā)送

“0〃信號的設(shè)備可以繼續(xù)發(fā)送。

6.TP1報文沖突

需要傳送數(shù)據(jù)的總線設(shè)備，如果它發(fā)現(xiàn)總線處于空閑狀態(tài)，可以立即啟動發(fā)送

過程。對于多個總線設(shè)備的同時發(fā)送請求，使用載波偵聽多路訪問/沖突防止

(CSMA/CA)技術(shù)進(jìn)行控制。

發(fā)送期間，總線設(shè)備監(jiān)聽總線。邏輯狀態(tài)為“1〃的總線設(shè)備，一旦檢測到邏輯

狀態(tài)“0〃(總線上存在電流)，將會立即停止發(fā)送過程，讓位于其它發(fā)送設(shè)備。

該總線設(shè)備在中斷發(fā)送過程之后，持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，等到網(wǎng)絡(luò)上的報文發(fā)送過程

中止之后，再次嘗試自己的發(fā)送過程。采用這種方式，如果存在多個設(shè)備試圖同時

發(fā)送信息，CSMA/CA技術(shù)可以確保這些總線設(shè)備中，僅有一個設(shè)備可以不間斷地完成

發(fā)送過程。因此，總線上的數(shù)據(jù)吞吐量不會受損。

TP1通過兩芯線，對稱地傳輸數(shù)據(jù)?？偩€設(shè)備評估兩根芯線之間的電壓差值。

輻射噪聲可以相同極性作生于這兩根芯線，對信號電壓差值不產(chǎn)生影響。

7.疊加數(shù)據(jù)和供電電壓

數(shù)據(jù)以交流電壓的形式傳輸。電容器對交流電壓呈現(xiàn)低阻抗，即相當(dāng)于一個導(dǎo)

體并短接初級側(cè)回路。作為發(fā)送器時，變壓器將數(shù)據(jù)發(fā)送至初級側(cè)（以交流電壓的

形式），并疊加在直流電壓之上。作為接收器時，變壓器將數(shù)據(jù)發(fā)送至次級側(cè)，在

此處，可以從直流電壓中別離并使用該數(shù)據(jù)。

電源單元

29V

扼流器

供電電壓為直流電壓時，扼流器呈現(xiàn)較低的電阻（因為這時頻率為零）。數(shù)據(jù)

以交流電壓的形式進(jìn)行發(fā)送（頻率不等于零）。扼流器對交流電壓呈現(xiàn)出高阻抗。

因此，電源單元對數(shù)據(jù)的影響可以忽略不計。

8.TP1電纜長度

總線線路中可以使用以下電纜長度:

X電源單元-總線設(shè)備。。。o350m

圖:KNX總線波形

總線設(shè)備僅發(fā)送半波信號（即上圖中正半周中心處的負(fù)半波）。扼流器是電源單元

的組成局部之一，配合總線設(shè)備的變壓器，可以產(chǎn)生正均衡脈沖。由于扼流器內(nèi)含

用于生成均衡脈沖的主要部件，因此，總線設(shè)備可以安裝在電纜長度距離扼流器（電

源單元）最遠(yuǎn)350之處。

，總線設(shè)備-總線設(shè)備OOOOOOOOOOOO700m

電纜上傳送報文需要一定的傳送時間。如果多個總線設(shè)備試圖同時發(fā)送，則可以

解決遠(yuǎn)達(dá)700m處出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象（信號延時tv=10us）o

，總線線路長度。。。。。。。。。。。。。。。。1000m

連續(xù)不斷地加載或者卸載電纜電容對發(fā)送總線設(shè)備的信號可能產(chǎn)生阻尼效果。與

此同時，電纜電線電容還會圓化信號邊沿；信號阻性負(fù)載（總線電纜和設(shè)備）還

會導(dǎo)致信號電平有所下降。為了克服這兩種影響因素實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，單個

線段的總電纜長度不應(yīng)該超過1000m,且各個線段上的設(shè)備總數(shù)量不應(yīng)該超過64

個（無論使用哪種型號的電源單元）。

，同一線路上兩個電源單元之間的最小距離。。。。200m

四、KNX系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

當(dāng)使用總線電纜TP1（1類雙絞線）作為通信介質(zhì)時，KNX系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，

分域（area）和線路（line）。

?線路

這是KNX系統(tǒng)的最小結(jié)構(gòu)單元。每個線路最多包括4個線段（linesegment）,

每個路段最多可連接64臺設(shè)備，每一個線段實際所能連接的設(shè)備數(shù)量取決所選KNX

電源的容量和該線路段設(shè)備的總耗電量。

下表列出了在一個線路中設(shè)備之間距離的限制:

每個線段的最大長度1000m

電源與總線設(shè)備之間最大距離350m

兩個電源之間的最小距離(包括扼流器)200m

兩個總線設(shè)備之間的最大距離700m

如果一個線段通過線路中繼器(LR)擴展連接另外一個線段，那么這個線段也可

以到達(dá)lOOOmo每個線段應(yīng)配備適宜的KNX電源。一個線路最多可以并聯(lián)3個線路中

繼器。

?域

一般情況下，可以有15個線路分別經(jīng)過線路耦合器(LC)與主線路相連接，組

成一個域。主線路最多可以直接連接64臺設(shè)備，主線路如果接了線路耦合器，與之

直接相連的最多設(shè)備臺數(shù)就要減少。主線路不能接線路中繼器，而且必須有自己的

KNX電源并配有扼流器。

主線路

ps

H邙H

PSBPSTW

HTS

WTH

62

63

線路1線路2線路14線路15

?多個域

如果有多個域存在時,每個域需要通過主干耦合器(BC)與干線路相連接。

干線路可以直接連接設(shè)備，但是如果還連接主干耦合器,那么與干線相連的最多

設(shè)備臺數(shù)就要減少。干線路也不能連接線路中繼器，而且必須有自己的KNX電源。

一個系統(tǒng)最多包括15個域，這樣理論上一個KNX系統(tǒng)可以連接58000多臺總線

設(shè)備。

主干耦合器、線路耦合器和線路中繼器實際上都是同樣的設(shè)備，只是由于安裝在

網(wǎng)絡(luò)中不同的位置，因此被賦予不同的物理地址，加載不同的應(yīng)用程序，起到不同

的作用。主干耦合器和線路耦合器只傳輸需要跨越域或線路的報文，而線路中繼器

則要傳輸線路中所有的報文。

5

把一個系統(tǒng)劃分成域和線路有很多優(yōu)點:

＞提高了系統(tǒng)的可靠性。由于每個域和每個線路分別配KNX電源，這種電氣的

隔離使得系統(tǒng)的某個局部出現(xiàn)故障時，其他局部仍能繼續(xù)工作。

＞一個線路或一個域內(nèi)德數(shù)據(jù)通信不會影響到其它范圍的通信。

＞在進(jìn)行調(diào)試、排除故障和維護(hù)時，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常清晰。

2.物理地址

物理地址用于識別總線設(shè)備，并可以反應(yīng)總線設(shè)備的拓?fù)湮恢谩Ｎ锢淼刂酚?6

位bit組成。如以下圖所示:

在前一章節(jié)中，物理地址格式如下:

人=區(qū)L=線路B二總線設(shè)備

AAAALL