KNX智能家居系統(tǒng)培訓資料

KNX智能家居系統(tǒng)培訓資料

前言

歐洲安裝總線EIB(EuropeanInstallationBus)是在上世紀九十年代初開展起

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標準。目前在家庭和建筑物自動化領(lǐng)域，KNX標準是唯一符合國際標準

ISO/IEC14543和歐洲標準EN500990、CE13321要求的開放式國際標準。

《KNX智能家居系統(tǒng)培訓資料》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標準資料介紹，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標準簡介........................................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.拓撲結(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)拓撲結(jié)構(gòu)......................................25

1.拓撲結(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.......................................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?，F(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出來，算是對智能家居新定義的補充。

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

程學原理，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。這就需要一種標準，或者

有一個大局部設(shè)備廠家都能認可并采用的“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標準簡介

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

ETB.BatiEus和FHS合并開展而來。KNX標準目前已被批準為歐洲標準(CENELECEN

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

135)和中國指導性標準(GB/Z20965),已經(jīng)成為“HBES技術(shù)標準-住宅與樓宇控制〃

的國家標準化指導性技術(shù)文件。

KNX協(xié)議以EIB為基礎(chǔ)，兼顧了BatiBus和EHS的物理層標準，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、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)、遠程控制、計量、視頻/音頻控制、大型家電等進行控制。

KNX標準的優(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，而且通過了嚴格的質(zhì)量控制和

第三方的KNX認證，這樣就進一步保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

KNX標準功能豐富，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

標準的國際組織，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資格認證；7,000個KNX認證產(chǎn)品。

KNX協(xié)會是家居和樓宇控制系統(tǒng)國際標準的創(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)會的目標如下：

?由工作組及專家組制定檢測標準和質(zhì)量標準（KNX技術(shù)標準）。

?為KNX兼容設(shè)備制造商提供技術(shù)支持效勞。

?基于KNX認證標準授權(quán)KNX商標。

?組織國家和國際標準化活動

?推廣認證培訓中心的培訓課程

?促進國家組織成立

?推進與技術(shù)機構(gòu)的科研合作

?老系統(tǒng)的進一步標準化/推廣/認證工作

?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

供按照以前標準進行的認證效勞。EIB向后兼容KNX,因此，大多數(shù)設(shè)備即可

以標貼KNX又可以標貼EIB標志。

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）.拓撲結(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）的導線長度不能超過1000m,總線裝置與最近的電

源之間的導線距離不能超過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)的應用領(lǐng)域：

介質(zhì)傳輸方式首選應用領(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)、科學和醫(yī)學應用頻道（ISM頻段），在這個

頻段對不同應用領(lǐng)域的頻率范圍有嚴格的規(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（或稱負載周期）為1%,即每分鐘有0.6秒的發(fā)

送時間。由于有嚴格的發(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和獲得認證的產(chǎn)品數(shù)達數(shù)千個（含老的解決方案）

令KNX會員數(shù)超過200家

令認證培訓中心的數(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，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

明進行不間斷的控制，就可以節(jié)約高達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)、

火災傳感器。。。）主要由三個局部組成：

，總線耦合器（BCU）

，應用模塊（AM）

4應用程序（AP）

市場供給的總線耦合器和應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，則應用模塊可以通過標準應用

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）

▲為應用模塊提供電源（2芯）

總線設(shè)備組成圖

有些應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

準總線接線端子（紅/黑）；DIN導軌設(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

隙檢查應用模塊的狀態(tài)。

。如果是執(zhí)行器，則總線耦合器負責接收來自總線的報文，對它們進行解碼，

并將解碼后信息傳送給應用模塊。

4控制器則負責傳感器與執(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用

模塊適宜的應用程序之后，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，總線耦合單元和應用模塊通過物理連接口連接在一起。

?D1N導軌安裝式總線設(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導軌安裝式總線設(shè)備

總線耦合單元負責發(fā)送、接收和存儲數(shù)據(jù)。總線設(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、應用

程序和相關(guān)的參數(shù)。總線耦合單元中的微處理器是耦合單元的“大腦〃，負責協(xié)調(diào)

總線設(shè)備的各項功能，當出現(xiàn)故障或電源失效時，總線設(shè)備會進入預先設(shè)置好的應

對狀態(tài)，數(shù)據(jù)則保存在總線設(shè)備中。當故障排除或電源恢復后，總線設(shè)備會進入預

定的恢復程序。

應用模塊及其應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、二進制編碼器等，還有各種輸出裝置，

如：觸點輸出、負載開關(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標準規(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

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。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行中小系統(tǒng)的配

置，也可以完成大型建筑物中復雜系統(tǒng)的配置。

這種類型的配置方法專門供獲得KNX認證的設(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)再進行處理。這樣就可以不用標準的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（標準是四芯線，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)送確認報文

令讀取報文中的值并執(zhí)行相應的動作。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)備即進入準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，應該注意TP1耦合器不

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

，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.標志

每個組對象都有標志，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，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，組對象才會生成應答信息。

V值應答報文被解析為寫指令。更新組對象的值。

更新值應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：應該僅在特殊的情況下才更改默認標準值。

,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)行器的應用軟件將會確認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，等到網(wǎng)絡上的報文發(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，即相當于一個導

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

解決遠達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；信號阻性負載（總線電纜和設(shè)備）還

會導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該超過1000m,且各個線段上的設(shè)備總數(shù)量不應該超過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)拓撲結(jié)構(gòu)

1.拓撲結(jié)構(gòu)

當使用總線電纜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lOOOmo每個線段應配備適宜的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)絡中不同的位置，因此被賦予不同的物理地址，加載不同的應用程序，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。

＞在進行調(diào)試、排除故障和維護時，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，并可以反應總線設(shè)備的拓撲位置。物理地址由16

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