KNX教程

转自：https://wenku.baidu.com/view/18dc448b59eef8c75ebfb352.html 如有侵权，请联系我，我将立即删除。 1 基本工作原理
图 1：基本工作原理 TPl KNX 最小安装由以下部件组成： 电源单元(29V DC) 扼流器（也可以集成在电源单元内） 传感器（上图采用一个传感器表示） 执行器（上图采用一个开关执行器表示） 总线电缆（仅需要双芯总线电缆） 如果是 S 模式兼容产品，安装完毕之后，必须通过 ETSTM 程序，将应用软件加载至传 感器和执行器之后才可以使用 KNX 系统。因此，项目工程师必须首先使用 ETS 完成以下配 置步骤： 给每个设备分配物理地址 1(用于惟一识别 KNX 安装中的各个传感器和执行器)； 为传感器和执行器选择合适的应用软件并完成其设置（参数化）工作； 分配组地址（用于链接传感器和执行器的功能）。 1 参考前面所述的物理地址。
如果是 E 模式兼容产品，上述配置步骤同样适用，其中： 物理地址 用于传感器和执行器参数化的应用软件 组地址分配（用于链接传感器和执行器的功能） 可以通过本地设置，也可以由中央控制器自动完成。 上述配置工作完成之后，该设施的工作过程可描述如下： 单开关传感器(1.1.1)在上拔杆被按下后，将会发送一个报文。报文中含有组地址 ( 5/2/66)、值(“1”)以及其它相关的综合数据。 所有已连接的传感器和执行器都会收到该报文，并对其进行评估分析。 仅具有相同组地址的设备才： 发送确认报文 读取报文中的值并执行相应的动作。本例中，开关执行器(1.1.2)将会关闭其输 出继电器。 按下下拨杆后，将会发生同样的过程，但值被置为“0”。因而，这种情况下将会接通执 行器的输出继电器。 本文后续部分将会详细解释本 KNX 系统中的各个部分。
2 物理地址
图 2：物理地址 整个 KNX 设施中，物理地址均必须惟一。物理地址的配置如上所述。其格式如下：区 [4bit] —线路[4 bit] —总线设备[1 byte]。通常，按压总线设备上的编程按钮，总线设备即进 入准备好接收物理地址的状态。该过程期间，编程 LED 发光二级管会处于点亮状态。调试 阶段结束之后，物理地址还可用于以下目的： 诊断、排错，以及通过重新编程实现设旖更改 使用调试工具寻址接口对象或者其它设备。 重要提示：总线设备正常工作期间，物理地址没有任何作用。
3 组地址
图 3：组地址 设施内设备之间的通信通过组地址实现。 使用 ETS 进行设置时，可以将组地址选择为“2 级”（主组／子组）结构、“3 级”（主 组／中间组／子组）结构或者自由定义结构。在各个单项目的项目属性中，可以更改级结构。 组地址 0/0/0 保留，用于所谓的广播报文（即发送至所有可达总线设备的报文）。 ETS 项目工程师可以决定如何使用各个级，下图给出一个示例模式： 主组=楼层 中间组=功能域（例如，开关、调光） 子组=加载功能或者加载组（例如，厨房照明灯开／关、卧室窗户打开／开闭、 客厅吊灯开／关、客厅吊灯调光，等等）。 在所有项目中，都必须严格遵守已经选定的组地址模式。 各个组地址都可以按需分配给各个总线设备，分配过程与系统总线设备的安装位置完全 无关。 执行器可以监听多个组地址。然而，在每个报文中传感器仅能发送一个组地址。 组地址是分配给相应传感器或者执行器的组对象2。组对象的创建与分配可以使用 ETS 完成(S 模式)，也可以由系统自动完成。并且，用户在 E 模式中呵以查看各个组对象。 2 以前所述的“通信对象”。 注： 在 ETS 中使用主组地址 14、15 或者更高的主组地址时，应该注意 TP1 耦合器不对 这些组地址进行过滤，因而可能对整个总线系统的动态性能带来负面影响。 分属传感器或执行器的组地址数量可以变化，并取决于存储器的容量。
4 组对象
图 4：组对象 在总线设备中，KNX 组对象表现为存储区域。组对象的大小介于 1 位和 14 字节之间。 组对象的具体大小视功能而定。 由于开关操作需要两个状态（0 和 1），因此，可以使用 1 位组对象。文本传输所涉及的 数据非常丰富，因此，应该使用最大为 14 字节的组对象。 使用组地址，ETS 仅允许链接具有相同大小的对象。多个组地址可以分配给一个组对象， 但是，这些组地址中，仅能有一个是发送用组地址。 4.1 标志 每个组对象都有标志，用于设置以下属性：
注意：应该仅在特殊的情况下才更改默认标志值。 a) 例如，按下上左拔杆之后，双刀开关传感器会将“l”写入自己的 0 号组对象。由于该 对象的通信和发送标志已经设置，因此，该设备将会向总线送具有信息“组地址 1/1/1、 写值、1”的报文。 b) 此后，整个 KNX 设施中组地址为 1/1/1 的全部总线设备均将“1”写入它们自己的组对 象。 c) 我们给出的示例中，“l”将会写入执行器的 0 号组对象。 d) 执行器的应用软件将会确认该组对象中的值已经改变，并执行开关过程。
图 5：TP1 报文的应用数据 5 TP1 报文应用数据 实际的有效负荷决定指令的类型。上图中，使用 1 位报文示例对实际的有效负荷进行了 解释说明。如果为“写”指令，则右侧的最后一个位将包含一个“1”或“0”值，分别用于。 开关接通”或者“开关断开”。 “读”指令，则用于请求被寻址组对象报告其当前状态。应答可以为 1 位报文（如上例 中的“写”指令），也可以使用最大不超过 13 个字节（2 至 15 个字节）。 数据长度依赖于所使用的数据点类型。
图 6：标准的数据点类型
6 标准的数据点类型(DPT) 数据点类型进行了标准化处理，以确保可以兼容不同制造商生产的相似设备（例如，调光器、 时钟等）。 标准化内容包含组对象的数据格式和结构等方面的要求以及对传感器和执行器功能的要求。 多个标准数据点类型的组合（例如，在调光执行器中）称之为函数块。 数据点类型的命名可以根据数据点类型所属应用而定，这并不表示数据点类型局限于应用领 域。例如，“调节”（类型 5. 001）既可以用于设置调光亮度也可以用于设置供暖阀门的位置。 后续几页将挑选最常用的数据点类型进行描述。标准数据点类型的完整列表可以从 KNX 官 方网站下载(www.knx.org)。
图 7：DPT 开光（1.001） 6.1 开关(1.001)3 该开关功能用于启停执行器的功能。对于逻辑运算(布尔逻辑[1.002])、使能[1. 003]等）， 已经定义了其它的 l 位数据类型。 其它功能或者纯开关功能的扩展功能（例如，逆运算、时延和开关切换功能等）不属于 数据点类型说明的组成部分，但属于使用了该数据点类型的函数块技术规范的参数的组成部 分（例如，照明灯开关函数块）。 3 前面所述的 EIS1
图 8：函数块“百叶窗控制” 6.2 函数块“百叶窗控制4” 函数块“百叶窗控制”主要用于百叶窗和百叶窗驱动机构的控制。作为组对象，它至少可以 提供了以下数据点类型： 升／降(1. 008) 步(1. 007)。 通过改写“升／降”，可以将处于静止状态的驱动设置为运动状态，也可以改变驱动的运动 方向。 通过改写“步”，可以关停已经处于运动状态的驱动，也可以将处于停止状态的驱动设置为 运行状态并持续一段较短的时间（步进）。 重要提示：使用该功能的组对象应该禁止通过总线读请求做出应答，因为，这类应答可能意 外地停止运动中的驱动或者使已经停止的驱动被设置为运动状态。因此，（传感器和执行器 内的）相关组对象中的“读”标志应该被禁用。对于中央功能，尤其应该如此。 4 前面所述的 EIS7
图 9：开关控制( 2.001) 6.3 开关控制(2.001)5 该“开关控制”用于（在通过“开关”的正常操作之后）由组对象使用更高优先级操作 执行器。 已连接设备的开关功能取决于两个组对象“开关”和“开关控制”的状态。 类型为“开关控制”的组对象的大小为 2 位。 如果该 2 位对象的值为 0 或者 1，则通过开关对象可以控制已连接执行器。 如果优先级对象的值为 2 和 3，则会相应地分别断开和接通其输出。这两种情况下，开 关对象的值均被忽略。 5 前面所述的 EIS 8
图 10:函数块“调光” 6.4 函数块“调光”6 除 4 位对象(“调光级”-3. 007)之外，函数块“调光”还至少包含一个开关对象（对应于“开 关”）和一个值对象(对应于“调节”-5. 001)。 调光指令相对于当前的亮度设置值，且通过“调光级”发送至调光执行器。 实用数据中的第 3 个位决定，被寻址设备将相对于当前亮度值执行亮度增加还是亮度减小操 作。 第 0 至第 2 位决定调光范围。整个亮度范围( 0-100%)细分为 64 个调光级。调光执行器始终 将亮度调节至下一个调光级例如：调光执行器的亮度级别为 30%时，如果传感器发送的实 用数据为 1011 ，则会执行一个亮度增强指令，将亮度增强至下一级调光阈值为止(或者，B 100%除以 4=25%，即下一个调光级 50%)。 调光代码 0（即实用数据 00HEX 或者 80HEX）意即“停止调光”。此时，将会中断调光过程， 且保存当前亮度值。 6 前面所述的 EIS 2
图 11：值对象 采用“调节”，可以将亮度值直接设置为 1（最小值）至 255（最大值）之间的某个值。 根据制造商提供的具体程序，使用该数据点类型，也可以直接接通（1≤值< 255）或者断 开（值=0）某个已连接设备。 该数据点类型的大小为 l 字节。
图 12：双 8 位浮点值 6.5 双 8 位浮点值(9.00x)7 使用这种数据格式(根据被发送值的种类，可以拥有各种不同的数据点类型，例如房间温度℃ - 9.001)，可以传送用于表达物理值的数字。 “S”为尾数的符号。 4 位指数“E”为整数指数，基为 2。 尾数“M”的精度定义为 0. 0l。正值(“S”=0)采用正常的二进制数字格式。负值(“S”=1) 尾数编码为 2 的补码。 该数据点类型长度为 2 个字节。 7 前面所述的 EIS 5
图 13: TP1 位结构 7 TP1 位结构 “0”和“l”为两个逻辑状态，采用 1 个位就可以表示。 KNX TP1 中的技术逻辑： 逻辑状态“1”期间，没有可用信号电压 逻辑状态“0”期间，有可用信号电压 如果存在多个总线设备同时发送，逻辑状态“0”优先！
图 14: TP1 报文冲突 8 TP1 报文冲突 需要传送数据的总线设备，如果它发现总线处于空闲状态，可以立即启动发送过程。 对于多个总线设备的同时发送请求，使用载波侦听多路访问／冲突避免(CSMNCA)技术进行 控制。 发送期间，总线设备监听总线。逻辑状态为“1”的总线设备，一旦检测到逻辑状态“0”（= 线路上存在电流），将会立即停止发送过程，让位于其它发送设备。 该总线设备在中断发送过程之后，持续监听网络，等到网络上的报文发送过程中止之后，再 次重新尝试自己的发送过程。 采用这种方式，如果存在多个总线设备试图同时发送信息，CSMA/CA 技术可以确保这些总 线设备中，仅有一个设备可以不间断地完成发送过程。因此，总线上的数据吞吐量不会受损。
图 15: TP1 对称传输 TP1 对称传输 通过双芯线，对称地传输数据。总线设备评估两根芯线之间的电压差值。 辐射噪声以相同极性作用于这两根芯线，对信号电压差值不产生影响。
图 16:叠加数据和供电电压 9 叠加数据和供电电压 数据以交流电压的形式传输。电容器对交流电压呈现低阻抗，即相当于一个导体并短接初级 侧回路。作为发送器时，变压器将数据发送至初级侧（以交流电压的形式），并叠加在直流 电压之上。 作为接收器时，变压器将数据发送至次级侧，在此处，可以从直流电压中分离并使用该数据。
图 17：电源至 TP1 总线的连接 10 电源单元至 TP1 总线的连接 电源通过扼流圈提供给本设施的总线。 供电电压为直流电压时，扼流圈呈现出较低的电阻（因为这时频率为零）。数据以交流电压 的形式进行发送（频率不等于零）。扼流圈对交流电压呈现出高阻抗。 因此，电源单元对数据的影响可以忽略不计。
图 18: TP1 电缆长度 11 TP1 电缆长度 总线线路中电缆可以使用以下电缆长度： 电源单元——总线设备………………………………………………………………………350m 总线设备——总线设备………………………………………………………………………700m 总线线路总长度……………………………………………………………………………1000m 同一线路上两个电源单元之间的最小距离…………………………………………………200 m 如果使用分散式电源，请参阅章节“安装”。
图 19：TP1 电源单元和 TP1 总线设备之间的电缆长度 11.1 TP1 电源单元和 TP1 总线设备之间的电缆长度 总线设备仅发送半波信号（即上图中正半周中心处的负半波）。 扼流器是电源单元的组成部分之一，配合总线设备的变压器，可以产生正均衡脉冲。 由于扼流器内含用于生成均衡脉冲的主要部件，因此，总线设备可以安装在电缆长度距 离该扼流器（电源单元）最远 350m 之处。
图 20：两个 TP1 总线设备之间的电缆长度 11.2 两个 TP1 总线设备之间的电缆长度 电缆上传送报文需要一定的传送时间。 如果多个总线设备试图同时发送，则可以解决远达 700 m 处出现的冲突现象(信号延时时间 tv= 10 ps)。 11.3 单个 TP1 线段的电缆总长度 连续不断地加载或者卸载电缆电容对发送总线设备的信号可能产生阻尼效果。与此同时，电 缆电容还会圆化信号边沿；信号阻性负载（总线电缆和设备）还会导致信号电平有所下降。 为了克服这两种影响因素实现可靠的数据传输，单个线段的总电缆长度不应该超过 1，000m， 且各个线段上的设备总数量不应超过 64 个（无论使用哪种型号的电源单元）。