Definition Gebäudesystemtechnik
Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude zur Vernetzung von Systemkomponenten und Teilnehmern über ein
Kommunikationssystem zu einem auf die Elektroinstallation
abgestimmten System, das Funktionen und Abläufe sowie deren
Systemverknüpfung in einem Gebäude sicherstellt.
Die Intelligenz ist auf die Systemkomponenten verteilt, der
Informationsaustausch erfolgt direkt zwischen den Teilnehmern.
KNX kommt aus dem Wort Konnex (Synonym für Verbindung)
Gebäudesystemtechnik vom ZVEH/ZVEI und der DIN 18015-4.
KNX
Ist ein dezentrales Bussystem mit Sensoren und Aktoren als Busteilnehmer
angeschlossenen Busteilnehmer können über den gemeinsamen Übertragungsweg (KNX-Bus) Informationen austauschen.
Bussystem ist für Informationsverwaltung
keine Zentrale für Befehlsverwaltung notwendig
KNX ist gekennzeichnet durch:
Systemgeräte ( Spannungsversorgung, Busankoppler, Schnittstellen, Linien- und Bereichskoppler)
Sensoren (Befehlsgeber) (Taster, Binäreingänge, Analogeingänge, Messwertaufnehmer (Temp. , Wind, Feuchte))
Aktoren (Befehlsempfänger). (Schaltrelais Dimmer, Anzeigen, Jalousiesteuerungen,
Heizungssteuerungen )
Über eine zweiadrige Busleitung werden die Datentelegramme und die Energie für die Systemkomponeten transportiert.
Übertragungsformen:
Funk, drahtlos ( KNX RF )
Stomnetz ( Twisted Pair KNX TP )
Ethernet (KNX IP/TCP )
Powerline (KNX PL)
Spannungsversorgung mit Drossel
20 - 30 V=, Schutzkleinspannung (SELV)
Integrierte Drossel
Zur Datenübertragung über die Versorgungsspannung
Hutschienenmontage üblich
Reset der Busteilnehmer durch kurzzeitigen Kurzschluss der Linie
Struktur des KNX Leitungsnetzes
Linienstruktur
Einfache Verkabelung
Einfache Fehlersuche
Teilnehmer sind direkt am Bus
angeschlossen
Sternstruktur
Leichte Verwaltung
Leichte Fehlersuche
ggf. höherer
Verkabelungsaufwand
Baumstruktur
Leichte Erweiterbarkeit
Flexibel im Aufbau
ggf. aufwändige Fehlersuche
Aufgrund der Struktur sind Mischformen möglich und kein Abschlusswiderstand erforderlich
Topologie
je Linie max. 64 Teilnehmer (SV)
Hauptlinie bis zu 15 Linien über Linienkoppler (LK)
Bereichslinie bis zu 15 Hauptlinien über Bereichskoppler (BK)
Stromversorger (SV)
Busteilnehmer
KNX Busteilnehmer besteht aus drei Teilen:
Busankoppler (BA)
Schnittstelle zwischen Sensor/Aktor und Busleitung
entweder einzeln oder zusammen mit dem Anwendungsmodul
Anwendungsmodul (AM)
Applikationsprogramm (AP)
Busankoppler Aufbau
Besteht aus zwei Teilen
Übertragungsmodul
Wandelt die Daten und Signale des entsprechen dem gewählten Übertragungsweg (TP, RF, PL).
Busankoppler-Kontroller
Der Busankoppel-Kontroller
dienet Speicherung der Systemsoftware
Temporäre Werte des Systems und der Applikation (RAM)
Applikationsprogramm
Übertragungsmodul TP1 Aufbau
Aufgaben:
Trennung bzw. Mischung von Gleichspannung und Information
Verpolungs-Schutz
Erzeugung stabilisierter 5V bzw. 24V
Anfordern der Datenrettung bei < 18 V mit Save Reset des Prozessors bei <4,5 V
Treiber für Senden/Empfangen
Sende-/Empfangslogik
OSI Schichtenmodel
Ebene 1: Bitübertragungsschicht (physical Layer)
Ebene 2: Sicherungsschicht, Verbindungsebene, Prozedurebene(link layer)
Ebene 3: Vermittlungsebene, Paketebene, Netzwerkebene (packet level, network layer)
Ebene 4: Transportschicht, Ende-zu-Ende Kontrolle, Transport Kontrolle (transport layer)
Ebene 5: Kommunikationsschicht, Sitzungsebene (session layer)
Ebene 6: Darstellungsschicht, Datenbereitstellungsebene (presentation layer)
Ebene 7: Verarbeitungsschicht, Anwendungsebene (application layer)
Adressierung
Für die Kommunikation ist eine eindeutige Identifizierung erforderlich.
Unterschieden wir zwischen zwei Adressen:
Individuelle Adresse der Einzelnen Busteilnehmer und
Gruppenadressen zur Kommunikation
Wo für ist die Individuelle Adresse?
Individuellen Adresse
dient der eindeutigen Identifikation
zur Programmierung der einzelnen Geräte erforderlich
wurde früher auch physikalische Adresse genannt
Wo für ist die Gruppenadresse?
dienen zur Kommunikation zwischen den verschiedenen
Busteilnehmer innerhalb des Systems
verbindet Funktionen
2- oder 3- Ebenenen Model
BSP:
Hauptgruppe = Geschoss, Etage
Mittelgruppe = Gewerk
Beleuchtung,
Heizung,
Jalousien,
Untergruppe = Funktion
Licht Flur,
Licht Büro,
Heizkörper Raum X,
Jalousien Südseite, ...
Gruppenadresse
Merkmale
Jede Gruppenadresse kann den Teilnehmern beliebig zugeordnet werden,
Punkt in dem Leitungsnetz ist unerheblich.
Aktoren können auf mehrere Gruppenadressen hören,
Sensoren jedoch nur eine Gruppenadresse pro Telegramm senden.
Gruppenadresse 0/0/0 ist reserviert (Meldungen an alle)
Hauptgruppen 14 oder höher werden von KNX-TP Kopplern nicht gefiltert
Anzahl der Gruppenadressen, ist abhängig von der Größe des Speichers.
Telegrammaufbau
KNX Telegramm besteht aus
Transportdaten und
Nutzdaten (z.B. Information, Befehl Dimmen…
Kontrollfeld
Mit dem Kontrollfeld wird die Priorität des Buszugriffes und die Wiederholung fehlerhafte Datentelegramme gesteuert.
Bit auf Null gestetzt wird der Befehl von den übrigen
Busteilnehmer ignoriert um ein Befehlswiederholung zu vermeiden.
1 Byte
Unterschiedliche Prioritäten
1 höchste Priorität
2 Alarmfunktion
3 Betriebspriorität
Adress-/ Zielfeld
Adressfeld
16 Bit codiertieren individuellen Teilnehmeradresse
Zieladresse
16+1 Bit
Letzte Feld legt die Art der Adresse fest
0 = individuellen Teilnehmeradresse
1 = Gruppenadresse
Übertragung
Kollisionsbehandlung
Beginnen zwei Teilnehmer gleichzeitig zu senden, setzt sich der Teilnehmer mit höherer Priorität durch (Collision Avoidance).
Bei der ersten logischen 0 (Signalspannung auf der Leitung), erkennt der Teilnehmer mit der logischen 1, dass er einem Teilnehmer Vorrang geben muss und beendet das Senden. Der Teilnehmer, der abgebrochen hat, hört das Telegramm bis zum Ende mit und versucht es anschließend erneut. Haben beide Teilnehmer jedoch die gleiche Priorität, setzt sich derjenige mit der kleineren physikalischen Adresse durch.
KNX ist ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll für intelligente Gebäude.
Grundsätzlich benötigt ein KNX-System folgende Komponenten:
Stromversorgung für die Installation.
Sensoren (Taster, Thermostate, Windmesser etc.), die Befehle
als Nachricht generieren.
Aktoren (Schaltrelais für Licht, Verdunkelung etc.), die die
Nachrichten empfangen und gewisse Aktionen ausführen.
Das BUS-Kabel, das alle Sensoren und Aktoren verbindet.
Es gibt keine Kabelverbindung zwischen der
Steuereinheit und der Stromversorgung,
Es ist möglich, normalerweise inkompatible Medienüber einen KNXMedien-Koppler zu kombinieren.
Die kleinste Einheit in der KNX Topologie ist eine Linie bzw. ein Liniensegment.
Eine Linie kann maximal 255 Gerätebeinhalten. An eine Hauptlinie können bis zu 15 Linien über Linienkoppler angeschlossen werden. Diese Linienstruktur wird als Bereich bezeichnet. Bis zu 15 Bereichsleitungen können an einen Backbone angeschlossen werden
BC = Bereichskoppler (Blau) 1-15
LC = Linienkoppler (Gelb) 1-15
DVC = Teilnehmer (Weiß) 1-255
PS/Ch =Spannungsversorgung
Hardware:
Leitungsbruch in der Busleitung
Lose Klemmverbindungen
Spannungsversorgung falsch ausgelegt
Verpolung der Busleitung an einem Teilnehmer
Teilnehmer Defekt
Software:
Teilnehmer falsch programmiert
Teilnehmer falsch projektiert und falsch parametrisiert
Falsche Applikationsversion des Teilnehmers
Vorprogrammierte Teilnehmer in der
falschen Linie eingebaut (Topologiefehler)
▪ Verdrillung reduziert Störanfälligkeit
▪ kosteneffizientes Kabel (0,50€/1m)
▪ Verlegung einfach durchführbar
▪ dezentral - gewährleistet Sicherheit bei Ausfällen
▪ extrem große Produktpalette
▪ zukunftssicher aufgrund zahlreicher Hersteller
▪ Kombination mit anderen Übertragungsmedien möglich
▪ Planungsaufwand gegeben
▪ Inbetriebnahme kann nicht selbstständig erfolgen
▪ parametrieren nicht mit einer mobilen App möglich
▪ kabelgebunden – erschwert Nachrüstung
▪ hoher Preis für den Einstieg
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