KNX Busteilnehmer. KNX Association

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1 KNX Busteilnehmer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Interne Struktur eines Busankopplers Typfestlegung des Applikationsmoduls Übersicht der wichtigsten KNX standardisierten Systemprofile System 1 (TP1/PL110) TP1 System 2 TP1 System System 2 und System 7 Merkmale Zugriffskontrolle Seriennummer Interface Objekte Anwenderfunktion Dimmen mit Start/Stopp Telegramm Dimmen mit zyklischen Telegrammen Anwenderfunktion Dimmen ausführen Anwenderfunktion Jalousie-Bedienung Anwenderfunktion Jalousie-Fahren Jalousieaktor Objektstruktur...7 KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 2/14

3 Figure 1: Busteilnehmer 1 Einleitung Ein funktionsfähiger Busteilnehmer (z.b. Dimm-, Jalousieaktor, Multifunktionstastsensor, Brandmelder,..) besteht prinzipiell aus drei verschiedenen Teilen: Busankoppler (BA) Anwendungsmodul (AM) Applikationsprogramm (AP) Busankoppler und Anwendungsmodul werden entweder getrennt oder zusammen in einem Gehäuse angeboten, müssen aber vom gleichen Hersteller sein. Falls getrennt, werden Busankoppler und Anwendungsmodul über die standardisierte Anwenderschnittstelle (AST) zusammengesteckt. Diese 10- oder 12-polige AST dient zum Austausch von Meldungen zwischen beiden Teilen (5 Pins) zur Stromversorgung des Applikationsmodules (2 Pins) Bestimmte Applikationsmodule können nur auf einen bestimmten BA-Typ aufgesteckt werden. Falls der Busankoppler ein trennbarer Teil des Busteilnehmers ist, ist die Ausführung im Regelfall Aufputz. Bei den meisten TP1-Geräten wird die Verbindung zum Bus mittels der standardisierten Busklemme (rot/schwarz) realisiert, bei einigen Reiheneinbaugeräten über Druckkontakte zu einer Datenschiene. Falls der Busankoppler ein fester Bestandteil des Busteilnehmers ist, wurde er vom Hersteller des Busteilnehmers entweder über eine BIM (Bus Interface Module) oder einen Chipsatz in die Busteilnehmer eingebaut. Prinzipiell ist die BIM aus einem Busankoppler entstanden, indem das Gehäuse und einige andere Bauteile weggelassen wurden. Ein Chipsatz dagegen besteht aus dem Kern der BIM, nämlich Kontroller und Übertragungsmodul 1. 1 Dies kann eine diskrete Lösung sein, einen ASIC oder im Fall von TP1, der sogenannte TP- UART. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 3/14

4 Busankoppler werden zur Zeit zur Anbindung an zwei Medien angeboten : Twisted Pair 1 (verdrilltes Adernpaar - SELV) oder Powerline 110 (Starkstromnetz). Ein Funk- Busankoppler ist nicht verfügbar: KNX Funk-kompatible Geräte sind integrierte Lösungen. Jeder Busteilnehmer verfügt dank des integrierten Busankopplers über seine eigene Intelligenz : aus diesem Grund wird das KNX System dezentral verwaltet und benötigt keine zentrale überwachende Instanz (wie z.b. einen Computer). Zentrale Funktionen (z.b. Überwachung) können allerdings bei Bedarf in Visualisierungs- und Kontrollsoftware auf Rechnern vorgenommen werden. Busteilnehmer können grundsätzlich in drei Klassen aufgeteilt werden: Sensoren, Aktoren und Kontroller: Im Falle eines Sensors gibt das Applikationsmodul Informationen an den Busankoppler, der diese kodiert und sendet. Der Busankoppler überprüft dazu regelmäßig den Zustand des Applikationsmodules. Im Falle eines Aktors, empfängt der Busankoppler Telegramme am KNX, dekodiert diese und gibt die Information an das Applikationsmodul. Ein Kontroller wird den Datenaustausch zwischen Sensoren und Aktoren beeinflussen (z.b. Logikmodul). Bei S-Mode kompatiblen KNX Busteilnehmern erhält ein Gerät seine bestimmte Funktion, indem das Applikationsprogramm passend zum Applikationsmodul in den (universellen) Busankoppler (über die ETS ) geladen wird. Ein S-Mode kompatibler Taster, aufgesteckt auf einem Unterputzbusankoppler, kann erst Dimmsignale erzeugen, nachdem das passende Applikationsprogramm mittels ETS in das Gerät geladen wurde. Bei E-Mode kompatiblen KNX Geräten, wird das Gerät meistens mit geladenem Applikationsprogramm ausgeliefert. Das Verknüpfen solcher KNX Geräte und das Setzen der relevanten Parameter erfolgt über entsprechende Hardware-Einstellungen oder über einen zentralen Kontroller. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 4/14

5 Figure 2: Interne Struktur des Busankopplers 2 Interne Struktur eines Busankopplers Ein KNX Busankoppler besteht prinzipiell aus zwei Teilen: ein Kontroller und ein Übertragermodul passend zum verbundenen Medium. In den verschiedenen Speicherarten des Mikroprozessors werden folgenden Daten gespeichert: die Systemsoftware : die verschiedenen standardisierten KNX Softwareprofile werden über deren Maskenversionen oder Device Descriptor Typ 0 identifiziert. Die Maskenbezeichnung ist eine 2 Byte Kodierung wobei: die erste Ziffer y sich auf das jeweilige Medium bezieht, mit 0 für TP1, 1 für PL110, 2 für RF und 5 für KNXnet/IP. Nicht alle Profile bestehen auf allen vorgenannten Medien. Die letzte Ziffer x sich auf die jeweilige Version des Profils bezieht. Folgende Systemprofile werden über untenstehenden Maskenversionen ETS bekanntgegeben: y01xh :System 1 2 y02xh: System 2 3 y70xh: System 7 4 y7bxh: System B y300h: LTE 091xh: TP1 Linien/Bereichskoppler - Repeater 190xh: Medienkoppler TP1-PL h: RF bi-direktionale Geräte 2110h: RF unidirektionale Geräte Geräte, basierend auf den letzten zwei Systemprofilen, können z. Z. nicht durch die ETS konfiguriert werden. Die Systemsoftware ist meistens in ROM oder Flash Speicher hinterlegt und kann meistens nicht überschrieben werden. 2 früher BCU1 genannt 3 früher BCU 2 genannt 4 früher BIM M 112 genannt KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 5/14

6 Temporäre Werte des Systems und der Applikation: diese werden meistens in RAM Speicher hinterlegt und gehen verloren (wenn sie nicht in den EEPROM oder Flash Speicher gesichert werden). Applikationsprogramm, physikalische- und Gruppenadressen bzw. Parameter: diese werden meistens in EEPROM oder Flash Speicher gespeichert und können überschrieben werden. Bei S-Mode kompatiblen Geräten wird das Applikationsprogramm vom Hersteller in Form einer ETS-Datenbank dem Projektierer zur Verfügung gestellt, der es dann in das entsprechende Gerät lädt. Die Herstellerkennung des Applikationsprogramms und des Busankopplers müssen zum Laden des Applikationsprogrammes übereinstimmen. Bei E-Mode Geräten wird das Gerät seine unterstützte Funktionalität (bzgl. unterstützen Easy Kanälen) über den Device Descriptor Typ 2 melden. Figure 3: Übertragermodul Das TP1 Übertrager-Modul erfüllt folgende Funktionen: 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 KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 6/14

7 3 Typfestlegung des Applikationsmoduls Figure 4: Typfestlegung des Applikationsmoduls Anhand eines Widerstandes (R-Typs) im Anwendungsmodul kann ein Busankoppler über Pin 6 der Anwenderschnittstelle erkennen, ob das Applikationsmodul passend zum geladenen Applikationsprogramm aufgesteckt wurde. Wenn dieser R-Typ nicht mit dem Typ im geladenen Applikationsprogramm übereinstimmt, hält der Busankoppler automatisch das Applikationsprogramm an. Untenstehende Tabelle zeigt eine Übersicht der wichtigsten AST-Typen. Typ Spannung V Funktion 0 0,00 Kein Applikationsmodul angeschlossen 2 0,50 4 Binär (Analog-) Eingänge, 1 Binärausgang 4 1,00 2 Binär (Analog-) Eingänge, 2+1 Binärausgang 6 1,50 3 Binär --(Analog-) Eingänge, 1+1 Binärausgang 12 3,00 Seriell synchron 14 3,50 Seriell synchron starre Länge 16 4,00 Seriell asynchron 19 4, Binär-Ausgänge 20 5,00 Download KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 7/14

8 4 Übersicht der wichtigsten KNX standardisierten Systemprofile 4.1 System 1 (TP1/PL110) TP1 System 2 TP1 System 7 Die System 1 Technologie ist die erste Generation von KNX Geräten. Seit einiger Zeit werden ebenfalls Produkte auf Basis von System 2 und System 7 vermarktet. Untenstehende Tabelle zeigt eine Übersicht der wesentlichen Merkmale dieser KNX- Systembauteile: System 1 (TP1 + PL110) System 2/7 Maximale Anzahl Kommunikationsobjekte Maximale Anzahl Gruppenadressen Unterstützung Interface Objekte Nein Ja Unterstützung Seriennummer Nein Ja Unterstützung Zugriffskontrolle Nein Ja Die System 7 Technologie ist vor allem für den Einsatz in komplexeren Busteilnehmern geeignet, die zentrale Funktionen wahrnehmen (z.b. Anwendungskontroller, Schnittstellen,... ). Für System 1 Technologie entwickelte Applikationsprogramme können ebenfalls in System 2 Geräte geladen werden. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 8/14

9 4.2 System 2 und System 7 Merkmale Die oben beschriebenen Merkmale von System 2 und System 7 werden hier nochmal erläutert: Zugriffskontrolle Wenn auf den Speicher von System 2 und System 7 Geräten zugegriffen werden möchte (schreiben und/oder lesen), muss das Werkzeug sich mittels eines 4 Byte langen Schlüssels dafür autorisieren. Ein Hersteller kann für ein System 7, 16 bzw. für ein System 2 Produkt bis zu 4 Schlüssel festlegen: allerdings sind einige davon für den Zugriff auf systemrelevanten Speicher reserviert (u.a. der Zugriff der höchsten Ebene 0) und werden aus diesem Grund nicht bekanntgegeben. Ab ETS2 V1.1 können diese Zugriffskontrollmechanismen bei oben genannten Gerätetypen angewendet werden. Die Zugriffskontrolle bezieht sich nicht auf die normale Kommunikation über Gruppenadressen: Zugriff ist in diesem Fall immer möglich Seriennummer System 2 und System 7 Geräte unterstützen eine Seriennummer: diese für jedes ausgelieferte Gerät unterschiedliche Nummer ermöglicht z. B. die Programmierung bzw. Lesen der physikalischen Adresse eines Gerätes ohne die Betätigung der Programmiertaste. Dieses Merkmal wird jedoch nicht in der ETS unterstützt Interface Objekte Interface Objekte beinhalten bestimmte System- und Applikationseigenschaften (z. B. Adresstabelle, Parameter,...), die durch ein Werkzeug gelesen und/oder geschrieben werden können, ohne explizite Kenntnisse über den Speicher des Gerätes. Der ETS Endbenutzer kann diese Objekte nicht beeinflussen. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 9/14

10 Figure 5: Dimmen mit Start/Stopp Telegramm 5 Anwenderfunktion Dimmen mit Start/Stopp Telegramm Beim Schalten/Dimmen wird die Tasten-Betätigungsdauer genutzt, um den Wunsch Schalten oder Dimmen zu erkennen. Wird die Taste kürzer als t2 (z. B. < 500 ms) bedient, so wird ein Telegramm "Schalten" gesendet; bei längerer Bedienung wird nach der Zeit t2 das Telegramm "Dimmen Start" und bei Betätigungsende "Dimmen Stopp" gesendet. Die Zeit t1 dient zur Tastenentprellung. Die Telegramme "Schalten" und "Dimmen" werden mit unterschiedlicher Gruppenadresse gesendet und erreichen so die unterschiedlichen Funktionen im Dimmaktor. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 10/14

11 Figure 6: Dimmen mit zyklish Telegrammen 6 Dimmen mit zyklischen Telegrammen Bei Infrarotsteuerung kann der Lichtstrahl unterbrochen werden, wenn z.b. jemand vorbeigeht. Um zu vermeiden, dass der Dimmaktor Telegramme nicht empfängt (z. B. das Stopptelegramm) wird bei einer Infrarotsteuerung meistens die Einstellung Zyklisch Senden gewählt. Der Infrarotsensor versendet in dieser Einstellung z.b. zyklisch "Helligkeit um 12,5% erhöhen". Die Konsequenzen des Verlustes eines solchen Telegramms sind nicht so schwerwiegend, wie der Verlust eines einmaligen Stopptelegramms. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 11/14

12 Figure 7: Dimmen ausführen 7 Anwenderfunktion Dimmen ausführen Die BA vergrößert bzw. verkleinert den digitalen Helligkeitswert während der Dimmzeit mit der parametrierten Verstellzeit. Der Helligkeitswert wird fortlaufend an das Schieberegister (SR) im BE ausgegeben. Das 8 Bit breite Datenwort lässt 28 = 256 Helligkeitsstufen zu. Das Datenwort wird dem Digital-Analog-Converter (DAC) übergeben, der daraus die Steuerspannung 0-10 V erzeugt. Ein Dimm-EVG kann damit eine Leuchtstofflampe in der Helligkeit steuern. Der Lastschalter im BE übernimmt das Ein/Ausschalten der Netzspannung. 8 Anwenderfunktion Jalousie-Bedienung Figure 8: Jalousie-Bedienung Die Zeit t2 (z.b. 500 ms) dient als Grenze zwischen Lamellen 1 Stufe öffnen/schließen und Jalousie Auf/Ab. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 12/14

13 BA AST BA AC 24/230 V S1 S2 BA = Busankoppler BE = Busendgerät AST = Anwenderschnittstelle M Figure 9: Jalousie fahren 9 Anwenderfunktion Jalousie-Fahren Der BA gibt entsprechend dem empfangenen Telegramm die Richtung Auf bzw. Ab am Lastschalter S2 vor. Beim Telegramm "Lamellen 1 Stufe verändern" schaltet er den Lastschalter S1 für die entsprechende Zeitdauer ein. Wenn der Motor bereits eingeschaltet war, hält dieses Telegramm die Jalousie an. Beim Telegramm "auf/ab" schaltet er den Lastschalter S1 für eine Zeitspanne ein, die größer als die Fahrzeit der Jalousie ist. Die Endschalter schalten bei Erreichen des Endwertes - wie üblich - den Motor ab. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 13/14

14 Figure 10: Jalousieaktor Objektstruktur 10 Jalousieaktor Objektstruktur Sendet z. B. der Sonnenstandsensor das Telegramm "Jalousien Ab" mit der Gruppenadresse 2/1/31, so wird er dem Objekt Auf/Ab zugeordnet und der entsprechende Befehl ausgeführt. Der Tastsensor sendet bei kurzer Bedienung 2/1/13 "Lamellen stellen" und bei langer Bedienung 2/1/12 "Jalousie an den oberen bzw. unteren Anschlag fahren". Das Telegramm 2/1/99 des Windsensors wirkt auf das Objekt Sicherheit. Es veranlasst bei aufkommendem Sturm das Hoch/Runterfahren (je nach Parametrierung) der Jalousie und die Blockierung der Bedienung. Nach Abflauen des Sturmes folgt das Telegramm mit der Freigabe der Bedienung. KNX Busteilnehmer 02 KNX Busteilnehmer Seite 14/14