Denne artikkelen fra ekspertene ved NICEIC diskuterer intelligent kabelbussteknologi, som for eksempel KNX-systemet, for tilkobling og kontroll av smarte enheter i en bygning, og som et alternativ til å bruke trådløse enheter.
Denne artikkelen tar for seg funksjonen(e) til et kommunikasjonsbusssystem, slik som KNX, og dets evne til å tillate sammenkoblet kontroll av enheter ved bruk av tvunnet flerparkabel (KNX TP).
KNX er et kontrollsystem basert på en felles standard for kommersielle og private bygningstjenester automatisering som lar produkter fra ulike produsenter fungere sømløst sammen. Kommunikasjon mellom enheter oppnås ved hjelp av den dedikerte KNX-protokollen, som garanterer interoperabilitet mellom de mange produsentene som er registrert med KNX Association.
KNX-standarden tillater kommunikasjon gjennom andre typer medier, og tilbyr en høyere grad av fleksibilitet i systemdesign, men kun KNX TP vil bli vurdert i denne artikkelen.
Kabler som brukes med KNX-systemer er lik konstruksjonen til Ethernet-kabler, og inneholder vanligvis en folieskjerm som beskytter de tvunnede parene1 mot forstyrrelser.
Lederne er terminert i dedikerte kontakter som muliggjør terminering til enhver KNX-enhet, som vist i Figur 1.
Bruk av kabelbusssystemer er oftere forbundet med større installasjoner som kommersielle og industrielle lokaler. Slik bruk blir imidlertid stadig mer populært når man designer nye installasjoner for større boliglokaler.
Som vist i Fig 2lokale belysnings- og lukkerradiale kretser kan kobles direkte inn i utgangskanalene til de tilknyttede aktuatorene som har svitsje- og dimmefunksjonalitet, og derfor eliminerer behovet for en lokalisert veggbryter2 av vanlig type.
Selv om aktuatorer ofte har mange kanalutganger som letter kontroll av flere kretser, bør det vurderes å tilby separate belysningskretser i større installasjoner over flere aktuatorer.
Noen enheter tilbyr midler for å måle strøm, koblingssykluser og strømforbruk i en krets. I tillegg er det ofte en backup-funksjon med manuell av/på-svitsjing i tilfelle kommunikasjonsfeil på bussen.
Vanligvis vil en form for opplæring i installasjon og bruk av det valgte utstyret være nødvendig.
KNX-systemet
Det kablede KNX-systemet opererer på en rekke britiske standarder, BS EN 50090 og internasjonale standarder, BS ISO/IEC 14543-3. Hver KNX-enhet har muligheten til å fungere uavhengig, og fjerner dermed behovet for et sentralisert kontrollsystem. Fordi KNX er en åpen protokoll3, er kommunikasjon mellom enheter på kabelbussen mulig ved å bruke rundt 6500 produkter fra 400 tildelte produsenter på et bestemt system.
Mange av enhetene er typisk DIN-skinne montert i et kabinett som ofte er plassert ved siden av forbrukerenheten. Skjønt, skylle-type enheter er også tilgjengelig, og ofte brukt i metall bak bokser og tak hulrom i eksisterende installasjoner.
Alle inngangs-/utgangsenheter, inkludert veggbrytere, sensorer og aktuatorer er koblet sammen med KNX nettverksbussen via en dedikert kabel.
Kabling
Forskrift 557.6.2 av BS 7671 anerkjenner behovet for å ta hensyn til egenskapene til en kabel når den brukes i hjelpekretser for styring av releer (aktuatorer). Merkespenningen til en hjelpekrets, og komponentene som brukes, skal være kompatible med forsyningen til den kretsen. For stort spenningsfall i en hjelpekrets kan redusere driftssikkerheten til aktuatorene og andre komponenter i systemet (forskrift 557.3.5.1).
I tråd med KNX-standarden spesifiserer produsenter av slike kontrollsystemer ofte en dedikert type kabel og en maksimal lengde, for å sikre signalkvalitet og systempålitelighet mot problemer som spenningsfall og følgelig ikke-fungerende enheter.
Selv om de mest brukte kabler inneholder to tvunnne par, deler fordelingen av strøm og datasignaler (telegrammer) i et KNX-system vanligvis de samme to-lederne, rød (+) og svart (-). Et sekundært par, gul (+) og hvit (-), er ofte inkludert for fordeling av hjelpekraft.
Kabelens indre folieskjerm beskytter lederne mot ytre forstyrrelser, og er ikke å betrakte som en eksponert-ledende del. Det er derfor ikke nødvendig å koble beskyttelsesskjermen til installasjonens hovedjordingsterminal av sikkerhetsgrunner.
Videre, siden systemdriften ikke er avhengig av et 0 V referansepunkt, er ingen slik tilkobling nødvendig for funksjonelle formål.
Typiske enheter
Enheter koblet til kabelbussen mottar vanligvis en 21 V – 30 V DC-forsyning fra en DIN-skinnemontert SELV-strømforsyningsenhet (PSU). En vanlig brukt 640 mA PSU er normalt i stand til å forsyne opptil 64 enheter, selv om en økning i tilkoblede enheter over separate busslinjer og linjekoblere i et system typisk vil kreve separate PSUer.
Typiske enheter koblet til KNX Bus-linjen inkluderer:
– IP-grensesnittmodul, en ruter montert på DIN-skinne som tillater kommunikasjon med KNX-bussen, nødvendig for alle systemer og brukes til programmering og systemkonfigurasjon.
– Enkel eller flersidig uttrekkbar veggbryter, klikk for (av/på) eller hold for dimming. Veggkontrollere med berøringsskjerm er også tilgjengelig.
– Aktuatorer, fjernkontaktorer klassifisert til 10 A – 20 A, bestående av 2 – 15 individuelle kanaler som kan bytte og dimme, inkludert de som brukes for RGB(WW)(CW)4 LED-belysning.
– Individuelle lyssensorer/varmetermostater.
– Dedikerte kontrollere og binære aktuatorer som tillater sammenkobling mellom tredjeparts enheter som ikke er KNX.
KNX kabel Topologi
Kabler er vanligvis anordnet i radielle kretser eller busslinjer som forbinder enheter gjennom hele installasjonen (se fig 2). Ringkretsarrangementer støttes ikke. Det kablede nettverket kan dannes med linje-, tre- og stjernetopologier og kan blandes gjennom en installasjon. Grener kan legges til et hvilket som helst punkt innenfor linjen, for eksempel under utvidelsen av en bygning. I tillegg kan enheter kobles til og ordnes i hvilken som helst rekkefølge på kabelbussen med den endelige konfigurasjonen av hver KNX-enhet utført via applikasjonsprogramvare.
Hver busslinje er i stand til å være vert for maksimalt 64 enheter. Selv om en linje kan utvides ved å bruke ‘linjerepeatere’ for å romme ytterligere 191 enheter. En slik konfigurasjon kan imidlertid redusere systemets responstid på grunn av økningen i datatrafikk. Av denne grunn, bruk av separate ‘linjekoblermoduler’ som et alternativ for ekstra busslinjer drar fordel av den innebygde filterfunksjonen, for prioritering og organisering av datatrafikk (telegrammer) for forbedret responstid.
Sammendrag
Fordelen med KNX-systemet er dets evne til å operere på grunnlag av en desentralisert struktur. Hver intelligent enhet er prosessorstyrt og kan betjene og overvåke en krets uavhengig, noe som fjerner behovet for en sentralisert kontroll, selv om denne kan inkluderes om nødvendig.
Bruk av KNX-kontrollsystemet i en installasjon gjør det mulig å koble sammen en rekke forskjellige produkter fra mange produsenter.
Enkelheten som nye enheter kan legges til og integreres i systemet gjør det til et populært valg for nye installasjoner, uavhengig av størrelse og kompleksitet.
Nøkkelreferanser:
1 Kabler er tilgjengelige i enkelt-par eller to-par med skjerm eller uskjermet.
2 Innfelte moduler, kablet eller Rf, er tilgjengelige som et alternativ til bruk av DIN-skinnemonterte aktuatorer.
3 En åpen protokoll tillater ulike produsenters enheter å fungere sammen uten behov for et proprietært grensesnitt eller gateway. Kort sagt, de snakker samme språk.
4 LED-belysning som består av enten en kombinert rød/grønn/blå/varm-hvit/kald-hvit brikke eller en rød/grønn/blå brikke og en separat varm-hvit/kald-hvit brikke. Disse kombinasjonene gir den rikeste fargeblandingen sammenlignet med andre LED-brikkearrangementer. RGB(WW)(CW) krever fem blandekanaler og omtales ofte til RGB+CCT (Correlated Color Temperature).
For å få mer informasjon om NICEIC-registrering, klikk her
