【正文】 KNX智能家居系統(tǒng)培訓(xùn)資料前言歐洲安裝總線EIB（European Installation Bus）是在上世紀(jì)九十年代初發(fā)展起來的一種通信協(xié)議，用戶對建筑物自控系統(tǒng)在安全性、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(jìn)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(jìn)了Batibus技術(shù)的發(fā)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(luò)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(biāo)準(zhǔn)。目前在家庭和建筑物自動化領(lǐng)域，KNX標(biāo)準(zhǔn)是唯一符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14543和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 500990、CE 13321要求的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)?！禟NX智能家居系統(tǒng)培訓(xùn)資料》是介紹KNX系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)資料，向廣大的技術(shù)人員、項目規(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(yīng)用，同時還介紹了有關(guān)系統(tǒng)規(guī)劃、安裝、投運(yùn)和擴(kuò)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）中的基本知識和應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)資料介紹，資料下載網(wǎng)站：。目錄一、KNX系統(tǒng)概論 3 3 5 64. KNX 技術(shù)簡介 7⑴．傳輸技術(shù)特點 7⑵．拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 7⑶．KNX傳輸介質(zhì) 8 9 9二、KNX 系統(tǒng)總線設(shè)備 111． 概述 112．總線設(shè)備的結(jié)構(gòu) 123．KNX系統(tǒng)電源 144．三種配置模式的總線設(shè)備 14三、KNX系統(tǒng)通信 161．基本工作原理 162．物理地址 183．組地址 194．組對象 20．標(biāo)志 215．TP1位結(jié)構(gòu) 236．TP1報文沖突 237．疊加數(shù)據(jù)和供電電壓 248．TP1 電纜長度 24四、KNX 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 261．拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 262．物理地址 29五、KNX傳輸技術(shù) 311．報文傳輸?shù)臅r間需求 312．TP1報文確認(rèn) 323．KNX總線訪問 33六、KNX報文的結(jié)構(gòu)和尋址方式 341．控制字段 342．源地址 353．目標(biāo)地址 364．路由計數(shù)和長度 375．實用數(shù)據(jù) 376．校驗字節(jié) 40七、ETS4KNX項目設(shè)計：基本組態(tài) 401．ETS概述 402．ETS4 軟件的使用 42八、KNX系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計 551．規(guī)劃 552．系統(tǒng)設(shè)計 57九、KNX應(yīng)用 601．根據(jù)時間和室外照度控制辦公室的照明 612. 場景控制 64一、KNX系統(tǒng)概論目前關(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，我們從發(fā)展的眼光，站在生活者的平臺上去看，以一個新的主題表達(dá)出來，算是對智能家居新定義的補(bǔ)充。智能家居是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、依照人體工程學(xué)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(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)，或者有一個大部分設(shè)備廠家都能認(rèn)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Field Bus。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(yùn)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(luò)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)燈光控制方式智能燈光控制方式KNX 是家居和樓宇控制領(lǐng)域唯一的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)，是由歐洲三大總線協(xié)議 EIB、BatiBus和EHS合并發(fā)展而來。KNX標(biāo)準(zhǔn)目前已被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn) (CENELEC EN 50090 amp。 CEN EN 133211)、國際標(biāo)準(zhǔn) (ISO/IEC 145433)、美國標(biāo)準(zhǔn) (ANSI/ASHRAE 135)和中國指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn) (GB/Z 20965)，已經(jīng)成為“HBES技術(shù)規(guī)范住宅與樓宇控制”的國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件。 KNX協(xié)議以EIB為基礎(chǔ)，兼顧了BatiBus和EHS的物理層規(guī)范，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(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、信號和監(jiān)控系統(tǒng)、服務(wù)界面及樓宇控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制、計量、視頻/音頻控制、大型家電等進(jìn)行控制。KNX標(biāo)準(zhǔn)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(yán)格的質(zhì)量控制和第三方的KNX認(rèn)證，這樣就進(jìn)一步保證了產(chǎn)品質(zhì)量。KNX標(biāo)準(zhǔn)功能豐富，有廣泛的適用性：l 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。l 可使用多種通信介質(zhì)，包括：雙絞線、電力線和無線通信。l 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。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(biāo)準(zhǔn)的國際組織，1999年由EIBA (歐洲安裝總線協(xié)會) 、EHSA (歐洲家用電器協(xié)會) 和BCI (BatiBUS 國際俱樂部)三大協(xié)會聯(lián)合成立。KNX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(xùn)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(jī)構(gòu)；20個國際分會。目前，72個國家頒發(fā)15,000個ETS資格認(rèn)證；7,000個KNX認(rèn)證產(chǎn)品。　　KNX協(xié)會是家居和樓宇控制系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)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。后來集成商或服務(wù)供應(yīng)商也可成為KNX會員。 KNX協(xié)會的目標(biāo)如下：? 由工作組及專家組制定檢測標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（KNX技術(shù)規(guī)范）。? 為KNX兼容設(shè)備制造商提供技術(shù)支持服務(wù)。? 基于KNX認(rèn)證規(guī)范授權(quán)KNX商標(biāo)。? 組織國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化活動? 推廣認(rèn)證培訓(xùn)中心的培訓(xùn)課程? 促進(jìn)國家組織成立? 推進(jìn)與技術(shù)機(jī)構(gòu)的科研合作? 老系統(tǒng)的進(jìn)一步規(guī)范化/推廣/認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的認(rèn)證服務(wù)。EIB向后兼容KNX，因此，大多數(shù)設(shè)備即可以標(biāo)貼KNX又可以標(biāo)貼EIB標(biāo)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(jìn)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?? KNX/EIB 采用CSMA/CA（避免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。⑵．拓?fù)浣Y(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(yùn)行。如有需要可以在通過計算線路長度和總線通訊負(fù)荷后，通過增加系統(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(dǎo)線長度不能超過1000m，總線裝置與最近的電源之間的導(dǎo)線距離不能超過350m。為了確保避免報文碰撞，兩個總線裝置之間的導(dǎo)線距離不能超過700m。 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(yīng)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)（KNX IP），均可以部署KNX。借助合適的網(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(yīng)用領(lǐng)域：介質(zhì)傳輸方式首選應(yīng)用領(lǐng)域1類雙絞線分離式控制新設(shè)施及開展改造（傳輸可靠性高）電力線現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)無需額外鋪設(shè)控制電纜且可以使用230v電源電纜的場所射頻（RF）無線（）無法和不想鋪設(shè)電纜的場所IP以太網(wǎng)需要快速干線網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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”。，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(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用頻道（ISM頻段），在這個頻段對不同應(yīng)用領(lǐng)域的頻率范圍有嚴(yán)格的規(guī)定。無線KNX設(shè)備最大的發(fā)送功率為12mW。每一臺設(shè)備發(fā)送信號的時間（或稱負(fù)載周期）為1%。由于有嚴(yán)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(luò)的阻塞。178。 已安裝數(shù)百萬個產(chǎn)品178。 已注冊KNX和獲得認(rèn)證的產(chǎn)品數(shù)達(dá)數(shù)千個（含老的解決方案）178。 KNX會員數(shù)超過200家178。 認(rèn)證培訓(xùn)中心的數(shù)量超過150個178。 6個歐洲測試中心178。 已經(jīng)設(shè)施的項目達(dá)數(shù)萬個l 安全性更高l 樓宇更加節(jié)能l 電氣設(shè)施調(diào)整簡便，輕松適用用戶需求的變化l 方便程度更高l 設(shè)施具備高投資保護(hù)性l 支持眾多制造商豐富的成品組件l 強(qiáng)大的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，可以為承建商/規(guī)劃者/集成商提供專業(yè)服務(wù)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。示例1：中央功能——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。示例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(jìn)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(jìn)行不間斷的控制，就可以節(jié)約高達(dá)75%的照明能源。示例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(jī)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。示例4：借助電話網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(hù)時間。示例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。示例6：可以安裝任意數(shù)量的應(yīng)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(yù)約時間后關(guān)閉該燈。示例7：KNX可以為每一個房間創(chuàng)建室溫配置文件，對單個房間的采暖和空調(diào)系統(tǒng)實施獨立控制。窗戶打開時，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(jìn)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(zāi)傳感器。）主要由三個部分組成：l 總線耦合器（BCU）l 應(yīng)用模塊（AM）l 應(yīng)用程序（AP）市場供應(yīng)的總線耦合器和應(yīng)用模塊或者為分離式，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。若為分離式，則應(yīng)用模塊可以通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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：l 作為兩個部件之間的報文交換接口（5芯）l 為應(yīng)用模塊提供電源（2芯） 總線設(shè)備組成圖 有些應(yīng)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)備的分離式部件，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(biāo)準(zhǔn)總線接線端子（紅/黑）；DIN導(dǎo)軌設(shè)備則通過觸點塊連接至數(shù)據(jù)條?？偩€耦合器為總線設(shè)備的集成部件時，已經(jīng)通過總線接口模塊