認識KNX協議

一、簡介

KNX是Konnex的縮寫。1999年5月，歐洲三大總線協議EIB、BatiBus和EHSA合並成立了Konnex協會，提出了KNX協議。該協議以EIB為基礎，兼顧了BatiBus和EHSA的物理層規范，並吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等優點，提供了家庭、樓宇自動化的完整解決方案。

KNX 總線是獨立於制造商和應用領域的系統。 通過所有的總線設備連接到 KNX 介質上 ( 這些介質包括雙絞線、射頻、電力線或 IP/Ethernet), 它們可以進行信息交換。總線設備可以是傳感器也可以是執行器，用於控制樓宇管理裝置如： 照明 , 、遮光 / 百葉窗、保安系統、能源管理、 供暖、通風、空調系統、信號和監控系統、服務界面及樓宇控制系統、遠程控制、計量、視頻 / 音頻控制、大型家電等。所有這些功能通過一個統一的系統就可以進行控制、監視和發送信號，不需要額外的控制中心。

 

二、標准

KNX是被正式批准的住宅和樓宇控制領域的開放式國際標准。

ISO/IEC

KNX技術於2006年被批准為國際標准 ISO/IEC 14543-3。

CENELEC

KNX技術於2003年被批准為歐洲標准 (CENELEC EN50090 和 CEN EN 13321-1 和 13321-2) 。

CEN

KNX技術於2006年被批准為EN 13321-1 (作為EN 50090部份參考)和EN1332-2 (KNXnet/IP)。

SAC

KNX技術於2007年被批准為中國標准GB/Z 20965。

ANSI/ASHRAE

KNX技術於2005年被批准為美國標准ANSI/ASHRAE 135。

 

三、配置模式

KNX標准允許每個制造商選擇最理想的配置模式，並根據市場允許每個制造商選擇目標市場部分和應用的適當組合。

KNX標准包括2個不同的配置模式 :

S-Mode (系統模式)

該配置機制是為 經過良好培訓的KNX安裝者實現復雜的樓宇控制功能。一個由“S-Mode”組件組成的裝置可以由通常的軟件工具（ETS(R) 3專業版）在由S-Mode產品制造商提供的產品數據庫的基礎上進行設計：ETS也可以用於連接和設置產品（即設置安裝和下載要求的可用參數）。 “S-Mode”提供給實現樓宇控制功能的最高級別的靈活性。

E-Mode (簡單模式)

該配置機制是針對 經過基本KNX培訓的安裝人員。和S-Mode相比，“ E-Mode”兼容產品只提供有限的功能。E-Mode組件是已經預先編程好的並且已經載入默認參數。使用簡單配置，可以部分的重新配置各個組件（主要是它的參數設置和通信連接）。

 

四、傳輸介質

KNX 包括幾種傳輸介質。每種傳輸介質可以用來和一個或多個配置模型組合使用，它允許各個制造商針對目標市場部分和應用選擇合適的組合。

TP ( 雙絞線 )

TP-0：雙絞線，比特率為 4800 bits/s ，繼承於BatiBus。使用的比較少， 最常用的還是TP-1。

TP-1：雙絞線，比特率為 9600 bits/s ，延續 EIB 中的應用。 EIB 和 KNX TP1 認證 TP1 產品可與同類總線操作和通信。

PL ( 電纜 )

PL110：電纜，比特率為 1200 bits/s ，也是延續 EIB 中的應用。 EIB 和 KNX PL110 認證產品可與同類分布電網操作和通信。

PL132：電纜，比特率為2400bits/s，與PL110差不多，但是通信頻率不一樣而已。

RF ( 射頻 )

KNX 設備支持該傳輸介質使用無線電信號來傳輸 KNX 信號。信號傳輸頻寬為 868 MHz （短波設備），最大發射能量為 25mW ，比特率為 16.384 kBit/sec 。 KNX RF 介質 可以離開機架組件進行開發，它 允許單向和雙向工作， 特點是低耗能和小型及中型裝置僅需要在特殊情況重傳。

IP ( 以太網 )

KNX 信號也可以打包成 IP 信號傳輸。通過這種方式， LAN 網絡和英特網可以用來發送 KNX 信號。 IP 路由器是 USB 數據接口可選項，分別為 TP 線路或主干網耦合器。在后者中，常規 TP 主干網被快速以太網基線取代。

 

五、總線結構

KNX總線協議遵循OSI模型協議規范，並進行了合理的簡化。由物理層、數據鏈接層、網絡層、傳輸層和應用層組成，會話層和表示層的功能則並入應用層與傳輸層。

每一層的協議規范中都明確的規定了信號在不同層中的表達和傳輸。

物理層

物理層 主要控制和實現比特流在介質中的傳輸，涉及到通信信號在信道上的原始比特流。主要包括處理機械、電氣和過程的接口以及物理層下的物理傳輸介質等。物理層主要有兩部份組成同時使用CSMA/CA機制（具有避免沖突的載波偵聽多路訪問），一個是 物理層邏輯單元（LU）另一個是 介質附加單元（MAU）。

數據鏈接層

鏈接層同樣遵循OSI規范協議，主要由 介質訪問控制（MAC）與 邏輯連接控制（LLC）組成。數據鏈接層的 主要任務是為同一子網中的兩個設備提供可靠的單幀傳輸。

 

六、特點

1. 高可靠性：實測300米總線，實測幾萬報文不丟一包，有完整重發機制

2.高靈活性：超過400家制造商，提供數以萬計的認證產品以完成多樣化工程

3.高擴展性：幾十家專業的KNX廠家的網關，提供成千上萬的網關接口以供KNX延伸到各個控制領域（modbus、M-bus、bacnet等等）

4.高品質性：幾乎每個經過認證的產品，都用料十足，一些高Bigger的物料如磁保持繼電器、高性能的MOS管，廣泛應用在KNX產品上。

5.高度一致性：所有貼上KNX標志（金字招牌）的產品，必定集互通性和CE（歐盟認證）為一體，它的含金量極高！

 

七、缺點

1.貴！

2.慢！

 

八、使用場景

適用的場合：

a.特別適合用在照明控制的領域、控制可靠性較高的場合；

b.特別適合需要整合各個應用場合（如照明、節能、監測、窗簾、暖通等等），又不計成本的場合；

c.適合的應用大型公共建築：地鐵、機場、寫字樓等

d.其次適合的應用場合：酒店、別墅等

e.再其次適合的應用場合：家居、公寓

不適用的場合：

a.需要高速通信的地方，如傳視頻，音頻等。

b.對造價要求特別敏感的場合

 

九、KNX產品

1.執行器類，那些控制末端輸出的設備。如開關模塊、調光模塊、窗簾、風機等等，一般這類模塊都是采用DIN導軌安裝的形式。 

2.控制器類，那些處於前端控制(人機交互)的設備。如面板、觸控屏、溫控器等等，一般采用牆裝式。

3.傳感器類，那些可以感知外界事物並將其轉化成控制量的設備。如移動探測、溫濕度傳感器、風雨傳感器、PM2.5傳感器等。一般是牆裝式或吸頂式。

4.系統（設備）類，那些完成系統中重要（不可或缺）功能的設備。如總線電源（非常規電源可替代）、USB接口（完成設備配置）、線路耦合器和KNX IPRouter（略大系統必備）及總線線纜。

5.網關類，那些完成與其他系統對接的設備。如DALI網關、空調網關、Modbus網關等。

6.擴展類：移動IPAD終端、手機控制終端、中控平台（軟件）、酒店管理軟件等等。

 

十、安裝方式

1.吸頂式：各類傳感器，位於天花、吊頂處

2.導軌式：各類執行終端或網關，位於配電箱中，一般產品中DIN就是指此類

3.牆裝式：一般是指86盒（國外60盒）安裝。人機交互的設備常用，面板、屏類、一些傳感器

4.暗裝式：一些控制或者接口類的小玩意，如通用接口、暗裝執行器、紅外發射等，不外漏的產品