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1、KNX智能家居系统培训资料前言欧洲安装总线EIB（European Installation Bus）是在上世纪九十年代初发展起来的一种通信协议，用户对建筑物自控系统在安全性、灵活性和实用性方面的要求以及在节能方面的需求促进了这项技术的迅速推广。与此同时，同样的需求在法国促进了Batibus技术的发展，欧洲家用电器协会（EHSA）也对家用电器（又称白色电器）的网络通信制定了EHS协议。 1997年上述三个协议的管理结构联合成立了KNX协会，在这三个协议的基础上开发出KNX标准。目前在家庭和建筑物自动化领域，KNX标准是唯一符合国际标准ISO/IEC 14543和欧洲标准EN 500990、CE
2、 13321要求的开放式国际标准。KNX智能家居系统培训资料是介绍KNX系统技术的基础资料，向广大的技术人员、项目规划人员、系统集成商和操作人员介绍KNX系统的构成和应用，同时还介绍了有关系统规划、安装、投运和扩展方面的知识。KNX系统可使用多种通信介质，包括：双绞线、电力线和无线通信。本手册主要着重介绍KNX 系统在TP（双绞线）中的基本知识和应用等。有关KNX系统在电力线和无线通信的介绍，可以参考KNX标准资料介绍，资料下载网站：www.knx.org。目录一、KNX系统概论31.智能家居的概念32.KNX标准简介53.KNX协会简介64. KNX 技术简介7传输技术特点7拓扑结构7KNX
3、传输介质85.KNX的发展96.KNX的优势9二、KNX 系统总线设备111 概述112总线设备的结构123KNX系统电源144三种配置模式的总线设备14三、KNX系统通信161基本工作原理162物理地址183组地址194组对象204.1标志215TP1位结构236TP1报文冲突237叠加数据和供电电压248TP1 电缆长度24四、KNX 系统拓扑结构261拓扑结构262物理地址29五、KNX传输技术311报文传输的时间需求312TP1报文确认323KNX总线访问33六、KNX报文的结构和寻址方式341控制字段342源地址353目标地址364路由计数和长度375实用数据376校验字节40七、E
4、TS4-KNX项目设计：基本组态401ETS概述402ETS4 软件的使用42八、KNX系统的规划和设计551规划552系统设计57九、KNX应用601根据时间和室外照度控制办公室的照明612. 场景控制64一、KNX系统概论1.智能家居的概念目前关于智能家居的定义又重新成为热门话题，有人把灯光和窗帘的控制看作是智能家居，也有人把背景音乐看作智能家居，有厂家偏重于安防和对讲，有厂家炒作家庭影院为智能家居等等。现在，我们从发展的眼光，站在生活者的平台上去看，以一个新的主题表达出来，算是对智能家居新定义的补充。智能家居是利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、依照人体工程学原理，融合个性
5、需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。智能家居中，核心在于系统的集成能力，即把灯光、遮阳系统、窗帘系统、HVAC暖通空调系统、中央背景音乐系统、家庭影院系统、安防系统等完美的融合起来的能力。而这个能力，很大程度上取决与该系统的开放性。这就需要一种标准，或者有一个大部分设备厂家都能认可并采用的“语言”，即控制协议。这就牵涉到自动控制领域中的“现场总线技术”，我们称之为Field Bus。这种技术要求控制与智能“本地化”与“模块化”，让控制系统的传感
6、器与控制器都具有独立的运算、处理、发送信号的能力，相互独立又相互联系，构成一个控制网络中的“Internet”。例举：传统的灯光控制方式与智能的灯光控制方式：传统灯光控制方式智能灯光控制方式2.KNX标准简介KNX 是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准，是由欧洲三大总线协议 EIB、BatiBus和EHS合并发展而来。KNX标准目前已被批准为欧洲标准 (CENELEC EN 50090 & CEN EN 13321-1)、国际标准 (ISO/IEC 14543-3)、美国标准 (ANSI/ASHRAE 135)和中国指导性标准 (GB/Z 20965)，已经成为“HBES技术规范-住宅与楼
7、宇控制”的国家标准化指导性技术文件。 KNX协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHS的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHS中配置模式等优点，提供了家居和楼宇自动化的完全解决方案 。KNX拥有可由厂家独立设计和测试工具 (ETS)；提供多种通信介质 (TP, PL, RF 和 IP)；提供多种系统配置模式（A, E, S模式）。通过KNX总线系统，对家居和楼宇的照明、遮光 / 百叶窗、安防系统、能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、服务界面及楼宇控制系统、远程控制、计量、视频/音频控制、大型家电等进行控制。KNX标准的优势：不同性能、不同厂家生产的产品可以实现互操作，而且
8、通过了严格的质量控制和第三方的KNX认证，这样就进一步保证了产品质量。KNX标准功能丰富，有广泛的适用性：l 适用于各种类型的建筑物，包括：住宅建筑、功能性建筑和工业建筑。l 可使用多种通信介质，包括：双绞线、电力线和无线通信。l 可采用多种系统配置模式，包括：S型、E型和A型三种系统配置模式。3.KNX协会简介KNX协会成立于1999年，总部位于布鲁赛尔。KNX协会是在全球推广KNX 技术和标准的国际组织，1999年由EIBA (欧洲安装总线协会) 、EHSA (欧洲家用电器协会) 和BCI (BatiBUS 国际俱乐部)三大协会联合成立。KNX协会有来自19个国家的125个会员；74个国家
9、11,700 个KNX 合作伙伴；23个国家的120个培训中心；18个国家的57个技术合作伙伴；8个用户俱乐部；3个协作机构；20个国际分会。目前，72个国家颁发15,000个ETS资格认证；7,000个KNX认证产品。KNX协会是家居和楼宇控制系统国际标准的创造者和拥有者。会员是开发家居和楼宇控制系统设备的制造商。后来集成商或服务供应商也可成为KNX会员。 KNX协会的目标如下： 由工作组及专家组制定检测标准和质量标准（KNX技术规范）。 为KNX兼容设备制造商提供技术支持服务。 基于KNX认证规范授权KNX商标。 组织国家和国际标准化活动 推广认证培训中心的培训课程 促进国家组织成立 推进
10、与技术机构的科研合作 老系统的进一步规范化/推广/认证工作 此外，KNX协会还将继续为Batibus，EIB和EHS等老系统提供技术支持，也提供按照以前标准进行的认证服务。EIB向后兼容KNX，因此，大多数设备即可以标贴KNX又可以标贴EIB标志。4. KNX 技术简介传输技术特点 KNX/EIB 是一个基于事件控制的分布式总线系统。 系统采用串行数据通讯进行控制、监测和状态报告。 KNX/EIB 的数据传输和总线装置的电源共用一条电缆。 报文调制在直流信号上。 一个报文中的单个数据是异步传输的，但整个报文作为一个整体是通过增加起始位和停止位同步传输的。 KNX/EIB 采用CSMA/CA（避
11、免碰撞的载波侦听多路访问协议，CSMA/CD 协议保证对总线的访问在不降低传输速率的同时不发生碰撞。拓扑结构 系统最小的结构称为线路，一般情况下（使用一个640mA总线电源）最多可以有64个总线元件在同一线路上运行。如有需要可以在通过计算线路长度和总线通讯负荷后，通过增加系统设备来增加一条线路上总线设备的数量，最多一条线路可以增加到256个总线设备。 一条线路（包括所有分支）的导线长度不能超过1000m，总线装置与最近的电源之间的导线距离不能超过350m。为了确保避免报文碰撞，两个总线装置之间的导线距离不能超过700m。 KNX传输介质 鉴于KNX技术的灵活性，KNX设施可以轻松适应用户环境的
12、变化。目前可以使用四种解决方案，即1类双绞线（TP1）、无线电（KNX射频传输介质）和以太网（KNX IP），均可以部署KNX。借助合适的网关，也可以在其它介质（例如光纤）上传输KNX报文。各种介质的应用领域：介质传输方式首选应用领域1类双绞线分离式控制新设施及开展改造（传输可靠性高）电力线现有网络无需额外铺设控制电缆且可以使用230v电源电缆的场所射频（RF）无线（中间频率为868.30MHz）无法和不想铺设电缆的场所IP以太网需要快速干线网络的大型设施在无线KNX系统中一般采用频率调制法或移频键控（FSK）进行调制。以载波频率（或中间频率）为基础，正反两个方向发生偏移的频率分别代表逻辑“0
13、”和逻辑“1”。无线KNX系统的中间频率为868.30MHz，信息的传输速率为16,384bit/s，并按照曼彻斯特编码方式调制，即从“0”到“1”（或相反）的变化沿位于调制脉冲的过零点。采用这种编码方式可以调整同步信号，使得发放设备和接收设备比较容易同步。无线KNX系统的传输频率处于工业、科学和医学应用频道（ISM频段），在这个频段对不同应用领域的频率范围有严格的规定。无线KNX设备最大的发送功率为12mW。每一台设备发送信号的时间（或称负载周期）为1%，即每分钟有0.6秒的发送时间。由于有严格的发送时间限制，不可能有某台设备连续发送信号而造成无线通信网络的阻塞。5.KNX的发展 已安装数百
14、万个产品 已注册KNX和获得认证的产品数达数千个（含老的解决方案） KNX会员数超过200家 认证培训中心的数量超过150个 6个欧洲测试中心 已经设施的项目达数万个6.KNX的优势l 安全性更高l 楼宇更加节能l 电气设施调整简便，轻松适用用户需求的变化l 方便程度更高l 设施具备高投资保护性l 支持众多制造商丰富的成品组件l 强大的服务网络，可以为承建商/规划者/集成商提供专业服务从客户或者设施用户的角度出发，对上述优点的评价会各不相同，例如，功能型楼宇与住宅不同、健全人与残疾人不同，年轻人与老年人不同，等等。示例1：中央功能在人离开楼宇时，可以关闭全部照明灯、关停水阀并切断特定插座（如电
15、烤箱插座）；每天可以按时激活KNX报警系统、控制百叶窗等。示例2：根据活动类型启用会议厅、戏剧院和客厅的不同照明方案，并且，用户可以随时对其进行调整。例如，对于行政楼来说，在其每一侧安装一个亮度传感器对照明进行不间断的控制，就可以节约高达75%的照明能源。示例3：使用高亮度文本显示单元显示并控制房间的各种状态。借助PC机和可视化软件，采用与大型设施中使用的同样方式，就可以实现该功能。示例4：借助电话网络接入KNX装置，用户通过移动电话就可以控制或查询楼宇管理功能（例如，取暖）。报警信号可以按需自动地发送给任意一部电话。使用任何可用介质（例如，互联网），安装商也可以远程维修或者配置KNX设施。据此，可以显著地减少楼宇管理系统的必要维护时间。示例5：必要时，需要将大型会议室分隔为数个独立区。插入隔墙时，KNX装置可
