KNX dla profesjonalisty cz. 9 – Warstwa fizyczna – urządzenia systemowe

WARSTWA FIZYCZNA

Urządzenia systemowe

Urządzenia systemowe nie mają funkcjonalności bezpośrednio wykorzystywanej przez użytkownika końcowego. Służą one poprawnej pracy samego systemu KNX. Najbardziej elementarnym urządzeniem systemowym jest kabel. Mediami komunikacyjnymi mogą być: skrętka miedziana (TP – Twisted Pair), fale radiowe (RF – Radio Frequency) oraz istniejące przewody elektroenergetyczne (PL – Power Line). W przypadku zastosowania skrętki miedzianej urządzenia KNX zasilane są napięciem 29V DC spełniających standardy SELV (Bardzo Niskie Napięcie Bezpieczne). Kable certyfikowane przez Konnex (zielony kabel z logo KNX) posiadają rezystancję pętli 72Ω i pojemność pętli 0.12μF na 1000m. Używając przewodu elektroenergetycznego jako medium komunikacyjnego dozwolone są dowolne kable niskiego napięcia (230/400V), jednak kable z uziemionym ekranem nie powinny być stosowane ze względu na tłumienie sygnału.

Kolejnym niezbędnym elementem każdej instalacji KNX jest zasilacz. Uwzględniając, że podstawowym medium komunikacyjnym w KNX jest skrętka miedziana (TP), zaś komunikacja po przewodach elektroenergetycznych (PL) oraz falami radiowymi (RF) są marginalnymi przypadkami w dalszej części tego rozdziału opisywane będą urządzenia systemowe dla instalacji TP.

Zasilacz w systemie KNX wytwarza i steruje napięciem magistrali 29 V DC oraz rożnymi wartościami prądu zależnymi od poboru mocy na linii. Każda linia sieci musi posiadać swój własny zasilacz. Zasilacze posiadają bufor magazynujący energię umożliwiający podtrzymanie napięcia przez 100ms – jest to czas wystarczający do wysłania ramek przygotowujących system do wyłączenia. Istotną częścią zasilacza jest dławik. Może być on wbudowany w konstrukcję oryginalną lub dołączany bezpośrednio do zasilacza. Uczestniczy on w wysyłaniu ramek oraz chroni zasilacz przed krótkimi przepięciami pojawiającymi się na magistrali. Zazwyczaj zasilacze i dławiki są montowane na szynie DIN.

Kolejnym istotnym urządzeniem systemowym jest sprzęgło. Służy ono do separacji galwanicznej między liniami i blokowania ramek w przypadku gdy ramka jest zaadresowana do obiektów na linii niższego rzędu. Zależnie od miejsca zainstalowania pełni on rożne funkcje:

Sprzęgło obszarowe (BC) – Łączy linię obszarową z linią główną danego obszaru. Zawiera filtr ze zdefiniowaną tabelą adresów, które zostaną przesłane. Ramki z adresami nie zawartymi w tabeli nie zostaną przepuszczone przez sprzęgło do odcinka połączonego.

Sprzęgło liniowe (LC) – Łączy linię główną obszaru z linią wtórną. Również zawiera filtr z tabelą adresów spełniający równoważną funkcję.

Repetytor liniowy (LR) – Pozwala rozbudować linię wtórną o trzy dodatkowe segmenty. Nie zawiera zdefiniowanego filtru listy adresów – przesyła wszystkie ramki.

Sprzęgło zasilane jest zawsze od strony fragmentu topologii będącego niżej w hierarchii. Każde sprzęgło, niezależnie od pełnionej funkcji separuje galwanicznie dwa łączone odcinki.

Do uruchomienia instalacji potrzebny jest również interfejs do komunikacji z komputerem. Obecnie najczęściej poprzez standard USB, dawniej złącze szeregowe RS 232. Służy ono do połączenia instalacji z komputerem zaopatrzonym w program narzędziowy ETS. Umożliwia on zaadresowanie wszystkich urządzeń i wgranie do każdego z nich odpowiedniego oprogramowania. Sama instalacja po rozruchu działa w pełni samodzielnie bez podłączenia do programu ETS. ETS używany może być w przyszłości do czynności serwisowych – do wgrania nowego oprogramowania, dołączenia do systemu nowych urządzeń etc. Poprzez takie złącze możliwe jest również zastosowanie komputera jako urządzenia sterująco wizualizacyjnego.

Dostępne są również inne interfejsy dla systemu KNX. Podobnym urządzeniem do opisanego powyżej jest interfejs sieciowy. Również umożliwia on połączenie magistrali z komputerem (bez możliwości programowania), ale połączenie to można traktować jako interfejs sieci www. Po podłączeniu magistrali domowej do Internetu użytkownik ma możliwość sterowania całym systemem poprzez bramkę http. Poprzez zastosowanie modułu GPRS sterowanie takie może odbywać się poprzez sieci telefonii komórkowej. W przypadku chęci połączenia urządzeń KNX z układami innych standardów konieczne jest zaopatrzenie sieci w interfejsy sieci. Są to układy pozwalające na współpracę między rożnymi standardami. Są to bramki łączące się m.in. z siecią Modbus, LonWorks, M-Bus czy BACnet. Do tej grupy należą również bramki KNX/IRDA.

Maciej Turski