KNX es un estándar abierto (ver EN 50090 , ISO/IEC 14543 ) para la automatización de edificios comerciales y residenciales . Los dispositivos KNX pueden gestionar iluminación, persianas y contraventanas, HVAC , sistemas de seguridad, gestión de energía, audio vídeo, electrodomésticos, pantallas, control remoto, etc. KNX evolucionó a partir de tres estándares anteriores; el Protocolo Europeo de Sistemas Domésticos (EHS), BatiBUS y el Bus de Instalación Europeo (EIB o Instabus ).
Puede utilizar enlaces de par trenzado (en topología de árbol , línea o estrella ), línea eléctrica , RF o IP . En esta red, los dispositivos forman aplicaciones distribuidas y es posible una estrecha interacción. Esto se implementa a través de modelos de interconexión con tipos y objetos de puntos de datos estandarizados , modelando canales de dispositivos lógicos .
El estándar KNX se ha construido sobre la pila de comunicación EIB basada en OSI ampliada con las capas físicas , modos de configuración y experiencia de aplicación de BatiBUS y EHS .
Las instalaciones KNX pueden utilizar varios medios de comunicación físicos:
KNX no se basa en una plataforma de hardware específica y una red puede controlarse mediante cualquier cosa, desde un microcontrolador de 8 bits hasta una PC, según las demandas de un edificio en particular. La forma más común de instalación es sobre medio de par trenzado.
KNX es un estándar aprobado por las siguientes organizaciones ( entre otras ): [1]
Está administrada por la Asociación KNX cvba , una organización sin fines de lucro regida por la ley belga que se formó en 1999. La Asociación KNX tenía 500 miembros proveedores de hardware y software registrados de 45 países al 1 de julio de 2021. Tenía acuerdos de asociación con 100.000 Empresas instaladoras en 172 países y más de 500 centros de formación registrados. [2] Se trata de un estándar abierto libre de regalías y, por tanto, el acceso a las especificaciones KNX no está restringido. [3]
Los dispositivos KNX suelen estar conectados mediante un bus de par trenzado y pueden modificarse desde un controlador. El bus se encamina en paralelo al suministro de energía eléctrica a todos los dispositivos y sistemas de la red enlazando: [4]
Clasificar los dispositivos como "sensores" o "actuadores" es algo obsoleto y simplista. Muchos actuadores incluyen funcionalidad de controlador, pero también funcionalidad de sensor (por ejemplo, medición de horas de funcionamiento, número de ciclos de conmutación, corriente, consumo de energía eléctrica, etc.).
El software de aplicación, junto con la topología del sistema y el software de puesta en servicio, se cargan en los dispositivos a través de un componente de interfaz del sistema. Se puede acceder a los sistemas instalados a través de LAN, enlaces punto a punto o redes telefónicas para un control central o distribuido del sistema a través de computadoras, tabletas, pantallas táctiles y teléfonos inteligentes.
Las características clave de la arquitectura KNX son:
Un elemento central de los conceptos de arquitectura KNX son los puntos de datos (entradas, salidas, parámetros y datos de diagnóstico) que representan variables de proceso y control en el sistema. Los contenedores estandarizados para estos puntos de datos son objetos de grupo y propiedades de objetos de interfaz . El sistema de comunicación ofrece un conjunto de instrucciones reducido para leer y escribir valores de puntos de datos. Los puntos de datos tienen que ajustarse a tipos de puntos de datos estandarizados , ellos mismos agrupados en bloques funcionales . Estos bloques funcionales y tipos de puntos de datos están relacionados con campos de aplicaciones, pero algunos de ellos son de uso general (como fecha y hora). Se puede acceder a los puntos de datos a través de mecanismos de unidifusión o multidifusión.
Para vincular lógicamente los puntos de datos de las aplicaciones a través de la red, KNX tiene tres esquemas de vinculación subyacentes: uno gratuito, otro estructurado y otro etiquetado:
El núcleo común se encuentra encima de las capas físicas y de la capa de enlace de datos específica del medio y es compartido por todos los dispositivos de la red KNX. Cumple con el modelo OSI de 7 capas:
Una instalación debe configurarse a nivel de topología de red y en nodos o dispositivos individuales. El primer nivel es una fase de condición previa o “arranque”, previa a la configuración de las aplicaciones distribuidas, es decir, vinculación y configuración de parámetros. La configuración se puede lograr mediante una combinación de actividad local en los dispositivos (como presionar un botón) y comunicación de administración de red activa a través del bus (de igual a igual o maestro-esclavo más centralizado).
El modo de configuración KNX:
Algunos modos requieren una gestión más activa del bus, mientras que otros están orientados principalmente a la configuración local. Hay tres categorías de dispositivos KNX:
KNX abarca herramientas para tareas de ingeniería de proyectos, como vincular una serie de dispositivos individuales en una instalación funcional e integrar diferentes medios y modos de configuración. Esto se materializa en un conjunto de software de herramientas de ingeniería (ETS).
Una instalación KNX siempre está formada por un conjunto de dispositivos conectados al bus o red. Los modelos de dispositivos varían según las funciones de los nodos, las capacidades, las funciones de administración y los modos de configuración, y todos están establecidos en los perfiles . También existen modelos de dispositivos de uso general, como por ejemplo para unidades de acoplamiento de bus (BCU) o módulos de interfaz de bus (BIM).
Los dispositivos pueden identificarse y accederse posteriormente a través de la red ya sea por su dirección individual o por su número de serie único, según el modo de configuración. (El Departamento de Certificación de la Asociación KNX asigna números de serie únicos). Los dispositivos también pueden revelar tanto una referencia específica del fabricante como información funcional (independiente del fabricante) cuando se les solicita.
Se puede formar una red cableada KNX con topologías de árbol , línea y estrella , que se pueden combinar según sea necesario; Las topologías de anillo no son compatibles. Se recomienda una topología de árbol para una instalación grande.
KNX puede vincular hasta 57.375 dispositivos utilizando direcciones de 16 bits .
Las unidades de acoplamiento permiten el filtrado de direcciones, lo que ayuda a mejorar el rendimiento dada la velocidad limitada de la señal del bus. Una instalación basada en KNXnet/IP permite la integración de subredes KNX vía IP ya que la estructura de direcciones KNX es similar a una dirección IP.
El bus de par trenzado TP1 (heredado de EIB) proporciona transferencia de datos asíncrona orientada a caracteres y señalización diferencial bidireccional semidúplex con una velocidad de señalización de 9600 bit/s. El control de acceso a los medios se realiza a través de CSMA/CA . Cada usuario del autobús tiene los mismos derechos de transmisión de datos y los datos se intercambian directamente (de igual a igual) entre los usuarios del autobús. La energía SELV se distribuye a través del mismo par para dispositivos de bajo consumo. Se ha conservado del estándar BatiBUS una especificación obsoleta, TP0, que funciona a una velocidad de señalización más lenta de 4800 bit/s , pero los productos KNX no pueden intercambiar información con dispositivos BatiBUS.
La transmisión por línea eléctrica PL 110 se realiza mediante señalización de codificación por desplazamiento de frecuencia ensanchada con transmisión asíncrona de paquetes de datos y comunicación bidireccional semidúplex. Utiliza la frecuencia central de 110 kHz (banda B de CENELEC) y tiene una velocidad de datos de 1200 bit/s. También utiliza CSMA. KNX Powerline está dirigido a electrodomésticos inteligentes , pero la aceptación ha sido baja. Una variante alternativa, PL 132, tiene una frecuencia portadora centrada en 132,5 kHz (banda C CENELEC).
RF permite la comunicación en la banda de 868,3 MHz para utilizar codificación por desplazamiento de frecuencia con codificación de datos Manchester .
El puerto KNXnet/IP 3671 tiene soluciones de integración para medios habilitados para IP como Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth , WiFi/LAN inalámbrica (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394), etc.
Haciendo caso omiso de cualquier preámbulo para el control de colisiones y acceso específico del medio, un formato de trama es generalmente:
Los telegramas KNX se pueden firmar o cifrar gracias a la extensión del protocolo desarrollado a partir de 2013, KNX Data Secure para proteger los telegramas en los medios tradicionales KNX TP y RF y KNX IP Secure para proteger los telegramas KNX tunelizados a través de IP. KNX Data Secure se convirtió en estándar EN (EN 50090-3-4) en 2018, KNX IP Secure en estándar ISO (ISO 22510) en 2019.
Cualquier producto etiquetado con la marca KNX debe estar certificado para cumplir con los estándares (y, por lo tanto, ser interoperable con otros dispositivos) por laboratorios de pruebas externos acreditados. Todos los productos que llevan el logotipo KNX se programan a través de una interfaz común utilizando el software ETS independiente del proveedor.
