Le standard KNX 12/02/2007  Patrick ABATI 
Liste des cours

Historique
Architecture d'une installation
Topologie d'une installation
Technologie
Média de communication
Paire torsadée
Longueurs maximales
Télégrammes
Adressage
Analyse d'un télégramme
Signaux
Modes de configuration
Système Tébis (Hager)
Logiciel ETS
Exemples de composants
Précautions de câblage
Exemples de câblage
Sources
Plus...


 Historique 

Au début des années 90, Batibus, EIB et EHS, trois solutions européennes importantes dédiées au contrôle de l’habitat résidentiel et des bâtiments ont essayé de développer leurs propres marchés et de se faire une place dans la standardisation européenne. Batibus avait surtout du succès en France, en Italie et en Espagne, EIB dans les pays germanophones et nordiques, EHS auprès des fabricants de produits blancs et bruns.

En 1997, ces trois consortiums ont décidé de s’associer et de développer conjointement le marché des maisons intelligentes avec pour objectif de convenir d’un nouveau standard industriel commun et de le proposer comme standard international. La spécification KNX fut alors publiée au printemps 2002 par l’association KONNEX nouvellement constituée. Elle est basée sur la spécification EIB complétée par des nouveaux mécanismes de configuration et le média de communication, initialement développé à la base par Batibus et EHS.

batibus

BATIBUS

+

eiba

EIB

+

EHS

EHS

=
KNX
KONNEX

En décembre 2003 le protocole KNX ainsi que les deux médias TP (twisted pair / paire torsadée) et PL (power line / courant porteur) étaient reconnus par les comités nationaux européens et ratifiés par CENELEC Bureau Technique comme standard européen EN 50090. Le média de communication Fréquence Radio KNX est reconnu depuis mai 2006.

En novembre 2006 le protocole KNX et tous ses média de communication (TP, PL, RF, IR) étaient reconnus par ISO/IEC 14543-3-x pour la publication comme standard international. KNX est le seul standard ouvert au monde pour la domotique et l’immotique.

International Organization for Standardization Comité Européen de Normalisation Comité Européen de Normalisation électrotechnique International Electrotechnical Commission
ISO
CEN
CENELEC
IEC

Les membres de l’association KNX bénéficient dans le monde entier du savoir-faire au sein de l’association. Ils ont la possibilité d’intégrer leurs produits dans l’outil de mise en exploitation ETS (Engineering Tool software), indépendant du fabricant et du produit, et peuvent participer aux programmes de partenariat et de recherche de l’association KNX.

Les applications dans le domaine de la domotique et de l’immotique, concernent le contrôle de l’éclairage, la commande des stores, les systèmes de sécurité, la ventilation, le chauffage, la climatisation, la surveillance, les systèmes d'alarme, de contrôle de l’eau, de gestion d’énergie, de mesure et les appareils électroménagers, audio et vidéo.

KNX standard

Plus de 100 entreprises membres dans le monde entier présentes dans le domaine des applications, ont 7.000 produits certifiés KNX dans leurs catalogues. L’association KNX dispose également d’accords de partenariat avec plus de 21 000 installateurs dans 70 pays.


 Architecture d'une installation 

Le circuit de puissance est alimenté en 230v ou 400v / 50 Hz. Le circuit de commande est constitué par une paire torsadée (TP : Twisted Pair) ou par une liaison radio (RF : Radio Frequency) ou infra-rouge (IR : InfraRed). La transmission des données peut aussi se faire par courant porteur sur le circuit de puissance PL (Power Line).

architecture

Chaque élément connecté au bus KNX est indépendant des autres éléments. Il est capable d'envoyer un message qui sera "entendu" par les autres éléments, mais traité uniquement par l'élément concerné.


 Topologie d'une installation 

topologie

Une installation peut être divisée en lignes et zones

Une ligne contient un maximum de 64 participants (modules)

Une zone comporte un maximum de 15 lignes
reliées à la ligne principale par des coupleurs de ligne

Une dorsale relie un maximum de 15 zones
par l'intermédiaire des coupleurs de zone

Note : DVC = device


 Technologie 

La technologie KNX peut se décomposer en 2 couches principales :

KNX est un système à intelligence répartie. Il ne nécessite pas d'ordinateur de contrôle ou d'automate centralisateur. Chaque point communiquant connecté au bus dispose de son propre microprocesseur qui gère la communication sur le réseau et qui est capable d'émettre ou de recevoir des messages. Le bus doit être alimenté avec une tension continue nominale de 29V. La plupart des composants soutirent directement au bus, l'énergie nécessaire à leur fonctionnement. La limite inférieure de la tension d'alimentation est de 21V DC. La consommation d'un composant est, en moyenne, de l'ordre de 10 mA .

La couche BCU est la partie électronique universelle qui permet de gérer la communication sur un réseau KNX (codage et décodage des informations). Elle est dotée d'un microprocesseur et d'une mémoire servant à stocker le programme destiné au produit qui lui sera attaché (interrupteur, détecteur, sonde, etc...). Ce programme est fourni par le fabricant du produit, puisqu'il « traduit » les fonctions de son produit en messages KNX compréhensibles par tous les autres composants connectés à l'installation.

circuit d'une unité BCU
schéma de principe
circuit
schéma
schéma de principe alimentation - signaux
schéma

 Média de communication 

Paires torsadées
• TP-0 (Paire torsadée, type 0 ) à 4800 bits/s, est l'héritage de BatiBUS. Les produits certifiés KNX destinés à ce medium fonctionneront sur la même ligne Bus que les produits certifiés BatiBUS, mais ils ne pourront en aucun cas échanger des informations entre eux.
TP-1 (Paire torsadée, type 1 ) à 9600 bits/s, est l'héritage de EIB. Les produits certifiés EIB et les produits certifiés KNX, destinés à ce medium fonctionneront et communiqueront entre eux sur le même BUS.

Courant porteur
PL-110 (Courant Porteur 110kHz) à 1200 bits/s, est aussi l'héritage de EIB. Les produits certifiés EIB/PL-110 et les produits certifiés KNX destinés à ce medium fonctionneront et communiqueront entre eux sur le même réseau de distribution électrique.
• PL-132 (Courant Porteur, 132 kHz) à 2400 bits/s, est utilisé dans le standard EHS. Les produits certifiés KNX destinés à ce medium et les produits certifiés EHS fonctionneront ensemble mais ne communiqueront pas entre eux, sans l'utilisation d'un adaptateur répondant à un protocole spécifique.

Fréquence radio
RF (Fréquence radio sur 868,3 MHz) à 38.4 kbits/s, a été développé selon les spécifications du standard KNX.


 Paire torsadée 

Les données qui forment le « message » KNX sont transmises en mode série différentiel avec un débit de 9600 bits/s.
L'utilisation d'un câble 2 paires (2 x 2 x 0,8 mm) est préconisée.
Dans ce cas, la paire non utilisée (jaune - blanc) sert de réserve.

câble câble

 Longueurs limites 

distances

• distance maximale entre 2 modules : 700 m

• distance maximale entre un module et son alimentation : 350 m

• longueur maximale du bus : 1000 m

• distance minimale entre 2 alimentations : 200 m

Les résistances de terminaison ne sont pas nécessaires.


 Télégrammes 

Tous les participants du bus peuvent échanger des informations entre eux à l'aide de télégrammes, découpés en différents champs, du type :

 
contrôle
adresse
expéditeur
adresse
destinataire
compteur
de routage
longueur
données
sécurité
bits
8
16
17
3
4
16 x 8   maxi
8

Exemple de télégramme

télégramme


 Adressage 

adressage

C'est le 17ème bit du champ destinataire qui détermine le type d'adresse:

>>> Logiciel de calcul des adresses de groupe


 Analyse d'un télégramme 

Le télégramme à étudier est le suivant : BC 12 0A 33 03 E1 00 81 0B CC


 Signaux 

Le 0 logique est un signal alternatif d'amplitude 5 V, superposé au 29 V. Le 1 logique correspond à l'absence de signal.

oscillogramme

animation flash

Le format de transmission est :
START (0 logique) + 8 Données + Parité Paire + STOP (1 logique) + PAUSE (2 x 1 logique)

La vitesse de transmission est 9600 bits/s
La durée d'un bit est donc de 1/9600 = 104 µs


 Modes de configuration 

Le standard KNX offre la possibilité à chaque constructeur de choisir entre un mode de configuration et un medium de communication pour le développement d'un produit dans un système d'application.

Le standard KNX couvre trois différents modes de configuration:

A (Automatic Configuration)
Ce mode de configuration automatique est destiné au client utilisateur, par exemple pour les appareils ménagers, ou une extension de son installation, vendue par un revendeur spécialisé en électroménager. Les composants du "A-mode" ont un mode de configuration complètement automatique, ce qui permet d'adapter aisément une liaison de communication à un autre appareil "A-mode" du réseau existant. Chaque appareil est doté d'un réglage fixe des paramètres, et d'instructions expliquant comment communiquer avec les appareils "A-mode".

E (Easy Configuration)
Ce mode de configuration répond aux besoins des installateurs certifiés qui ont une formation de base leur permettant de tester et de configurer rapidement l'ensemble du réseau, mais il possède des fonctions limitées par rapport au "S-mode". Les composants du "E-mode" sont pré-programmés et chargés avec une série de paramètres par défaut. Avec un simple appareil de configuration, chaque composant peut être en partie reconfiguré, ceci s'adresse principalement aux réglages des paramètres et des liaisons de communication.

S (System Configuration)
Ce mode de configuration concerne les installateurs certifiés dans l'installation des fonctions sophistiquées. Tous les composants du "S-mode" connectés au réseau sont soutenus par le logiciel (ETS), pour le planning, la configuration et l'assemblage. Chaque composant peut être programmé avec précision, selon les besoins spécifiques de chaque installation. Le "S-mode" a le plus haut niveau de flexibilité pour les fonctionnalités et les réseaux de communication.

coupleur

Le logiciel ETS couvre les produits des 3 modes.


 Système Tébis (HAGER) 

Les configurateurs permettent de programmer une installation, sans PC et sans logiciel ETS
Deux options sont possibles:
• installation d'un configurateur modulaire dans l'armoire de distribution (TS 100)
• utilisation du configurateur portable (TX 100) associé à un coupleur de média (TR 130B) relié au bus

configurateur portable
TX 100
coupleur de média
TR 130B
module configurateur
TS 100
tx100
tr130b
ts100

 Logiciel ETS 

La programmation d'une installation se réalise avec le logiciel ETS, distribué par Konnex. Ce logiciel permet d’effectuer le projet et la programmation des participants. Il nécessite l’installation des différentes bases de données fournies par les fabricants et indispensables à la programmation.

ETS


 Exemples de composants 

composants


 Précautions de câblage 

câblage


 Exemples de câblage 

 

cablage alim

coffret rail
L'utilisation de rails DIN préfabriqués simplifie le câblage

 Sources 

• KONNEX
• HAGER
• SIEMENS
• JUNG


 Plus... 

Konnex France
• Le Bus EIB/KNX
Mise en oeuvre du Bus EIB/KNX
Logiciel ETS
Passerelle Internet
Logiciel de calcul des adresses de groupe
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