Le Bus EIB - Le standard KNX 21/12/2004  Patrick ABATI 
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Le Bus EIB (European Installation Bus) est un standard européen, normalisé ISO (International Standardisation Organisation). Il a été créé en 1987, par quelques constructeurs européens du domaine de l'énergie et des techniques du bâtiment. C'est un système ouvert (non propriétaire) utilisé par plus d'une centaine de fabricants, sur des milliers de produits. L'association EIBA (European Installation Bus Association), créée en 1990, a pour objectif le développement et la promotion de ce système. Cette association participe en 1999, avec BCI et EHSA, à la création de l'association Konnex (KNX).

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Quelques membres de l'association Konnex : ABB, Agilent, Bosch, Electrolux, Hager, Jung, Legrand, Merten, Moeller, Schneider, Siemens...

La spécification KNX est publiée au printemps 2002 par l’association KNX.
Elle est basée sur la spécification EIB complétée.
En novembre 2006 le protocole KNX et tous ses média de communication (TP, PL, RF, IP) sont 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.

Le Bus EIB/KNX est utilisé dans les installations électriques modernes de l'habitat et dans les bâtiments à usage industriel ou tertiaire.

 

 Architecture d'une installation EIB - KONNEX 

Le circuit de puissance est alimenté en 230v ou 400v / 50 Hz. Il est souvent repéré par les lettres PL (Power Line). 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.

architecture

Chaque élément connecté au bus EIB/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.

Au maximum, 255 participants de bus peuvent être connectés sur une ligne. Une zone comporte un maximum de 15 lignes, reliées entre elles par coupleurs de ligne. Une dorsale comprend un maximum de 15 zones, reliées entre elles par coupleurs de zone.

 

 Technologie EIB/KNX 

La technologie EIB/KNX peut se décomposer en 2 couches principales :

eib

câble


Le bus EIB/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 EIB/KNX 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 EIB/KNX 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 EIB/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 EIB/KNX compréhensibles par tous les autres composants connectés à l'installation.

bcu
carte

 

 Technique de transmission 

Cas de la paire torsadée:
Les données qui forment le « message » EIB/KNX sont transmises en mode série différentiel avec un débit de 9600 bits/s. La durée d'un bit est donc de 1/9600 = 104 µs. La longueur totale du bus ne doit pas excéder 1000 m. La distance qui sépare deux composants EIB/KNX ne doit pas dépasser 700 m. La distance entre un composant et une alimentation est limitée à 350 m. Les résistances de terminaison ne sont pas nécessaires.

signal

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

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

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

Les données sont transmises de façon asynchrone, des bits de démarrage et d'arrêt permettent la synchronisation.
Le protocole CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) est utilisé.
Si le bus est libre, l'émetteur transmet ses données sous forme de télégramme.
Le récepteur envoie un accusé de réception ACK (Acknowledge), lorsque le télégramme a été transmis avec succès.
La transmission du télégramme peut être répétée jusqu'à trois fois. Après la troisième tentative, la procédure d'émission est interrompue et le défaut est signalé dans la mémoire de l'émetteur.
Si deux participants commencent à émettre simultanément, le participant avec la plus haute priorité accède immédiatement au bus, tandis que le deuxième participant doit attendre et refaire un essai plus tard. Si les deux participants ont la même priorité, le participant avec la plus petite adresse physique est prioritaire.

 

 Adressage 

adressage

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

 

 Exemple de fonctionnement 

La liaison entre les composants EIB/KNX (par exemple un interrupteur relié à une lampe) ne se fait pas par le câble, comme dans une installation traditionnelle, mais par un lien « virtuel » que l'on programme dans les composants et que l'on appelle "adresse de groupe".
Dans l'exemple suivant, un groupe a été créé entre le bouton désiré de l'interrupteur A et le contact numéro 1 de l'actionneur B relié à la lampe.

exemple

On donne un nom à ce groupe pour qu'il soit reconnu et unique dans l'installation. Pour l'exemple, son nom sera «  1.1.1  ». On peut aussi donner une description à ce groupe « Lampe cuisine » afin de pouvoir le reconnaître facilement.
Au moment où le bouton concerné de l'interrupteur est pressé, le programme de son BCU transmet un message sur le réseau qui sera « entendu » par tous les autres composants de l'installation, mais seuls les composants liés virtuellement au groupe concerné (1.1.1) traiteront le message.
Le message EIB/KNX va transporter, en plus de différentes informations d'adressage et de contrôle, l'information à traiter. Cela peut être un simple indicateur « ouvert/fermé » (0 ou 1) ou un nombre composé de chiffres et de lettres (hexadécimal) permettant de transporter une information plus complexe (température, pourcentage d'ouverture de vanne, etc..).
Chaque composant concerné par ce message (dont l'adresse de groupe est la même que celle envoyé par l'expéditeur) traduira cette valeur en fonction de ses propres paramètres et l'adaptera à ses propres fonctions.

Exemple d'application domestique

 

 Logiciel ETS 

La configuration du sytème peut se faire en mode A (Automatic Configuration), en mode E (Easy Configuration) ou en mode S (System Configuration) à partir d'un logiciel. Le logiciel ETS (EIB Tool Software) permet de concevoir et de configurer un projet KNX/EIB.
Mise en oeuvre du logiciel ETS

 

 Communication externe 

réseau

Routeur IP
Gamma N146
SIEMENS

routeur
Documentation
1 (180 Ko)
2 (5,7 Mo)

téléphone

internet

Exemple : DOMOPORT
Passerelle Internet
Tébis HAGER
passerelle

Formation en ligne Tébis (pour suivre cette formation, il faut disposer d'un Accès Métier)

Bibliographie:
EIBA Handbook Series Release 3.0 - Volume 1 : Primer - Part 2 : Introduction to the System (pdf 460 Ko)
Gestion-technique bâtiment GTB (Electro-Matériel) (pdf 1 Mo)
Logical Topology (Konnex Association) (pdf 135 Ko)
Symboles (pdf 125 Ko)

Liens:
DOMO-Energie
MERTEN
JUNG

soleil Mise en oeuvre

Dossier pédagogique (pdf 2 Mo)

Voir aussi:
Le Bus EIB - Le standard KNX
Mise en oeuvre du Bus EIB/KNX
Mise en oeuvre du logiciel ETS
Routeur IP
Passerelle Internet Hager
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