KNX-Standard

Ein wichtiger Bestandteil der Automationstechnik

Die Automatisierung von Prozessen ist bereits seit den 90er Jahren zu einem essentiellen Bestandteil der Forschung für die industrielle Kommunikation geworden. Denn wo komplexe Anlagen und schwere Maschinen zum Einsatz kommen, ist es von Vorteil, die Komponenten eines Systems untereinander kommunizieren zu lassen, damit sich durch die Eigenständigkeit der Netzwerkteilnehmer der Komfort der Arbeit und deren Effizienz erhöht, und zudem auch mehr Sicherheit durch eigene und gegenseitige Diagnose geboten werden kann. Aus diesem Grunde werden Feldbussysteme entworfen, bei denen es jedoch im Fokus steht, einen international anerkannten Standard zu finden, sodass die Technologie seitens der Hersteller und Anwender frei zugänglich ist.

Die Definition von KNX

Hinter dem Begriff KNX verbirgt sich ein offenes Bussystem, welches im Bereich der flexiblen Elektroninstallation zum Einsatz kommt und sich zu einem Standard entwickelt hat. Entwickelt wurde dieses Feldbussystem für die Haus-und Gebäudesystemtechnik, um zum einen den Komfort und die Sicherheit der Bewohner zu erhöhen und auf der anderen Seite die Wirtschaftlichkeit des Gebäudes durch gesenkte Kosten und mehr Effizienz zu steigern. Innerhalb eines Netzwerks sorgt der KNX Standard für die Verbindung der elektrischen Anlagen mit den Geräten, damit diese zueinander in Kontakt treten und kommunizieren können, sodass Arbeitsschritte automatisiert und Fehlerquellen verhindert werden.

Die Struktur vom KNX Standard

Grundlegend lassen sich bei dem Aufbau vom KNX Standard zwei wesentliche Strukturen erkennen:

  • Physikalische Struktur (1)
  • Logische Struktur (2)

  1. Wie in jedem herkömmlichen Netzwerk das mit Bussen arbeitet, ist auch beim KNX Standard die kleinste Einheit die Linie. An eine einzige einer solchen Linie können bis zu 64 Teilnehmer gekoppelt werden. Diese Anzahl ist im Voraus bereits durch die Spannungsversorgung festgelegt, da jedes einzelne Segment beim KNX Standard eine eigene Versorgung benötigt. Bedarf es jedoch eines wesentlich umfangreicheren Netzwerks, so werden einfach noch bis zu fünfzehn weitere Linien hinzugefügt, die allerdings über einen Linienkoppler alle mit einer zentralen Hauptlinie verbunden sind. Auf dieser Hauptlinie finden sich in der Regel solche Geräte wie die Sensoren und Aktoren, die im System für die wichtigsten Funktionen zuständig sind. Auch die Hauptlinien lassen sich über ein Bindeglied, hier ist es der Bereichskoppler, zusammenschließen, wodurch die komplette Bustechnik auch für große Gebäude nutzbar wird, da die maximale Teilnehmerzahl am Ende bei 61455 Bussen liegt. Jeder einzelne wird über eine physikalische Adresse identifiziert, wobei die Koppler innerhalb dieser Netztopologie stets die Teilnehmernummer 0 erhalten.

  2. Die logische Struktur gilt als frei programmierbar. Hier werden die Aktoren und Sensoren, die in Kommunikation zueinander treten sollen, mittels einer Gruppenadresse verbunden. Durch diesen Aufbau können innerhalb des Netzwerks Änderungen vorgenommen werden, ohne dass hierfür das Verlegen neuer Leitungen erforderlich ist. Die Interaktion zwischen den Teilnehmern erfolgt dann über geregelte und festgelegte Befehle, da so gewährleistet ist, dass der KNX Standard auch tatsächlich gegenüber den Geräten von Herstellern und den Anwendern offen und frei zugänglich ist.

Die verwendete Technik beim KNX Standard

Innerhalb des offenen Feldbussystems agiert der Aktor als Steuereinheit zwischen der Netzspannung und dem Verbraucher. Über die Kopplung des Aktors an die Netztopologie werden an das Steuergerät Daten übermittelt, die direkt über den Sensor gesendet werden können oder indirekt vom Computer ausgehen und in Form von Telegrammen auftreten. Erhält die Steuerung seitens eines Sensors nun den Befehl, den Verbraucher mit Spannung zu versorgen, so wird die Netzspannung an das Gerät durchgeschaltet. Das gesamte Netz vom KNX-Standard wird über eine gleichbleibende 30 Volt Nennspannung versorgt, die auch die Busankoppler mit der benötigten Spannung versorgt.

Die Vorteile bei der Nutzung vom KNX Standard

Seit dem Jahr 2002 gibt es die Spezifikationen dieses offenen Feldbusnetzwerks. Entwickelt, um die Automation von Häusern und sonstigen Gebäuden voranzutreiben, weist dieser Standard mittlerweile zahlreiche Vorteile auf, wodurch er ein wichtiger Bestandteil der Informationstechnik und industriellen Kommunikation geworden ist.

  • jede Art des elektrischen Verbrauchers lässt sich bedienen
  • einfache und schnelle Bedienung der Geräte
  • neue Anschlüsse lassen sich durch Neuprogrammierung definieren, sodass Aufgaben eines Geräts von einem Einsatzort auf einen anderen umgestellt werden können
  • verschiedene Sensordaten durch ein System abrufbar
  • Flexibilität
  • einheitliches Netz
  • dank Kommunikation untereinander können Geräte eigenständig auf Einflüsse reagieren

Ein Fazit zum KNX Standard

Weltweit ist KNX noch immer der einzige Standard im Bereich der Haus-und Gebäudesystemtechnik, der als international anerkannt und offen zugänglich gilt. Durch die Erfüllung der Anforderungen der Standards CEN 50090 und CEN 13321-1 sowie der Norm DIN ISO/IEC 14543-3, wurde der KNX Standard von einem einfachen Feldbussystem zu einer technischen Applikation, deren Spezifikationen auch im Heizungs-,Klima-und Lüftungsbereich angewendet werden können, wodurch die Monopolstellung innerhalb der Gebäudeautomation erreicht wird. Der einzige Nachteil vom KNX Standard liegt jedoch in der eigentlich nicht wirklichen Offenheit, da zur Nutzung zunächst ein Beitritt in die entsprechende Organisation erforderlich ist, die seitens der Mitglieder einen Beitrag erwartet.