Heimautomation/SmartHome mit KNX – Grundlagen Teil #2

Willkommen zurück zu unserer KNX Reihe! Bevor wir mit der Praxis loslegen, will ich Euch zuerst etwas mehr über die Theorie erzählen! Heute geht es um die Grundlagen des KNX-Busses. Der Bus ist mittlerweile auf unterschiedlichen Medien unterwegs, die auch im Mischbetrieb verwendet werden können. Hier eine Übersicht der Medien, die für KNX genutzt werden können:

• KNX TP – Übertragung über zweidraht Bus Leitung = KNX Twisted Pair
• KNX IP – Übertragung der Telegramme via Ethernet = KNX InternetProtokoll
• KNX PL – Übertragung über vorhandenenes 230V-Netz = KNX PowerLine
• KNX RF+ – Übertragung über Funk – Frequenz 868 MHz

Heute sprechen wir über die erste Variante KNX TP/Twisted Paid- dies ist die am häufigsten eingesetzte Variante. Das klassische Merkmal von KNX TP ist das grüne Kabel, das jeder von Euch bestimmt schon mal gesehen hat.

KNX TP/Twisted Pair – die Sache mit der grünen Leitung

Die Grüne EIB/Bus Leitung besteht aus einem speziellen Y(St)Y 2x2x0,8mm² Kabel. In diesem Kabel befinden sich 4 Adern, mit einem Durchmesser von 0,8mm². Die Farben sind hier rot, schwarz, gelb und weiß. Die wichtigste Info hierbei ist das diese spezielle Ausführung zwei internationalen Normen entspricht ( EN 50090-2-1 und EN 50090-2-2) und somit garantieren soll das sämtliche Leitungslängen und Kapazitäten etc. die in der KNX Topologie und in den Normen vorgegeben sind eingehalten bzw. weitestgehend garantiert werden. 

KNX TP ist, wie bereits erwähnt, wohl die bekannteste Art einer KNX Installation. Alle Bus Teilnehmer sind hierbei mit der roten und schwarzen Ader einer Bus Leitung verbunden. Dabei ist wichtig zu wissen das KNX im Stern/Baum verlegt wird. Ein Ring ist nicht möglich. Die Busleitung versorgt die Teilnehmer mit der nötigen Betriebsspannung. Gleichzeitig wird hierüber aber auch die Kommunikation ermöglicht. Die Telegramme laufen somit über das gleiche Kabel wie die Spannungsversorgung. Daher werden für das gesamte System nur zwei Adern benötigt.

Die Bemessungsspannung des KNX Bus beträgt 24V. Dabei speisen die KNX Spannungsversorgungen 29V ein, während die Bus Teilnehmer bis 21V Funktionieren müssen. So können auch längere Strecken überwunden werden. Es besteht also ein gewisser Puffer welcher die Funktion garantieren soll.

Die Sache mit den Linien

Eine KNX Installation wird in Linien unterteilt. Dabei würde die kleinste KNX Installation aus genau 4 Teilen bestehen:

• Spannungsversorgung
• Bus Leitung (2-Adrige Verbindung über spezielle KNX Micro Klemmen)
• Aktor (z.B. Schalt- oder Dimmaktor)
• Sensor (z.B. 2-Fach Taster, Präsenzmelder, etc.)

Mit dieser Installation haben wir eine vollwertige Linie und können Telegramme zwischen dem Sensor und dem Aktor austauschen. Die Linie ist jedoch nicht die einzige Unterteilung, die es bei KNX gibt. Größere Installationen werden zudem in Bereiche, Hauptlinien und Unterlinien eingeteilt. Dazu will ich Euch im nächsten Artikel mehr erzählen.

KNX Telegramme und Physikalische Addressen

Die Übertragung im KNX System erfolgt über sogenannte Telegramme. Ein Telegramm besteht aus mehreren Byte, ein Byte besteht aus 8-Bit, 1 Bit besteht entweder aus 0 oder 1.

Ein Telegramm ist in mehrere Abschnitte unterteilt, in denen unterschiedliche Informationen enthalten sind. Hier ist z.B. auch vermerkt, an wen das Telegramm (Teilnehmer – Sensor / Aktor) gerichtet ist. Dies kann man sich wie eine Vorwahl oder Postleitzahl vor einem Ort vorstellen nur eben etwas komplexer. Ich kann an dieser Stelle nicht in die volle Aufschlüsselung gehen da diese den Rahmen sprengen würde. Nur kurz als kleine Übersicht:

• Das Kontrollfeld – bestehend aus 1 Byte beinhaltet Informationen zur Priorität eines Telegramms (Dazu in Teil 2 mehr) und wie oft ein Telegramm wiederholt wird.
• Das Adressfeld – bestehend aus 5 Byte enthält es den Absender und den Empfänger des Telegramms in Form von physikalischen Adressen.
• Das Datenfeld – Hier ist festgelegt welche Daten wir senden. Es ist unterschiedlich groß von 1-16 Byte. Anhand dieses Felds entscheidet ein Aktor z.B. ob -als Beispiel – ein Licht eingeschaltet wird oder auf 30% gedimmt wird. 
• Sicherungs- und Quittungsfeld. Hier wird am ende sichergestellt das das Telegramm vollkommen übertragen wurde.

Jeder Bus Teilnehmer erhält eine eigene physikalische Addresse. Die Adresse wird bei der Initialisierung festgelegt und in den Teilnehmer programmiert. Jede Adresse darf in einem Netzwerk nur einmal vorhanden sein. Das soll es dann für heute mit der Theorie gewesen sein, weitere Artikel folgen dann ;-)