Abschnittsübersicht

    • Was ist KNX überhaupt?

      KNX ist ein intelligentes Bussystem der Elektroinstallation. Es ermöglicht die Vernetzung aller Komponenten der Haus- und Gebäudesystemtechnik, egal ob die Beleuchtung, die Heizungsanlage oder die Alarmanlage intelligent gesteuert werden sollen.

       

      KNX ist zunächst nichts weiter als ein weiteres Steuerkabel (worauf wir im späteren noch genauer eingehen werden), das zusammen mit der Stromversorgung verlegt wird. Die Intelligenz steckt in den Tastsensoren, den Messfühlern oder in der Steuerzentrale. Diese Geräte ersetzen die herkömmlichen Schalter und versenden Steuerbefehle (sogenannte Telegramme --> Bussystem arbeitet mit den Telegrammen nach dem CSMA / CD Verfahren, um Kollisionen von Übertragungen zu vermeiden) über die Busleitung – an Leuchten, Jalousien, die Heizungsanlage, Alarmanlage, sogar die Musikanlage sowie andere KNX-fähige Geräte können eingebunden werden.


    • Vorteile vom KNX-System

      Bevor wir uns mit KNX beschäftigen, müssen wir uns mit den einzelnen Vorteilen, dieses Systems auseinandersetzen.

      Was spricht für KNX?

      KNX ist kein Hersteller, sondern ein weltweiter Standard. Auf diesen Standard haben sich alle Hersteller auf dem Markt geeinigt. Diese Einigung wird durch die sogenannte KNX-Association organisiert. Unter dieser Dach-Vereinigung  befinden sich Gerätehersteller als auch Softwarehersteller.

      Vorteil durch diese Vereinigung ist, dass alle Hersteller die dem angehören ihre Produkte so auslegen, dass diese herstellerübergreifend kompatibel sind.  Ein weiterer wichtiger Vorteil dadurch auch ist, dass für jede Budgetklasse etwas dabei ist, und man dadurch durch entsprechende Herstellerauswahl ein kostengüsntiges KNX-System aufbauen kann.

      Bei KNX kann man sagen, dass es sich um ein stabiles System handelt, das autark und vor allem dezentral arbeitet. Die einzelnen Bauteile haben eine sehr hohe Lebensdauer, die sich zur klassichen Elektroinstallation kaum unterscheidet.

      Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass wenn ein Bauteil kaputt ist und dieser von dem Hersteller nicht mehr hergestellt wird, dass man einfach auf das selbe Gerät jedoch von einem anderen Hersteller zugreifen kann, da alle KNX-Bauteile zu 100% miteinander kompatibel sind.

      Neben dem Kostenfaktor gibt es auch zahlreiche Vorteile bei der Verdrahtung. Zum einen wird der Verdrahtungsaufwand verringert, da zu jedem Betriebsmittel nur jeweils eine Busleitung hinführt . So benötigt bspw. ein Taster mit 6 Tastfunktionen nur eine Busleitung. Wenn solch ein Taster mit der herkömmlichen Hausinstalltion verdrahtet wird, werden viele Leitungen zum erfüllen der Funktionen benötigt.

      Ein weiterer großer Vorteil ist, dass der Wartungsaufwand minimal ist. Dies liegt, daran dass jedes Bauteil dezentral arbeitet und durch eine einfach Busleitung verbunden ist. Man muss also im Falle eines defektes, das Bauteil oder ggf. das Stück der Busleitung austauschen.

      Zu dem minimalen Wartungsaufwand kommt ein weiterer Vorteil hinzu, der vor allem in der Industrie von großer Bedeutung ist, nämlich die Wartungskosten die durch einen geringen Wartungsaufwand kleiner werden.

      Wofür KNX jedoch am meisten steht ist die Flexibilität. Die Flexibilität kommt dadurch zum Vorschein, dass man mithilfe der ETS-Software die einzelnen Bauteile soweit parametrisieren kann, dass sie teilweise unterschiedliche Funktionen haben. So kann man bspw. die Leuchten so umprogrammieren, dass sie bspw. nach einer bestimmten Zeit nach dem einschalten wieder ausgehen oder dauerhaft anbleiben.



    • Aus was beseht ein KNX-System?

      Zunächst muss man wissen, dass ein KNX System keine Zentrale hat, also immer dezentral arbeitet. Jedes Gerät enthält einen eigenen Mikroprozessor. Mithilfe von Software wie ETS (Engineering Tool Software) ist es möglich die einzelnen Geräte zu parametrisieren. Dadurch besteht die Möglichkeit die Parameter jederzeit zu verändern --> dadurch lernt das Gerät was es zu tun hat (dadurch ist KNX sehr flexibel und kann jederzeit an neue Bedürfnisse angepasst werden).

      Ein KNX-System besteht aus:

      Sensoren:

      - Thermostat, Schalter, Windmesser à erzeugen Befehle in Form von Telegrammen

      - Ein Sensor schickt ein Signal auf die Busleitung (von denen gehen die Steuersignale aus)

      Aktoren

      - Schaltrelais für Licht, Jalousienaktor, Dimmer, Bediengerät, Schaltaktor

      - Bei den Aktoren kann man sagen, dass es sich um die aktiven Bauteile im System handelt. Während die Sensoren in die Busleitung über Steuersignale sprechen, lauschen die Aktoren auf die Busleitung um mithilfe der Steuersignale die gewünschte Reaktion durchzuführen.

      Busleitung

      - mithilfe der Busleitung werden alle Sensoren und Aktoren für den Telegrammverkehr miteinander verbunden

      (Server)

      - komplexe Lösungen sind auch realisierbar, jedoch empfiehlt es sich in den meisten Fällen auf einen Server zurückzugreifen

      Hier laufen alle Informationen zusammen und von hier aus werden die Befehle losgeschickt --> um bspw. Heizkörper hinauf- oder herunter zu regeln und dadurch Energie zu sparen

    • Verschiedene Varianten von KNX

      Busleitungen

      KNX unterstützt verschiedene Arten von Kommunikationsmedien --> zur Vereinfachung der Installation von neuen Gebäuden oder die Nachrüstung von alten Gebäuden

      KNX Twisted-Pair-Kabel (KNX-TP)

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      Abbildung: Aufbau einer KNX Busleitung
      Quelle: BBS2 Wolfsburg

      -          Erfüllt alle technischen Eigenschaften

      -          Gängigste Medium für KNX Installation

      -          Hat 2 Adern, die miteinander verdrillt sind

      -          Eine Außenbeschichtung aus Polyethylen (PE)

      -          Einfach zu installieren und am kostengünstigsten

      -          Ermöglicht die Kommunikation zwischen dem Aktor und dem Sensor und versorgt die Buslinie mit Strom

      Rote und Schwarze Adern werden für die Signalübertragung (Kommunikation / Datenpakete) verwendet. Mithilfe dieser beiden Adern wird das gesamte KNX Bus verdrahtet, sowie mit Spannung versorgt

       

      Gelbe und weiße Adern stellen bei Bedarf eine zusätzliche Leistung zur Verfügung, aber werden im Allgemeinen nicht verwendet.

       

      KNX TP wird meistens für die Neuinstallation, umfangreiche Renovierungen oder den hohem Kommunikationsbedarf von großen Gebäuden verwendet

       

      Die Leitung verläuft i.d.R. neben der normalen 230 V Leitung und kann vom Bauelektriker mit installiert werden à es darf keine Schleife also kein Ring entstehen, sonst kommt es zu Fehlern bei der Übertragung von Telegrammen. Deshalb ist die Daisy Chain eine empfehlenswerte Form der Linienstruktur (hat noch den Vorteil für eine bessere Fehlersuche und damit auch einer besseren Wartung).

      Eines der größten Hauptvorteile des TP-Kabels ist, dass beliebige Busteilnehmer davon getrennt werden können, ohne dabei die gesamte Datenübertragungsleitung zu stören. Dies wird mithilfe einer sogenannten Busklemme realisiert, wo jedes Gerät angeschlossen wird.

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      Abbildung: KNX Klemme
      Quelle: BBS2 Wolfsburg

      Es können bis zu 64 Busteilnehmer pro Einheit angeschlossen werden. Es können an jedem KNX-Gerät bis zu 4 Verzweigungen angebracht werden. Das ist ebenfalls ein großer Vorteil von KNX, dass die Topologie sehr flexibel ist.

       

      Das System ist nicht auf 64 Systemen beschränkt, sondern kann mithilfe von Linienverstärkern erweitert werden.

       

      Wichtig! --> Die Länge der KNX-Leitungen ist beschränkt, um eine möglichst schnelle und zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten (die Spannung fällt entsprechend der Länge der Leitung ab). Dies sollte bei der Planung berücksichtigt werden.

      KNX Powerline (KNX PL) - Übertragung über das vorhandene 230 V-Netz

      Als Übertragungsmedium werden bereits vorhandene Stromkabel innerhalb eines Gebäudes genutzt. Es muss somit keine separate Busleitung verlegt werden, da die Phasenleiter und der Neutralleiter als Übertragungsmedium dienen und ein Datensignal der Netzspannung überlagert wird. Insgesamt stellt dies eine kosteneffiziente Lösung für KNX dar.

      Die Versorgungsspannung über das 230V Netz wird von den Busteilnehmern bezogen. Es werden keine zusätzlichen Spannungsversorgungen vorausgesetzt. Die Datenkommunikation über alle Außenleiter wird mit Hilfe von Phasen- bzw. Systemkopplern ermöglicht. Zusätzlich wird eine Ausbreitung des Datensignals in Richtung Stromnetz durch Bandsperren verhindert.

      Die Übertragung von logischem Nullen und Einsen wird durch eine Frequenzumtastung im Bandspreizverfahren ermöglicht. Der Sender erzeugt ein Signal der Frequenz 105,6 kHz bzw. 115,2 kHz für die Übertragung einer logischen Null bzw. logischen Eins und prägt es der Netzspannung auf. Die Auswertung eines empfangenen Signals erfolgt mit Hilfe von Vergleichstechniken und

      Korrekturverfahren und kann selbst bei Störungen durchgeführt werden. Die Empfindlichkeit des Empfangs und die Sendeleistung der Komponenten werden andauernd dem Netzverhältnis angepasst. Das KNX PL System wird auch als PL110 bezeichnet, da die Mittenfrequenz beider Schwingungen 110 kHz aufweist.

      Die Busteilnehmer verhindern Telegrammkollisionen durch zeitversetztes Senden und einem Buszugriffsverfahren. Dabei wird der Sendemodus eines Teilnehmers nur unter einer bestimmten Bedingung aktiviert. Es ist standardmäßig der Empfangsmodus bei allen Busteilnehmern eingestellt.

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      Abbildung: KNX Power Line vereinfachte Darstellung
      Quelle: Wiley Online Library

      KNX Radio Frequency (RF)

      Es ist möglich Funk als Übertragungsmedium zu verwenden, sollte es in Gebäuden nicht möglich seien neue Leitungen zu verlegen. Ebenfalls eignet sich KNX RF zur Erweiterung von KNX TP (Twisted Pair) Anlagen.

      Es eignen sich vor allem für Sensoren an schwer zugänglichen Orten im Gebäude dieses Übertragungsmedium zu nutzen. In den meisten Fällen werden RF Sensoren mit Batterien betrieben, um unabhängig vom Stromnetz agieren zu können. Natürlich ist vorausgesetzt, dass die Geräte nicht eine permanente Empfangsbereitschaft aufweisen. Im Gegensatz dazu müssen Aktoren stets empfangsbereit sein und beziehen deren Spannung aus dem 230V Netz.

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      Abbildung: KNX Radio Frequency (RF)
      Quelle: Gira

      KNX IP

      Es kommen KNXnet/IP Router zum Einsatz, um Haupt- und Bereichslinien auszuwechseln. Diese Router besitzen eine Ethernet-Schnittstelle und einen KNX TP Anschluss. Indem das Übertragungsmedium Ethernet zusätzlich dem KNX System zur Verfügung steht, ist die gesamte Topologie des Systems flexibler. Im Betrieb kommunizieren die KNXnet/IP Router mit den weiteren KNX Geräten über Ethernet. Dabei wird die Kommunikationsart Routing verwendet.
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      Abbildung: KNX IP Funktionsweise
      Quelle: KNX today