توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه – سیستم های KNX را می توان به دلخواه توسعه داد و می تواند از چندین زیر سیستم KNX مبتنی بر رسانه های مختلف ارتباطی (TP ، PL ، RF ، IP) تشکیل میشود. برای اطمینان از انتقال بدون مشکل تلگرام بین دستگاههای bus اختصاصی، سیستمهای KNX در خانه هوشمند باید به یک توپولوژی خاص پایبند باشند.

توپولوژی KNX TP

واحد اصلی تاسیسات KNX TP یک خط است (شکل 19).

شکل 19. خط TP KNX

یک خط شامل منبع تغذیه KNX (از جمله choke) است و معمولاً بیش از 64 دستگاه باس وجود ندارد. منبع تغذیه و کابل دو تایی  (کابل باس) دو عملکرد را انجام میدهند: آنها دستگاه های باس را با تغذیه مورد نیاز خود تأمین می کنند و امکان تبادل اطلاعات – یعنی ارسال تلگرام – بین دستگاه ها را فراهم می کنند. کابل باس مطابق دلخواه میتواند به کار گرفته شود. و شاخه ها در هر نقطه می توانند اضافه شوند.

توپولوژی حاصل یک ساختار درختی آزاد است که از لحاظ چیدمان قابلیت انعطاف پذیری زیادی را ایجاد می کند. در صورت نیاز به بیش از 64 دستگاه، می توانید تکرار کننده خط را برای توسعه خط استفاده کنید. بخش های اضافه شده به این روش به عنوان بخش های  خط شناخته می شوند.

یک بخش خط شامل یک تکرارکننده خط ، منبع تغذیه (از جمله choke) و بیش از 64 دستگاه باس دیگر نیست .(تکرار کننده های خط به عنوان دستگاه های باس در خط حساب می شوند). بیش از سه repeater نمی توانند بطور موازی در یک خط کار کنند ، به این معنی که حداکثر تعداد دستگاه های باس 255 است (شکل 20).

شکل 20. حداکثر طول یک خط در KNX TP

راه دیگر توسعه تاسیسات، ایجاد خطوط جدید با استفاده از اتصال دهنده خط(کوپلر خط) است. از آنجا که، در عمل، تکرار کننده های خط و اتصال دهنده خط(یا اتصال دهنده منطقه) اغلب سخت افزاری یکسان دارند، معمولاً خطوط با استفاده از تکرار کننده های خط به حداکثر اندازه آنها افزایش نمی یابد. در عوض، خطوط جدید به طور کلی ایجاد میشوند. از یک طرف این باعث توسعه قابل کنترل سیستم میشود ،و از طرف دیگر، تعداد تلگرام را که در طول هر خط حرکت می کنند (با بهره گیری از عملکرد فیلتر اتصال دهنده خط) کاهش میدهد. یک اتصال دهنده خط برای خطی که مقصد برای آن مشخص نشده است، تلگرام ارسال نمی کند. حداکثر 15 خط را می توان از طریق  اتصال دهنده خط روی یک خط – خط اصلی – برای ایجاد یک منطقه ایجاد کرد (شکل 21).

شکل 21. “منطقه” در KNX TP خانه هوشمند: حداکثر 15 خط را می توان از طریق یک خط اصلی ایجاد کرد.

خط اصلی همچنین می تواند تا 64 دستگاه را در خود جای دهد. تکرارکننده خط را نمی توان در  خط اصلی استفاده کرد. اتصال دهنده خط در خط اصلی به عنوان دستگاه های باس بحساب می آیند. هر خط به منبع تغذیه خاص خود نیاز دارد (از جمله choke). از طریق اتصال دهنده منطقه می توان تا 15 منطقه را به یک خط اصلی منطقه برای ایجاد یک سیستم کامل اضافه کرد (شکل 22).

شکل 22. تا 15 منطقه از طریق اتصال دهنده های منطقه در KNX TP ساختمان هوشمند قابل اتصال هستند

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه – درست مانند خط اصلی، خط منطقه می تواند تا 64 دستگاه باس را در خود جای دهد. (شامل  تکرارکننده خط نیست). اتصال دهنده خط در خط اصلی منطقه به عنوان دستگاه باس بحساب می آیند. در عمل، اتصال دهی منطقه به طور معمول با استفاده از اتصال دهنده خط که به عنوان اتصال دهنده منطقه پارامتریزه شده است انجام می شود. به خط اصلی منطقه ستون فقرات نیز گفته می شود، بنابراین به منبع تغذیه خاص خود نیز نیاز دارد. جداسازی سیستم به خطوط و مناطق دارای مزایای اساسی زیر است:

1. عملیات قابل اطمینان تر به لطف جداسازی گالوانیک خطوط و مناطق، همه منبع تغذیه خاص خود را دارند. این سیستم حتی اگر منبع تغذیه اختصاصی خود از کار بیافتد، به طور کلی کار خود را ادامه می دهد.
2. ترافیک داده محلی در یک خط یا منطقه بر نرخ داده در سایر خطوط و نواحی تأثیر نمی گذارد.
3. توپولوژی برای اهداف راه اندازی منطقی و قابل مدیریت است.

طول کابل

به دلایل ایجاد سیگنال و حداکثر تأخیر انتشار ، فاصله در بخش های خط به شرح زیر است:

• فاصله از منبع تغذیه به دستگاه: حداکثر. 350 متر
• فاصله بین هر دو دستگاه در یک خط: حداکثر. 700 متر
• طول یک بخش خط: حداکثر 1000 متر
• فاصله بین دو منبع تغذیه (از جمله choke) در یک خط: طبق مشخصات تولید کنندگان.

آدرسهای اختصاصی

به هر دستگاه در یک سیستم KNX ساختمان هوشمند یک شماره منحصر به فرد و مبهم اختصاص داده میشود. (آدرس اختصاصی آن دستگاه).

این شامل سه عدد است که توسط نقطه ها جدا شده است. اعداد به موقعیت دستگاه باس در توپولوژی بستگی دارند:

• عدد اول شماره منطقه را مشخص می کند
• عدد دوم شماره خط را مشخص می کند
• عدد سوم یک شماره متوالی است که موقعیت دستگاه را در خط نشان می دهد.(شماره دستگاه)

برای شناسایی واضح دستگاه ها و همچنین برنامه ریزی آنها، آدرس های فیزیکی(اختصاصی) مورد نیاز است. نکته ویژه ای که باید به آن توجه داشته باشید اینست که، هنگام انتساب آدرس های فیزیکی، به  اتصال دهنده های خط/منطقه باید همیشه عدد 0 را به عنوان شماره دستگاه آنها ذکر کنید. مثال ها:

آدرس فیزیکی 1.1.0: اتصال کوپلر خط اولین خط با خط اصلی در منطقه اول.

آدرس فیزیکی 2.3.20: دستگاه باس 20 در خط سوم منطقه دوم.

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه – توپولوژی در KNX PL شبیه سازی شده از KNX TP است و از خطوط و نواحی تشکیل شده است. واحد اصلی تاسیسات، یک خط است که حداکثر 255 دستگاه دارد. یک ناحیه با اتصال 15 خط KNX PL با استفاده از KNX TP ایجاد می شود. در PL حداکثر تعداد مناطق هشت است. به جای اتصال دهنده خط، در سیستم KNX PL از اتصال دهنده ها استفاده می شود. خطوط KNX PL جداگانه با استفاده از فیلترهای band-stop باید از یکدیگر جدا شوند.

اتصال دهنده ها سیستم مانند سایر اتصال دهنده ها دارای عملکرد فیلتر هستند که باعث میشود تعداد تلگرام در زیر سیستم های مختلف کاهش یابد. از آنجا که تعداد تلگرام در تاسیسات KNX PL به طور قابل توجهی کمتر از KNX TP است، استفاده از KNX PL می تواند یک اقدام ضروری برای جلوگیری از تراکم در سیستم باس باشد.

Individual Addresses (آدرسهای فردی)

به اتصال دهنده های سیستم (مانند ناحیه و خط) شماره دستگاه 0 اختصاص داده می شود.

به سایر دستگاههای PL یک آدرس اختصاصی متناسب با موقعیت آنها در توپولوژی اختصاص داده می شود.

مثال ها:

آدرس اختصاصی 1.5.0: کوپلر سیستم اتصال خط پنجم PL با خط اصلی TP در منطقه اول.

آدرس اختصاصی 2.3.20: دستگاه باس PL با شماره دستگاه 20 در خط سوم منطقه دوم.

KNX RF Topology در ساختمان هوشمند

دستگاه های تاسیسات KNX RF نیازی به ترتیب سلسله مراتبی ندارند و تقریباً در هر نقطه قابل نصب هستند. به شرط آنکه در محدوده یکدیگر قرار داشته باشند، هر سنسور می تواند با هر محرک ارتباط برقرار کند. محدود کردن دامنه سیگنال های رادیویی RF از لحاظ جغرافیایی امکان پذیر نیست، یعنی تلگرام KNX RF را می توان با دستگاه های دیگر تاسیسات KNX RF در نزدیکی دریافت کرد.

بنابراین باید اطمینان حاصل شود که تاسیسات همسایه نمی توانند در یکدیگر تداخل داشته باشند. تلگرام ارسال شده توسط فرستنده های رادیویی KNX همیشه شماره سریال / آدرس دامنه دستگاه را به عنوان شناسه منحصر به فرد درج می کنند. فقط آن گیرنده هایی که با فرستنده تنظیم شده اند قادر به پردازش تلگرام های ارسال شده توسط آن هستند. یک سیستم KNX می تواند صرفاً یک شبکه رادیویی باشد، یا می تواند رادیو را با یک وسیله ارتباطی دیگر (مثلاً KNX TP) ترکیب کند. اتصال دهنده رسانه ای برای اهداف اتصال استفاده می شوند

Individual Addresses

به زوج های رسانه ای آدرسهای فیزیکی متناسب با موقعیت آنها در توپولوژی سیستم اختصاص داده می شود.

آدرس فیزیکی 2.3.20: کوپلر رسانه ای با شماره دستگاه 20 در خط سوم منطقه دوم.

KNX IP Topology در ساختمان هوشمند

IP KNX به جای خطوط اصلی و منطقه قابل استفاده است. این امر نیاز به استفاده از روترهای KNXnet / IP دارد. در بالای صفحه روترهای KNXnet / IP یک درگاه اترنت و یک اتصال KNX TP قرار دارد. روترها تلگرام KNX را با استفاده از روش مسیریابی به سایر روترهای KNXnet / IP هدایت می کنند. در دسترس بودن اترنت به عنوان یک وسیله ارتباطی بیشتر، انعطاف پذیری توپولوژی های سیستم KNX را افزایش میدهد. از روترهای KNXnet / IP می توان هم به عنوان اتصال دهنده خط (شکل 23)

شکل 23: اتصال خطوط KNX TP با روترهای KNXnet / IP در هوشمند سازی ساختمان

و هم برای اتصال دهنده منطقه استفاده کرد (شکل 24).

شکل 24. اتصال مناطق TP KNX با روترهای KNXnet / IP در هوشمند سازی ساختمان

توپولوژی KNX در هوشمند سازی خانه – مانند همه اتصال دهنده ها، روترهای KNXnet / IP نیز قادر به فیلتر کردن تلگرام هستند. روترهای KNXnet / IP همچنین امکان برنامه ریزی دستگاه ها را در خطوط مختلف فراهم می کنند. برخی از تولید کنندگان روترهای KNXnet / IP علاوه بر پشتیبانی از فیلتر کردن تلگرام با آدرس های اختصاصی، از برنامه نویسی در خطوط یا مناطق مختلف در صورت تمایل جلوگیری می کنند.

در حین کار، KNXnet / IProuters با یکدیگر و سایر دستگاه های KNX در سیستم از طریق اترنت ارتباط برقرار می کنند و از مسیریابی به عنوان یک روش ارتباطی استفاده می کنند. بیشتر روترهای KNXnet / IP همچنین از tunneling پشتیبانی می کنند، یعنی می توانند به عنوان رابط برنامه نویسی IP برای ETS نیز استفاده شوند. از روترهای KNXnet / IP علاوه بر این می توان برای اتصال کل سیستمهای جداگانه با یکدیگر از طریق اترنت استفاده کرد (شکل 25).

شکل 25. اتصال دو سیستم KNX ساختمان هوشمند در مکان های جداگانه

این می تواند مفید باشد اگر به عنوان مثال هر دو ساختمان به یک سیستم twisted pair KNX مجهز هستند و این دو تاسیسات باید در یک سیستم واحد ترکیب شوند. (که اغلب در ساختمانهای تجاری و نهادی اتفاق می افتد)، دیگر نیازی به ایجاد کابل جدید بین آنها نیست. IP KNX همچنین می تواند برای شبکه سازی دستگاه های KNX ( به عنوان مثال نمایش KNX ) با یکدیگر استفاده شود. نرم افزار برای ارتباط با سیستم های KNX از طریق KNXnet / IP در دسترس است.

طول کابل

تاسیسات اترنت با استفاده از کابل های شبکه متصل می شوند. انواع مختلفی از کابل شبکه در دسترس است که هر یک از روشهای متفاوتی برای محافظت از هسته های کابل استفاده می کنند. به طور کلی مجاز نیست این کابل ها از حدود 100 متر طولانی تر باشند. برای تاسیسات طولانی تر، به اجزای شبکه ویژه برای پیوستن به بخش های شبکه اختصاصی لازم است. در ساختمانهای مسکونی معمولاً طول کابل مسئله ای نیست. همانطور که قبلاً نیز گفته شد، در ساختمان های تجاری و نهادی می توان از زیرساخت های شبکه موجود استفاده کرد.

آدرسهای اختصاصی در هوشمند سازی ساختمان(بی ام اس)

روترهای KNXnet / IP (مسیریابی) با شماره دستگاه 0 (مانند اتصال دهنده خط/ناحیه) اختصاص داده می شوند. رابط KNXIP (tunneling) می تواند هر شماره متوالی داده شود.

مثال ها:

آدرس اختصاصی 1.5.0: روتر KNXnet / IP که به عنوان یک اتصال دهنده خط عمل می کند، خط پنجم را با خط اصلی در منطقه اول وصل می کند.

آدرس اختصاصی 2.3.20: رابط برنامه نویسی IP KNX با شماره متوالی 20 در خط سوم، منطقه دوم.

توپولوژی مختلط در بی ام اس

تمام توپولوژی های مربوط به رسانه های مختلف ارتباطی (TP ، PL ، RF و IP) در صورت دلخواه می توانند در ترکیب با یکدیگر استفاده شوند (شکل 26).

شکل 26. نمونه ای از توپولوژی KNX که شامل تمام رسانه ها (TP ، PL ، RF ، IP) در یک ساختمان هوشمند(بی ام اس)