dnes je 11.8.2022

Input:

Topologie systému KNX

14.5.2015, , Zdroj: Verlag Dashöfer

13.3.3 Topologie systému KNX

Ing. Josef Kunc

Linie a liniové segmenty

Tvůrci systému KNX, při jeho vývoji, se zaměřili na co nejjednodušší zapojení přístrojů v něm zúčastněných a především na snadnou možnost řízení všech funkcí používaných nejen v malých budovách, ale i v těch nejrozsáhlejších objektech. Proto byla navržena struktura jednotlivých částí KNX systémové instalace (neboli topologické uspořádání) umožňující bezproblémovou komunikaci v instalaci o libovolném rozsahu.

Základním topologickým prvkem systémové instalace KNX je liniový segment (obr. 1), v němž může být nejvýše 64 přístrojů (snímačů, akčních členů, logických prvků, vizualizačních přístrojů atd.) připojených ke sběrnici. Každý segment musí obsahovat navíc ještě napájecí zdroj s tlumivkou. Tento zdroj zajišťuje napájení řídicích elektronických částí každého z účastníků na sběrnici.

Obr. 1: Liniový segment KNX

Každému z přístrojů na sběrnici náleží grafický symbol. Jeho konkrétní podobu uvádí výrobci přístrojů v elektronické podobě na svých webových stránkách, společně s podrobnými údaji o všech přístrojích, včetně aplikačních programů, které je nutné nainstalovat do základního softwaru ETS. Grafické symboly jsou určeny pro vložení do knihovny symbolů v projekčním software AUTOCAD, v němž jsou obvykle zpracovávány potřebné výkresy se schématy zapojení a s rozmístěním jednotlivých přístrojů v objektu.

Obr. 2: KNX grafické značky některých snímačů

Na obr. 2 jsou znázorněny grafické značky některých snímačů. V praxi jsou z nich nejčastěji používanými tlačítkové snímače se značkou podle obr. 2a. Písmeno n ve značce se v projektu nahrazuje konkrétní číslovkou, vyznačující násobnost daného přístroje (např. n = 5 pro pětinásobný tlačítkový snímač).

Obdobně je tomu také u akčních členů, jejichž některé grafické značky jsou na obr. 3. Potom u spínacího akčního členu může být např. n = 12 pro dvanáctinásobný spínací akční člen.

Obr. 3: KNX grafické značky akčních členů

Podrobný postup pro tvorbu schematických značek pro přístroje na sběrnici je k dispozici na stránkách mezinárodní asociace KNX www.knx.org . Na těchto stránkách je uveden i postup pro sestavování grafických značek kombinovaných přístrojů umístěných na sběrnici. Jednotliví výrobci rovněž udávají na svých internetových stránkách přehled grafických symbolů vztahujících se k jejich konkrétním výrobkům.

Linie je dalším topologickým prvkem systémové KNX instalace. Linie může sestávat až ze 4 paralelně uspořádaných liniových segmentů. Jelikož každý segment smí obsahovat až 64 přístrojů, takto vytvořená linie může teoreticky obsahovat až 256 přístrojů, jak je znázorněno na obr. 4. Přitom každý liniový segment musí být vybaven samostatným napájecím zdrojem. Tyto zdroje však v našem příkladu nejsou ve schématu linie zakresleny. Pokud zdroje nejsou vybaveny např. elektronickými obvody pro diagnostiku na sběrnici, potom se ani nezapočítávají do počtu přístrojů na sběrnici.

Obr. 4: Linie sestávající ze 4 segmentů

Do počtu 256 prvků připojených ke sběrnici v linii, tedy snímačů, akčních členů, logických prvků, komunikačních rozhraní apod. se ale také započítávají liniové opakovače LO podle obr. 4. Tyto liniové opakovače jsou však připojeny ke sběrnici ze dvou stran, proto se do počtu účastníků zahrnují dvakrát. Linie je od hlavní linie oddělena liniovou spojkou LS, kterou je rovněž nutné zahrnout do počtu účastníků. Odečteme-li tedy 6 pozic náležejících liniovým opakovačům a jednu pozici pro liniovou spojku, potom jedna úplná linie může obsahovat až 249 dalších přístrojů – účastníků na sběrnici.

Každému přístroji (účastníkovi – US) na sběrnici KNX přiřazuje projektant postupně pořadová čísla od 1 do 255 (0 je vyhrazena pro liniovou spojku), přičemž záleží pouze na jeho libovůli, která z těchto čísel použije a v jakém pořadí. Žádné z použitých čísel se však na téže linii nesmí opakovat.

Topologická oblast a několik oblastí

V menších instalacích často vystačíme s jednou linií, avšak ve větších budovách bývá ovládán a monitorován vysoký počet funkcí. Potom již ani zdaleka nepostačí osazení přístroji jen v jediné linii. Nejvýše 15 takovýchto linií je možné vzájemně propojit hlavní linií do společné oblasti. Znamená to tedy, že jsme schopni teoreticky zabezpečit vzájemnou komunikaci mezi 15 x 256 = 3840 přístroji. Každá linie je připojena k hlavní linii prostřednictvím liniové spojky LS (obr. 5).

Obr. 5: Uspořádání linií do oblasti KNX

Ve velmi rozsáhlých instalacích nevystačíme ani s plně osazenými 15 liniemi. Potom je potřebné vytvořit jednu nebo i několik dalších oblastí, které se vzájemně propojují tzv. oblastními spojkami (ve skutečnosti se jedná o zcela shodné přístroje, jakými jsou liniové spojky). Úplná KNX instalace může obsahovat až 15 oblastí (obr. 6) vzájemně propojených páteřní linií.

Obr. 6: Topologie celé KNX instalace (vyobrazení převzato z materiálů asociace KNX)

Ve všech 15 oblastech systémové instalace, při plném osazení všech linií přístroji KNX může být 15 x 3840 = 57600 přístrojů. Přitom i hlavní linie a také linie páteřní mohou být vybaveny plným počtem přístrojů náležejících však zásadně pouze jednomu segmentu, tedy nejvýše 64 přístroji a současně také napájecím zdrojem. Páteřní a hlavní linie nesmí obsahovat žádné liniové opakovače, smí sestávat pouze z jednoho segmentu. Uvažujeme-li na každé z těchto hlavních linií a na páteřní linii 16 ks liniových spojek, zbývá ještě prostor pro16 x 48 přípojných míst, tedy pro 768 dalších přístrojů, což představuje kapacitu několika dalších linií.

I když je možné vytvářet linie složené z uvedených až 4 segmentů, doporučuje se, aby každá linie obsahovala vždy jen jeden liniový segment. Na sběrnici se 4 segmenty (tedy až se 256 přístroji) může být velmi silný provoz (časté odesílání telegramů, jejichž prostřednictvím účastníci mezi sebou komunikují), takže by se mohlo stát, že by tímto telegramovým provozem mohla být sběrnice přetížena. Při dodržení tohoto doporučení lze uvažovat s celkovým možným počtem přístrojů na sběrnici 15 x 15 x 64 = 14400. I tento počet přístrojů je však plně postačující pro značně rozsáhlé systémové KNX instalace. Moderní přístroje jsou velmi často mnohonásobnými prvky, sestávajícími z mnoha dílčích částí, pro celou řadu funkcí. Proto také počet účastníků na sběrnici neříká vůbec nic o možném počtu zabezpečovaných funkcí.

Je důležité, aby projektant dbal také na to, aby již při projektování byla ponechána dostatečná rezerva pro pozdější doplňování přístroji pro nové, později doplňované funkce. Z toho důvodu je doporučeno pro první osazení liniového segmentu uvažovat nejvýše s 50 přístroji. Přitom zkušení Partneři KNX, dodávající KNX instalace především do rodinných domů uvádějí, že při prvním plnění sběrnice přístroji uvažují s linií s nejvýše 40 účastníky. Je to z toho důvodu, že v průběhu montáže a oživování celé instalace investoři velmi často, po zjištění, jak k jeho plné spokojenosti fungují naprogramované činnosti, požadují doplňování dalších funkcí, k jejichž realizaci však bude nutné doplnit další přístroje. Je důležité, aby i po tomto doplnění zůstala rezerva pro pozdější úpravy.

Uspořádání přístrojů KNX na sběrnici

A jakým způsobem lze vzájemně propojovat vedení sběrnice v rámci jednoho segmentu (linie)? Toto bývá velmi častá otázka. Odpověď je celkem jednoduchá: téměř libovolným způsobem, pokud možno co nejkratší cestou. Avšak v žádném případě není přípustné uzavřít smyčku kdekoli na sběrnici – kruhová struktura je zakázána.

Obr. 7: Liniové uspořádání přístrojů na sběrnici

Obr. 8: Stromové (větvené) uspořádání přístrojů připojených ke sběrnici

Znamená to tedy možnost liniového uspořádání účastníků na sběrnici (US) – obr. 7, stromového (větveného) uspořádání (obr. 8), anebo paprskového (hvězdicového) uspořádání (obr. 9). V praxi se však nejčastěji vyskytují různé kombinace těchto tří základních typů uspořádání sběrnicového vedení. Toto skutečné uspořádání se řídí aktuálním rozmístěním přístrojů v daném projektu a současně také propojováním přístrojů sběrnicí vždy co nejkratší cestou a tedy s minimální spotřebou vodičů a následně i s minimální pracností. Samozřejmě, že při kladení sběrnicového kabelu je potřebné řídit se i dalšími, níže uvedenými podmínkami.

Obr. 9: Paprskové (hvězdicové) uspořádání přístrojů na sběrnici

Pokud konec sběrnicového vedení není zaveden do připojovací svorkovnice účastníka na sběrnici, ukončí se na sběrnicové svorkovnici, aby nedošlo k náhodnému dotyku s jinými vodiči nebo s vodivými konstrukčními díly stavební konstrukce. Přitom se k ní nepřipojuje žádná ukončovací impedance, kterou naopak musí být vybaveno ukončení sběrnice v některých jiných sběrnicových systémech (např. v LON).

Správné prostorové umisťování linií v objektu

V praxi, při vytváření konkrétních projektů, se někdy chybuje ve způsobu vytváření linií. Vždy je vhodné začínat od nejnižších čísel. Znamená to nejdříve vytvářet podružné linie v oblasti 1 (linie 1.1, 1.2 atd.), přičemž není nutné obsadit všechny linie až do 1.15. Další zásadou je, že všechny použité podružné linie (např. z oblasti 1) musí být přes liniové spojky připojeny k hlavní linii (1.0). Obdobně budou vytvářeny další oblasti.

Pro názornost si představme malý až středně velký projekt, v němž jsou vytvořena dvě křídla pětipatrové budovy se společným přízemím (obr. 10).

Obr. 10: Rozdělení linií ve středně velkém projektu (příklad)

V ideálním případě není v jednom podlaží budovy více než 50 sběrnicových přístrojů. Anebo je také možné, jak je znázorněno na vyobrazení, vytvořit rozdělení na různá křídla budovy. Je mnohem přehlednější, když odpovídající linie budou číslovány stejným způsobem jako jednotlivá patra, ke kterým jsou přiřazeny. Čísla linií tedy souhlasí s označením pater a čísla oblastí navazují na části budov nebo jejich křídla – v našem případě křídla A nebo B. Každá linie, prostřednictvím liniové spojky LS, bude připojena k hlavní linii, svisle navzájem propojující jednotlivé linie dané oblasti mezi sebou. Jednotlivé oblasti potom musí být propojeny tak, že mezi jejich hlavními liniemi a páteřní linií jsou připojeny oblastní spojky OS.

Pokud budou instalovány liniové opakovače, (jak již bylo uvedeno výše), pak v podlaží (v jedné linii) může být instalováno až 249 účastníků (snímačů, akčních členů a kontrolérů). K tomu připočteme 3 liniové opakovače (vzhledem k jejich připojení ke dvěma liniovým segmentům je nutné je počítat dvakrát) a liniovou spojku – celkem tedy 256 připojení ke sběrnici. S takto vysokým počtem přístrojů je možné realizovat téměř jakékoli aplikace, především uvážíme-li navíc současný průběh vývoje přístrojů KNX a také dostupnost vstupních a výstupních přístrojů umožňujících ovládat mnohdy i více než 16 kanálů jediným účastníkem na sběrnici.

Při realizaci projektu je důležité vyvarovat se nekritického použití projektové dokumentace, kterou zpracoval někdo, kdo není zcela správně seznámen s KNX instalací. V takovémto případě je možné spatřit i

Nahrávám...
Nahrávám...