Magyarországon a KNX rendszer a 90-es évek közepén kezdett elterjedni és a kiváló hazai szakembereknek köszönhetően számtalan épület készült azóta KNX technológiával. Ezek mind a mai napig megbízhatóan működnek! De mitől is ennyire stabil és sokoldalú ez a szabvány?
Felépítés és működés
A hagyományos villanyszerelésben a fogyasztókat mindig a főáramkörre kapcsoljuk. A kapcsoló és/vagy érzékelő közvetlenül vagy egy relén keresztül kapcsolódik a fogyasztóhoz. A kapcsoló vagy érzékelő, illetve a fogyasztó közötti vezetékezés kialakítása határozza meg a csatolt fogyasztó működését.
A KNX rendszer technológiája szerint szereléskor a fogyasztót közvetett módon kapcsoljuk. Mindegyik működtető elem – ezeket szenzoroknak nevezzük – és a tényleges kapcsolóelemek – aktorok – egy közös átviteli közegen keresztül kapcsolódnak össze. Így, ha egy vezérlőgombot megnyomunk, az információt (táviratot) küld az átviteli közegen át a végrehajtó egységnek (aktornak), amely aztán végrehajtja a parancsot, kapcsolja a terhelést.
A KNX szabvány többféle fizikai átviteli csatorna használatát is megengedi. Dolgozhatunk csavart érpárú médiummal (TP), használhatjuk az erősáramú hálózatot (PL), kiépíthetünk rádiófrekvenciás kapcsolatot (RF) vagy IP-alapú hálózatot. A gyakorlatban legtöbbször a csavart érpárú technológiát használjuk. Ennek oka, hogy ez a legstabilabb átviteli médium. Az átvitel stabilitását ugyanis sok tényező befolyásolhatja. Például az RF átvitel instabillá válik, ha az optimálisnál nagyobb épületben alkalmazzuk, de rossz hatással van rá a vasbeton szerkezetek árnyékoló hatása is. A kábelezést ezek a tényezők nem befolyásolják. Ennek ellenére még mindig marad sok zavaró tényező, mint például az ipari környezetben fellépő magas elektromágneses sugárzás vagy a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok. Szerencsére a KNX Egyesület nagyon szigorú műszaki követelményeket állít a KNX gyártók elé, és csak olyan eszközök kaphatnak KNX minősítést, melyek használata minden tekintetben megfelel a szabvány előírásainak.
A vonal az alapegység
Mivel a gyakorlatban a TP átvitel a legelterjedtebb, ezért a műszaki ismertetőt is ezzel a megoldással kezdjük. Buszkábeles átvitel használata esetén a KNX-rendszer hierarchikus felépítésű, vonalakból és tartományokból (területekből) épül fel.
A legkisebb telepítési egység a vonal, ehhez csatlakoznak az egyes készülékek. Egy vonal maximum 4 szegmensből állhat, mindegyik legfeljebb 64 résztvevőt tartalmazhat. A résztvevők tényleges száma egy vonalon a kiválasztott tápegységtől és az egyes készülékek teljesítményigényétől függhet. Minden egyes vonalat el kell látnunk egy tápegységgel. Ez biztosítja a KNX készülékek tápellátását. A tápegység látja el energiával az összes készülék kommunikációért felelős részét, s ezen keresztül kommunikálnak az eszközök egymással. A gyakorlatban ez egy érpár. Ez szállítja a tápfeszültséget és erre van ráültetve a jel.
A tartomány
Mivel egy vonalon legfeljebb 64 készülékünk lehet, újabb vonalat csak akkor kell indítanunk, ha ennél többre van szükségünk. Alapesetben nem a vonalat szokták újabb szegmensekkel bővíteni, hanem egymás mellett inkább több vonalat is alkalmaznak. Előfordul ugyanakkor, hogy családi házakban az épület különböző szintjeire külön vonalakat tesznek, akkor is, ha ezt a készülékszám nem indokolja. Így az egyes szinteken lévő vonalakat összeköti egy fővonal, és ezt a struktúrát már tartománynak nevezzük. Egy tartományban összesen 15 vonal lehet. Az egyes vonalakat a tartománnyal úgynevezett vonalcsatolón (LC) keresztül kötjük össze. Ez galvanikusan leválasztja a vonalat a fővonaltól. Minden egyes vonalra egy-egy tápegységet kell tennünk, ugyanígy a fővonalra is. Ezért ahány vonal és fővonal, annyiszor plusz egy tápegységet igényel a rendszer.
Több tartomány
Amikor már a 15 vonal sem elegendő, vagy valamilyen praktikus megfontolásból jobban szeretnénk szegmentálni a rendszert, szükség lehet egymással párhuzamosan több tartomány kialakítására is. Ilyenkor ezeket egy tartománycsatoló köti össze, amely, akár a vonalcsatoló, galvanikusan elválasztja a két oldalt. Ezt a vonalat hívjuk tartományvonalnak. Mind a fővonalakra, mind pedig a tartományvonalra helyezhetünk készülékeket, bár utóbbit a gyakorlatban inkább csak a kommunikáció átvitelére szokás használni. Természetesen a tartományvonalat is el kell látni egy tápegységgel. Mivel tizenöt tartományt lehet egymással összekötni, így összesen 15x15x64x4 készülék lehet egy KNX rendszeren. Ez összesen 57 600 készüléket jelent. Ez nagyon nagy szám, hiszen egy-egy készülék akár 20 független kimenettel is rendelkezhet. Ha azonban még ennyi sem lenne elegendő, IP-csatolókon keresztül tovább bővíthetjük a rendszert. IP-összekötést a gyakorlatban inkább csak akkor szoktak alkalmazni, amikor nagyobb távolságokra lévő épületeket kell összekötni – például egy multinacionális vállalat egymástól nagy távolságra, akár különböző kontinenseken lévő épületeit.
Tartománycsatoló
A tartománycsatoló, vonalcsatoló és vonalerősítő a gyakorlatban ugyanaz a készülék. A topológiában elfoglalt helye, funkciója határozza meg, hogy tartomány-, vonalcsatoló vagy éppen vonalerősítő a funkciója. A működést meghatározó funkciót a programozáskor adhatjuk meg.
A rendszer vonalakra és tartományokra való felosztásának számos előnye van. Egyrészt megnöveli a működés megbízhatóságát, hiszen mivel a vonalak és tartományok saját tápegységgel vannak ellátva, ezért villamosan elszigeteltek. Így ha egy vonalon belül meghibásodás jön létre, a rendszer többi része zavartalanul működik tovább. Másrészt egy vonal vagy tartomány helyi adatforgalma nem befolyásolja a többi vonal és tartomány adatátbocsátását. Ezáltal a kommunikáció felgyorsul. Harmadrészt a vonalakra és tartományokra való felosztás révén a KNX rendszer áttekinthető marad, ami fontos az üzembe helyezéskor, valamint megkönnyíti a diagnosztikai vizsgálatot és a karbantartást.
Az előzőekben tárgyalt topológia gyakorlatilag a rendszer hierarchikus felépítését taglalta. Az egyes vonalak kábelezésekor a szabvány megengedi a csillagpontos, a buszrendszerű, a fa és esetenként akár még a gyűrű kialakítású topológiát is. Ez utóbbit a gyakorlatban kerüljük, mert túlfeszültség-problémákat okozhat például egy villámcsapás nyomán. A leggyakoribb topológia az első három kombinációja. A gyakorlatban a buszvezetéket arra visszük, amerre a legegyszerűbb. Hiszen a rendszernek mindegy a kötés. Csak az a fontos, hogy minden készülék kapja meg a buszvezetéket. Természetesen azt a vonalat, amelyen terv szerint lennie kell.