【讲堂】KNX 系统基本原理（一）
我们将分三讲介绍下面三种通信介质的工作原理。KNX 系统主要采用以下三种通信介质传输数据：
• 总线电缆（双绞线电缆）
• 电力线
• RF（868 MHz ）无线通信
总线电缆作为通信介质
1 拓扑结构
当使用总线电缆作为通信介质时，KNX系统采用分层结构，分成域（area）和线路（Line）。
• 线路
这是 KNX 系统的最小结构单元。每个线路最多包括 4 个线路段 （line segment），每个路段最多可连接 64 台总线设备，每一个线路段实际所能连接的设备数取决所选 KNX 电源的容量和该线路段各设备的总耗电量。
图1 KNX 线路的拓扑结构
下表列出了在一个线路中设备之间最远距离的限制：
每个路段的最大长度1000m电源与总线设备之间最大距离350m二个电源之间最大距离（包括电抗器）200m两个总线设备之间最大距离700m
如果一个线路通过线路中继器（LR）扩展连接另一个线路段，那么这个线路段的长度也可以达到 1000m。每个线路段应配备合适的 KNX 电源。一个线路最多可以并联 3 个线路中继器。
图2 一个带线路中继器的线路
• 域
一般情况下，可以有 15个线路分别经过线路耦合器（LC）与主线路相连接，组成一个域。主线路最多可以直接连接 64台设备，主线路如果接了线路耦合器，与之直接相连的最多设备台数就要减少。主线路不能接线路中继器，而且必须有自己的 KNX 电源并配有电抗器。
图3 KNX 域的拓扑结构
• 多个域
如果有多个域存在时，每个域需要通过主干耦合器（BC）与干线路相连接。干线路可以直接连接设备，但是如果还接了主干耦合器，那么与干线路相连的最多设备台数就要减少。干线路也不能接线路中继器，而且必须有自己的 KNX 电源。一个系统最多包括 15 个域，这样理论上一个 KNX 系统可以连接 58000 多台总线设备。
图4 KNX 系统的拓扑结构
主干耦合器、线路耦合器和线路中继器实际上都是同样的设备，只是由于安装在网络中不同的位置，因此被赋予不同的物理地址，加载不同的应用程序，起到不同的作用。主干耦合器和线路耦合器只传输需要跨越域或线路的报文，而线路中继器则要传输线路中所有的报文。
把一个系统划分成域和线路有很多优点：
• 提高了系统的可靠性。由于每个域和每个线路分别配 KNX电源，这种电气的隔离使得系统的某个部分出现故障时，其他部分仍能继续工作。
• 一个线路或一个域内的数据通信不会影响到其它范围的通信。
• 在进行调试、排除故障和维护时，系统的结构非常清晰。
如果需要连接和调试更多的线路，就需要使用 ETS 专业版（ ETS Professional）。
2 传输技术
开关命令、控制信号等信息是以报文的形式在各个总线设备之间进行传输的。传输的速率、报文脉冲的发生和接收方式保证了总线可以采用多种拓扑形式，而且不需要安装终端阻抗。报文信号在总线电缆中以对称的方式传输，总线设备通过差分方法检测两根缆线中的电压信号。由于外界电磁干扰对两根缆线的影响是同极的，因此不会影响报文信号的电压差。
图5 总线电缆中传输的信号
总线传输速率为 9600 bit/s，一份报文发送和确认的周期大约为 25 ms。
3 总线访问
KNX总线设备之间传输信息是按事件控制的，每段信息在总线上以串行方式传输，而且在任何一个时刻，只可能有一个总线设备的信息在总线上传输。为了提高通信的可靠性， KNX系统的总线访问和报文传输采用了具有避免冲突的载波侦听多重访问和冲突避让技术（CSMA/CA）。如果各个总线设备不受控制地访问总线就可能发生冲突，采用了这种通信技术，就可以避免信息冲突，保证信息不丢失，使总线工作在最安全的状态。
由于报文结构中有附加优先权的机制，因此可以使某些信息（如：故障信息）附加优先权，优先处理。
KNX 系统采用事件控制的方式传输信息，使得只有在事件真正发生时和需要传输信息时才传输报文。
4 报文的结构和寻址方式
KNX 报文的结构包括：总线专用信息、事件（比如：按下一个按钮）所表示的有效信息和用于检验传输错误的检验信息。代表这些信息的符号组合在一起，形成一个符号序列。
控制段和检查和段包含了报文中的总线专用信息和检验信息，是保证报文安全传输必不可少的，由被寻址的设备进行处理。
地址段是确定报文传输路径的总线专用信息，包括源地址和目标地址。源地址是一种物理地址，表示报文发送设备所在的域和线路。物理地址是在系统进行配置时唯一分配给某个设备的，在系统试运行和维护时使用。目标地址则定义了通信的接收对象，可以是一台设备，也可以是一组设备。这组设备可以分布在同一个线路中，也可以分布在两个或多个线路中。一台设备可以同时属于不同的组。系统中设备的这种通信关系用组地址描述。
图6 报文结构
检查和段用于检验报文传输是否发生错误。有效信息包含在数据段中，如：指令、信号、设定参数和测量数据等。
5 总线设备的结构
每一个总线设备（如：开关、调光器、百叶窗驱动器等）主要由以下两部分组成：
• 总线耦合单元（BCU）
• 应用模块（AM）
图7 嵌入安装式总线设备结构模式
对于不同结构的总线设备，总线耦合单元和应用模块的连接方式也不一样：
• 嵌入安装式总线设备，总线耦合单元和应用模块通过物理接口连接在一起。
• DIN 导轨安装式总线设备或表面安装式总线设备，总线耦合单元和应用模块组合成一个整体。
图8 嵌入安装式总线设备的结构（FM）
图9 DIN 导轨安装式总线设备
图10 集成式总线设备
总线耦合单元负责发送、接收和储存数据。总线设备需要处理的信息首先经过总线送到总线耦合单元，这些数据包括：设备的物理地址、一个或几个组地址、应用程序和相关的参数。总线耦合单元中的微处理器是耦合单元的“大脑”，负责协调总线设备的各项功能，当出现故障或电源失效时，总线设备会进入预先设置好的应对状态，数据则保存在总线设备中。当故障排除或电源恢复后，总线设备会进入预定的恢复程序。
应用模块及其应用程序决定了总线设备的功能。
总线设备包括各种输入装置，如：按钮、二进制编码器等，还有各种输出装置，如：触点输出、负载开关、调光器等，也有输入和输出综合型装置。
6 KNX 电源
KNX 系统需要外部提供安全性特低电压（SELV）作为 KNX 电源，最高电压为 29V。
在双绞线作为总线的 KNX 系统中，总线与电力线是绝缘的，这样就保证了使用的安全性。
KNX 电源应符合 DIN EN 50090 的规定，带有防过流和防短路措施。电源线上安装的电抗器对高频信号呈现很大的阻抗，能防止对总线上报文信号的衰减。
有时我们选用带有备用输出的 KNX 电源，一旦系统需要增加线路时，只要再接入一个电抗器就可以了。
下一讲将介绍电力线作为传输介质的工作原理，敬请期待！ 谢谢 邢大分享 好好学习ing 谢谢分享 谢谢分享 谢谢了 学习中！！！！
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