Au début des années 90, Batibus, EIB et EHS, trois solutions européennes importantes dédiées au contrôle de l’habitat résidentiel et des bâtiments ont essayé de développer leurs propres marchés et de se faire une place dans la standardisation européenne. Batibus avait surtout du succès en France, en Italie et en Espagne, EIB dans les pays germanophones et nordiques, EHS auprès des fabricants de produits blancs et bruns.
En 1997, ces trois consortiums ont décidé de s’associer et de développer conjointement le marché des maisons intelligentes avec pour objectif de convenir d’un nouveau standard industriel commun et de le proposer comme standard international. La spécification KNX fut alors publiée au printemps 2002 par l’association KONNEX nouvellement constituée. Elle est basée sur la spécification EIB complétée par des nouveaux mécanismes de configuration et le média de communication, initialement développé à la base par Batibus et EHS.
BATIBUS |
+ |
EIB |
+ |
EHS |
= |
KONNEX |
En décembre 2003 le protocole KNX ainsi que les deux médias TP (twisted pair / paire torsadée) et PL (power line / courant porteur) étaient reconnus par les comités nationaux européens et ratifiés par CENELEC Bureau Technique comme standard européen EN 50090. Le média de communication Fréquence Radio KNX est reconnu depuis mai 2006.
En novembre 2006 le protocole KNX et tous ses média de communication (TP, PL, RF, IR) étaient reconnus par ISO/IEC 14543-3-x pour la publication comme standard international. KNX est le seul standard ouvert au monde pour la domotique et l’immotique.
| International Organization for Standardization | Comité Européen de Normalisation | Comité Européen de Normalisation électrotechnique | International Electrotechnical Commission |
 |
 |
 |
 |
Les membres de l’association KNX bénéficient dans le monde entier du savoir-faire au sein de l’association. Ils ont la possibilité d’intégrer leurs produits dans l’outil de mise en exploitation ETS (Engineering Tool software), indépendant du fabricant et du produit, et peuvent participer aux programmes de partenariat et de recherche de l’association KNX.
Les applications dans le domaine de la domotique et de l’immotique, concernent le contrôle de l’éclairage, la commande des stores, les systèmes de sécurité, la ventilation, le chauffage, la climatisation, la surveillance, les systèmes d'alarme, de contrôle de l’eau, de gestion d’énergie, de mesure et les appareils électroménagers, audio et vidéo.
Plus de 100 entreprises membres dans le monde entier présentes dans le domaine des applications, ont 7.000 produits certifiés KNX dans leurs catalogues. L’association KNX dispose également d’accords de partenariat avec plus de 21 000 installateurs dans 70 pays.
Architecture d'une installation
Le circuit de puissance est alimenté en 230v ou 400v / 50 Hz. Le circuit de commande est constitué par une paire torsadée (TP : Twisted Pair) ou par une liaison radio (RF : Radio Frequency) ou infra-rouge (IR : InfraRed). La transmission des données peut aussi se faire par courant porteur sur le circuit de puissance PL (Power Line).
Chaque élément connecté au bus KNX est indépendant des autres éléments. Il est capable d'envoyer un message qui sera "entendu" par les autres éléments, mais traité uniquement par l'élément concerné.
 |
Une installation peut être divisée en lignes et zones Une ligne contient un maximum de 64 participants (modules) Une zone comporte un maximum de 15 lignes Une dorsale relie un maximum de 15 zones Note : DVC = device |
La technologie KNX peut se décomposer en 2 couches principales :
-
La couche BCU (Bus Coupler Unit) : le fabricant doit fournir l'interface qui fera le lien entre les fonctions propres du produit et le système normalisé KNX. Cet élément, développé selon les normalisations en vigueur, doit passer par des centres de test et de certification avant de pouvoir porter le label KNX qui garantit la compatibilité du produit.
-
La couche KNX : système de communication normalisé, par câble ou sans fil, qui permet à tous les composants de se connecter entre eux et de se comprendre. Dans le cas d'une installation par câble, la technologie KNX utilise une paire torsadée qui peut cheminer avec les câbles « courant fort », sans aucune perturbation. On peut utiliser un câble avec des fils de 0,8 mm afin de limiter les chutes de tension en ligne.
KNX est un système à intelligence répartie. Il ne nécessite pas d'ordinateur de contrôle ou d'automate centralisateur. Chaque point communiquant connecté au bus dispose de son propre microprocesseur qui gère la communication sur le réseau et qui est capable d'émettre ou de recevoir des messages. Le bus doit être alimenté avec une tension continue nominale de 29V. La plupart des composants soutirent directement au bus, l'énergie nécessaire à leur fonctionnement. La limite inférieure de la tension d'alimentation est de 21V DC. La consommation d'un composant est, en moyenne, de l'ordre de 10 mA .
La couche BCU est la partie électronique universelle qui permet de gérer la communication sur un réseau KNX (codage et décodage des informations). Elle est dotée d'un microprocesseur et d'une mémoire servant à stocker le programme destiné au produit qui lui sera attaché (interrupteur, détecteur, sonde, etc...). Ce programme est fourni par le fabricant du produit, puisqu'il « traduit » les fonctions de son produit en messages KNX compréhensibles par tous les autres composants connectés à l'installation.
circuit d'une unité BCU |
schéma de principe |
 |
 |
schéma de principe alimentation - signaux |
|
 |
|
Paires torsadées
• TP-0 (Paire torsadée, type 0 ) à
4800 bits/s, est l'héritage de BatiBUS.
Les produits certifiés KNX destinés à ce
medium fonctionneront sur la même
ligne Bus que les produits certifiés
BatiBUS, mais ils ne pourront en aucun
cas échanger des informations entre eux.
• TP-1 (Paire torsadée, type 1 ) à
9600 bits/s, est l'héritage de EIB. Les
produits certifiés EIB et les produits
certifiés KNX, destinés à ce medium
fonctionneront et communiqueront entre
eux sur le même BUS.
Courant porteur
• PL-110 (Courant Porteur 110kHz) à 1200 bits/s, est aussi l'héritage de
EIB. Les produits certifiés EIB/PL-110
et les produits certifiés KNX destinés à
ce medium fonctionneront et communiqueront entre eux sur le même
réseau de distribution électrique.
• PL-132 (Courant Porteur, 132 kHz) à 2400 bits/s, est utilisé dans le
standard EHS. Les
produits certifiés KNX destinés à ce
medium et les produits certifiés EHS fonctionneront ensemble mais ne
communiqueront pas entre eux, sans
l'utilisation d'un adaptateur répondant à
un protocole spécifique.
Fréquence radio
RF (Fréquence
radio sur
868,3 MHz) à 38.4 kbits/s, a
été développé selon
les spécifications
du standard KNX.
Les données qui forment le « message » KNX sont transmises en mode série différentiel avec un débit de 9600 bits/s.
L'utilisation d'un câble 2 paires (2 x 2 x 0,8 mm) est préconisée.
Dans ce cas, la paire non utilisée (jaune - blanc) sert de réserve.
 |
 |
 |
• distance maximale entre 2 modules : 700 m Les résistances de terminaison ne sont pas nécessaires. |
Tous les participants du bus peuvent échanger des informations entre eux à l'aide de télégrammes, découpés en différents champs, du type :
contrôle |
adresse expéditeur |
adresse destinataire |
compteur de routage |
longueur |
données |
sécurité |
|
bits |
8 |
16 |
17 |
3 |
4 |
16 x 8 maxi |
8 |
Exemple de télégramme
-
Adresse physique : chaque participant est identifié par une adresse unique sur 16 bits, du type Numéro de Zone - Numéro de Ligne - Numéro de Participant. Le champ adresse expéditeur du télégramme est toujours une adresse physique.
-
Adresse de groupe (ou adresse logique) : une adresse de groupe est un numéro de message et peut concerner un nombre illimité de participants qui pourront réagir. Le champ adresse destinataire du télégramme est généralement une adresse de groupe.
L'adresse de groupe peut être à 2 niveaux
avec un groupe principal sur 4 bits (0 à 15) et un groupe secondaire sur 11 bits (0 à 2047)
ou à 3 niveaux
avec un groupe principal sur 4 bits (0 à 15), un groupe médian sur 3 bits (0 à 7) et un groupe secondaire sur 8 bits (0 à 255)
C'est le 17ème bit du champ destinataire qui détermine le type d'adresse:
- 0 : adresse physique
- 1 : adresse de groupe
>>> Logiciel de calcul des adresses de groupe
Le télégramme à étudier est le suivant : BC 12 0A 33 03 E1 00 81 0B CC
- BC : caractère de contrôle, émission normale, priorité basse
1 0 R 1 P P 0 0 Priorité de transmission 0 0 Priorité système 1 0 Priorité alarme 0 1 Priorité haute 1 1 Priorité basse 0 Répétition 1 Emission normale - 12 0A : adresse physique de l'expéditeur zone 1, ligne 2, participant 10
- 33 03 : adresse du destinataire (lampe L4)
le bit fort du caractère suivant (E1) est 1, donc cette adresse est une adresse de groupe
0011 0011 0000 0011 qui correspond à 6/771 sur 2 niveaux
0011 0011 0000 0011 qui correspond à 6/3/3 sur 3 niveaux
adressesur 2 niveauxsur 3 niveaux L133 006/7686/3/0L233 016/7696/3/1L333 026/7706/3/2L433 036/7716/3/3 - E1 : 1 110 0001
1 : l'adresse du destinataire est une adresse de groupe (déjà vu au dessus)
110 : compteur de routage = 6 (le compteur de routage définit le nombre maximal de réexpéditions du télégramme, en cas d'échec de transmission)
0001 : longueur de la donnée = 1, soit 2 octets - 00 81 : donnée qui correspond à l'allumage de L4
(00 80 correspond à l'extinction) - 0B : octet de sécurité calculé en parité impaire (0B donne 0000 1011)
BC 1 0 1 1 1 1 0 0 12 0 0 0 1 0 0 1 0 0A 0 0 0 0 1 0 1 0 33 0 0 1 1 0 0 1 1 03 0 0 0 0 0 0 1 1 E1 1 1 1 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 81 1 0 0 0 0 0 0 1 nombre de 1 3 1 3 3 2 1 4 4 octet de sécurité 0 0 0 0 1 0 1 1
CC : caractère d'acquittement correspondant à une réception correcte
0 0 0 0 1 1 0 0 NAK (réception incorrecte) 0C 1 1 0 0 0 0 0 0 BUSY (occupé) C0 1 1 0 0 1 1 0 0 ACK (réception correcte) CC
Le 0 logique est un signal alternatif d'amplitude 5 V, superposé au 29 V. Le 1 logique correspond à l'absence de signal.
 |
Le format de transmission est :
START (0 logique) + 8 Données + Parité Paire + STOP (1 logique) + PAUSE (2 x 1 logique)
La vitesse de transmission est 9600 bits/s
La durée d'un bit est donc de 1/9600 = 104 µs
Le standard KNX offre la possibilité à chaque constructeur de choisir entre un mode de configuration et un medium de communication pour le développement d'un produit dans un système d'application.
Le standard KNX couvre trois différents modes de configuration:
• A (Automatic Configuration)
Ce mode de configuration automatique est destiné au client utilisateur, par exemple pour les appareils ménagers, ou une extension de son installation, vendue par un revendeur spécialisé en électroménager. Les composants du "A-mode" ont un mode de configuration complètement automatique, ce qui permet d'adapter aisément une liaison de communication à un autre appareil "A-mode" du réseau existant. Chaque appareil est doté d'un réglage fixe des paramètres, et d'instructions expliquant comment communiquer avec les appareils "A-mode".
• E (Easy Configuration)
Ce mode de configuration répond aux besoins des installateurs certifiés qui ont une formation de base leur permettant de tester et de configurer rapidement l'ensemble du réseau, mais il possède des fonctions limitées par rapport au "S-mode". Les composants du "E-mode" sont pré-programmés et chargés avec une série de paramètres par défaut. Avec un simple appareil de configuration, chaque composant peut être en partie reconfiguré, ceci s'adresse principalement aux réglages des paramètres et des liaisons de communication.
• S (System Configuration)
Ce mode de configuration concerne les installateurs certifiés dans l'installation des fonctions sophistiquées. Tous les composants du "S-mode" connectés au réseau sont soutenus par le logiciel (ETS), pour le planning, la configuration et l'assemblage. Chaque composant peut être programmé avec précision, selon les besoins spécifiques de chaque installation. Le "S-mode" a le plus haut niveau de flexibilité pour les fonctionnalités et les réseaux de communication.
Le logiciel ETS couvre les produits des 3 modes.
Système Tébis (HAGER)
Les configurateurs permettent de programmer une installation, sans PC et sans logiciel ETS
Deux options sont possibles:
• installation d'un configurateur modulaire dans l'armoire de distribution (TS 100)
• utilisation du configurateur portable (TX 100) associé à un coupleur de média (TR 130B) relié au bus
configurateur portable TX 100 |
coupleur de média TR 130B |
module configurateur TS 100 |
 |
 |
 |
La programmation d'une installation se réalise avec le logiciel ETS, distribué par Konnex. Ce logiciel permet d’effectuer le projet et la programmation des participants. Il nécessite l’installation des différentes bases de données fournies par les fabricants et indispensables à la programmation.
 |
 |
 |
 |
| L'utilisation de rails DIN préfabriqués simplifie le câblage | |
Sources
• KONNEX
• HAGER
• SIEMENS
• JUNG
Plus...
• Konnex France
• Le Bus EIB/KNX
• Mise en oeuvre du Bus EIB/KNX
• Logiciel ETS
• Passerelle Internet
• Logiciel de calcul des adresses de groupe
• Diaporama de cette page - pps (620 Ko) - pdf (460 Ko)