KNX-Standard: Aufbau, Funktion und Einsatz
Der KNX-Standard beschreibt ein System zur Datenübertragung zwischen verschiedenen Sensoren und Aktoren. Die ausgetauschten Informationen nutzen dabei alle einen gemeinsamen Weg. Infrage kommt zum Beispiel ein Kabel, das durch das gesamte Gebäude führt. Über ein KNX-System können Experten Lichter, Jalousien, Belüftungs- oder Heizungsanlagen intelligent steuern. Wie das funktioniert, erklärt der folgende Beitrag.
Aufbau und Funktionsweise der KNX-Systeme
KNX ist ein System zur Datenübertragung zwischen verschiedenen Geräten. Es besteht aus zwei Netzen, wobei eines der Datenübertragung und das andere der Stromversorgung dient. Für eine Steuer- oder Regelfunktion ist jeder Verbraucher (zum Beispiel Licht, Fenster oder Heizung) über ein Stellglied in das System eingebunden. Der Aktor empfängt und interpretiert Informationen, bevor er entsprechende Handlungen ausführt. Die Daten können dabei von Sensoren (zum Beispiel Tastern, Temperaturfühlern oder Präsenzmeldern) oder einem Computer kommen. Erhält ein Aktor den Befehl, alle Lichter in einem Raum anzuschalten, leitet er den Strom zu den entsprechenden Lampen. Damit alle Informationen tatsächlich am Ort ihrer Bestimmung landen, haben die Teilnehmer eine einzigartige physikalische Adresse. Über sogenannte Gruppenadressen lassen sich mehrere Geräte aber auch gemeinsam ansteuern.
Die Datenübertragung in einem KNX-System erfolgt über ein zweiadriges Kabel (KNX TP). Dieses verbindet alle Teilnehmer zu einem gemeinsamen Netz. Die einzelnen Geräte lassen sich dabei in Reihe oder sternförmig anschließen. Damit das möglichst einfach funktioniert, ist jedes mit mehreren Anschlussklemmen ausgestattet. Da diese Lösung vor allem bei der nachträglichen Installation sehr aufwendig ist, gibt es heute Alternativen. So lassen sich die einzelnen KNX-Komponenten über das Stromnetz (Powerline oder KNX PL), eine 868 MHZ Funkverbindung (KNX-FR) oder ein Computernetzwerk (Ethernet oder KNX-IP) miteinander verbinden.
Programmierung der Hausautomation mit KNX
Zur Programmierung kommt die einheitliche Software ETS (Engineering-Tool-Software) zum Einsatz. Diese wird von der KNX Association entwickelt, wodurch das Zusammenspiel verschiedenster Komponenten möglich ist. Selbst dann, wenn diese aus separaten Gewerken oder von unterschiedlichen Herstellern stammen. Über die Software lassen sich kleine Programme schreiben, die anschließend direkt in den KNX Teilnehmern ablaufen. Diese sind dazu jeweils mit einem Microcontroller ausgestattet. Die Programmierung erfolgt über einen PC, bevor sich die Daten via USB, IP-Schnittstelle oder WiFi an die Geräte übertragen lassen.
Anwendungsbereiche in Industrie und Haushalt
Während KNX Systeme früher im Gewerbe- und Industriebereich zum Einsatz kamen, eroberten sie nun auch die Hausautomation. So ermöglicht der Standard selbst in Einfamilienhäusern die intelligente Steuerung von Beleuchtungs-, Belüftungs-, Heizungs- oder Sicherheitsanlagen. Kombinierbar sind dabei Geräte von über 300 Herstellern der verschiedensten Gewerke. Über Gateways lassen sich die Systeme außerdem mit anderen Standards wie der SPS-Steuerung verbinden.
Beispiele für die Hausautomation mit einem KNX-System
Über KNX-Systeme lassen sich die Informationen aller Gewerke gemeinsam verwenden. So können Verbraucher einfach ihre Heizung steuern oder Lichter bedarfsgerecht ein- und ausschalten. Ein einfaches Beispiel zeigt die vielfältigen Möglichkeiten: Haben Fenster einen automatischen Öffnungsmechanismus, lassen sie sich mit der Heizung, einem Luftgütefühler und der Sicherheitsanlage verbinden. Dabei öffnen sich die Fenster von allein, wenn der Luftgütefühler schlechtes Klima signalisiert. Schließen Verbraucher die Haustür ab, kann das ein Signal zum automatischen Schließen der Fenster sein. Sind die Fenster noch offen, können Heizkörperthermostate diese Information nutzen, um die Wärmeabgabe zu drosseln und keine Energie zu verschwenden.