KNX
El sistema KNX responde adecuadamente a las actuales necesidades de electrificación y automatización de edificios y
viviendas que, por otra parte, son difícilmente resueltas por los
sistemas eléctricos tradicionales.
La KNX Association fue fundada en 1999 como fusión de tres asociaciones europeas dedicadas a las aplicaciones domóticas, EIB, EHS y BatiBUS.
Su misión fue definir un nuevo estándar abierto llamado “KNX” para aplicaciones de domótica e inmótica, consolidar la marca, establecer “KNX” como un estándar europeo, fomentar las actividades formativas mediante la certificación en centros de formación y la colaboración científica con centros docentes, técnicos, Universidades, etc.
Misión cumplida, ya que KNX está aprobado como Norma Europea CENELC EN 50090 y CEN EN 13321-1, Norma Internacional ISO/IEC 14543-3 y Norma en China bajo GB/Z 20965 y sigue cumpliendo con sus misiones.
Hoy en día, KNX es una de las soluciones más comunes para su uso en sistemas domóticos medianos y grandes para hogares, oficinas y locales comerciales.
Indice de Contenidos:
- ¿Qué es el sistema KNX?
- La Instalación KNX
- Funcionamiento del Sistema KNX
- Parámetros, Objetos y Canales
- Programación de los Dispositivos
- Objetos Enlazados
- Direcciones de Grupo
- Direcciones Físicas de los Dispositivos
- ¿Cómo se Transmite la Información en KNX?
- Comunicación por Cable Trenzado
- Tipos de Red
- Topología de Red: Líneas y Áreas
- Longitudes Permitidas
- Conexión al Bus de los Dispositivos
- Unión de Cables de Bus
- Practicas con ETS 6 y Virtual KNX
- Ventajas de KNX
- Inconvenientes
- Aplicaciones de KNX
- Características del Sistema
Y en otra web tienes:
Simbología KNX
Aplicaciones de KNX
Banderas en KNX
domótico = automatización de viviendas
Inmótica = Automatización de Edificiios e industrias
Es el único sistema Standar Abierto Mundial para el Control de Casas (domótica) y Edificios (Inmótica).
¿Cómo lo hace?
La información para automatizar los procesos se intercambia entre los dispositivos mediante un bus de comunicación llamado bus KNX, que normalmente suele ser un par de cables trenzados (TP) de color rojo y negro y que trabajan a 29V de tensión en corriente contínua.
Bus = sistema para transmitir datos de un sitio o de un dispositivo a otro.
Por ejemplo, la información para que al apretar un pulsador o cuando un sensor de presencia se activa se encienda una lámpara determinada se transmite de un dispositivo a otro a través del bus, que como dijimos, en el caso de KNX suelen ser cables de TP.
En KNX los pulsadores, interruptores, sensores, etc, que llamaremos "elementos de entrada" se conectan al bus para enviar la información a través de otros dispositivos llamados "módulos de entrada".
Los elementos de salida (receptores) también se conectan al bus para recibirla información mediante los dispositivos knx llamados "actuadores de salida", aunque en este caso también deben ir conectado a la red eléctrica a 230V para su funcionamiento.
Cuando un dispositivo de entrada se activa, por ejemplo un pulsador se pulsa, manda la información al módulo de entrada, y este es el que envía la información por el bus para que lo reciban los actuadores de salida.
Esa información la reciben los actuadores de salida a través del bus y estos actuadores, en función de lo que tengan programado en su memoria, mandarán las órdenes pertinentes a los elementos de salida que tenga conectados a él.
Por ejemplo, un pulsador conectado a un módulo de entrada al pulsarlo, el módulo de entrada envía la información de encenderse una lámpara a través del bus.
Esta información la envía al actuador donde está la lámpara, y el actuador al recibirla manda que se encienda la lámpara que está conectada a la red a través del actuador.
Los módulos de entrada y los actuadores de salida será lo que programaremos para automatizar los procesos, por eso se llama la parte inteligente.
Pero todo eso lo veremos más detalladamente un poco más adelante, ahora veamos cómo se conectan físicamente tanto a la instalación eléctrica como al bus los aparatos para crear nuestra instalación en KNX.
Cualquier pulsador, interruptor, o cualquier otro elemento de entrada puede utilizarse en una instalación KNX siempre y cuando se conecta a un módulo de entrada KNX, que sería la llamada "parte inteligente", es decir donde va alojado el programa de lo que tiene que hacer cuando le llegue una señal del elemento de entrada.
Por ejemplo, un pulsador va conectado al módulo de entrada y es el módulo de entrada el que está conectado al bus de intercambio de información (fíjate en la imagen de abajo).
Cuando le llega una señal del pulsador al módulo de entrada, el programa que tengamos en el módulo de entrada, manda la información de lo que hay que hacer a través del bus.
La información que manda el actuador de entrada le llegará a un actuador de salida y el actuador de salida mandará al receptor que tenga conectado en sus terminales que haga lo programado (encenderse, apagarse, que arranque, etc).
Eso si, los receptores deberán estar conectados a través del actuador de salida pero a 230V.
Hay dispositivos KNX que tienen a la vez para conectar entradas y salidas y se llaman Actuadores o Dispositivos Multifunción.
La instalación del bus es muy sencilla, simplemete es ir uniendo todos los módulos de entrada y actuadores de salida con los 2 cables, rojo y negro, y en paralelo.
Eso si, el principio de la instalación será una fuente de alimentación que convierta los 230V en alterna que nos llegan de la red eléctrica a 29V en corriente contínua para el funcionamiento del bus.
Tanto los módulos de entrada, como los actuadores de salida suelen ir montados en una caja de distribución junto a la caja general de protección de la instalación, o un cuadro todos los dispositivos del tipo de los automatismos eléctricos.
Nota: si los cables de bus a 29V y los eléctricos a 230V están aislados, pueden ir todos por el mismo tubo o canalización, es decir juntos.
Los módulos de entrada hay veces que van independientes en cajas de registro empotradas en la pared de alguna de las habitaciones.
Estos módulos para empotrar, para poner en cajas de registro o incluso en los falsos techos suelen llamarse pastillas de entrada.
También hay otros dispositivos en los que el módulo de entrada y el elemento de entrada (pulsador, interruptor, etc) vienen en la misma caja para montar uno sobre otro.
Si te fijas en la imagen de abajo, la parte inteligente, en lugar de módulo de entrada se llama "acoplador al bus", y el elemento de entrada se llama "acoplamiento al bus".
Incluso hay acopladores al bus en los que se puede insertar diferentes dispositivos de entrada, pulsadores, sensores, etc.
La unidad de Acoplamiento al Bus se conecta (insertar) en el acoplador al bus y su acoplador al bus se conecta al bus mediante los 2 cables.
¡¡¡OJO!!! “La Unidad de acoplamiento al Bus y al Acoplador al bus deben ser siempre del mismo Fabricante para asegurar su compatibilidad”.
Veamos ahora un instalación KNX completa para el control de una lámpara desde un pulsador.
Para los esquemas es necesario conocer la simbología KNX, que puedes ver en el enlace anterior.
Y lógicamente, la instalación debe tener elementos de protección tales como magnetotérmico, diferenciales, etc.
A continuación puedes ver una instalación con elementos de protección eléctrica, con una botonera de 4 canales (pulsadores dobles) y con 4 lámparas:
En lugar de dibujar todos los cables, las instalaciones KNX suelen representarse de la siguiente forma:
Lógicamente la raya verde representa los cables del bus KNX y la roja la zona de fuerza, es decir los cables de fase, neutro y la toma de tierra.
La otra forma de unir los cables KNX es en los propios terminales que incorporan los módulos y actuadores.
En otras páginas veremos los diferentes dispositivos que podemos instalar y sus características.
Te recordamos que KNX está diseñado con normas estándar para todos los fabricantes, de esta forma distintos productos de distintas marcas son compatibles en la misma instalación, una gran ventaja a la hora de hacer y reparar las instalaciones, además de reducir los costes de la instalación.
KNX posee una amplia gama tanto de sensores como de actuadores permitiéndonos construir una red domótica bastante amplia e inclusiva y cubriendo todos los aspectos de una red domótica.
Permite rápidas y sencillas adaptaciones a nuevas aplicaciones y cambiar la forma de trabajar de los dispositivos existentes simplemente cambiando los parámetros de los dispositivos conectados en el sistema, como veremos más adelante.
Sensor (por ejemplo un pulsador) ==> Al apretarlo el módulo de entrada recoge la orden de encender y la envía por el bus al actuador de salida.
Actuador ==> enciende la lámpara (cierra el contacto al que está conectado la lámpara).
El sensor puede ser un interruptor, un pulsador, un detector de movimiento, detector de presencia, termostato, etc
El actuador de salida podríamos decir que es un dispositivo que tiene salidas (contactos) a las que se conectan los receptores finales, y estas salidas de actuador serán las que conecten o desconecten los receptores para su funcionamiento, pero siempre en función de las órdenes que le llegue desde los sensores de entrada del sistema.
Las salidas más básicas serían las del tipo relé, es decir un contacto abierto o cerrado que cambia de posición según la orden que le llegue.
Si se cierra, el receptor conectado a esa salida se energiza, por ejemplo, si es una lámpara se enciende, pero si el contacto de salida se abre, la lámpara se apaga.
Esto es lo que se llama una "salida binaria", contacto cerrado = 0, contacto abierto = 1.
Resumiendo: la información del exterior se recibe mediante los elementos de entrada, por ejemplo una pulsación de un pulsador.
Esta información la recibe el módulo de entrada al que está conectado y en función del programa almacenado en su memoria envía la información por el bus al actuador de salida.
El actuador de salida manda que se ejecute lo que tiene en su memoria en función de la información que le llega por el bus procedente del módulo de entrada.
Por ejemplo, si apretamos un pulsador (sensor), el programa que tiene el módulo de entrada al que está conectado envía la información al actuador para que se cierre un contacto que estaba abierto del actuador y al que tendremos conectado una lámpara, que lógicamente, ahora se encenderá.
La información en KNX se envía a través del bus KNX, que como ya vimos suele ser cable trenzado (TP = Par Trenzado) y a 29V de corriente contínua, aunque, como luego veremos, existen otros sistemas de conexión entre dispositivos.
Los módulos de entrada y los actuadores de salida son lo que se llaman "dispositivos KNX" ya que el resto son aparatos eléctricos normales, pulsadores, lámparas, motores, etc.
Estos dispositivos KNX son los que se programan.
Los estados básicos de un sensor y un actuador son dos, el 0 y el 1.
El sensor: 0= orden de apagar 1 = orden de encender
El módulo de entrada y/o el actuador de salida: 0 = desconectar 1 = conectar
Si estos 2 estados los tuviéramos que guardar en una memoria, necesitamos una memoria del tamaño de 1 bit (0 y 1).
Pero un dispositivo KNX tiene muchos más estados y mucha más información que un simple bit.
El mismo módulo de entrada o de salida (actuador) puede trabajar de diferentes formas cambiando su programación mediante el software de programación ETS, como más adelante veremos.
Pero para comprender cómo se programan es necesario entender varios conceptos claves.
El registro de memoria de un aparato KNX tiene las instrucciones para que funcione el aparato, el problema es que puede funcionar de diferentes formas, por lo que habrá que configurarlo (programarlo) para decirle la forma en la que quiero que trabaje.
Para programar un dispositivo tendremos que ir a sus parámetros, en función de los parámetros seleccionados, tendremos que el dispositivo nos permite hacer unas cosas u otras.
Estas “cosas” o acciones concretas que podemos hacer con el dispositivo en función de los parámetros seleccionados, son lo que llamamos “Objetos de Comunicación”.
"Los Parámetros de los dispositivos Habilitan/Deshabilitan los Objetos de Comunicación"
En definitiva, los objetos de comunicación son las diferentes acciones que podemos realizar con un dispositivo, para una configuración determinada de sus parámetros.
Por ejemplo, la orden On o Encender sería una orden que podríamos mandar por al bus desde un dispositivo KNX, por lo tanto eso sería un objeto de comunicación de ese dispositivo.
Esa orden u objeto de comunicación, se envía a través del bus mediante lo que llamamos telegramas.
El actuador de salida recibe el telegrama con el objeto de comunicación, es decir, con la información de lo que queremos que haga, y el actuador lo realiza.
Pero lo que hace el actuador de salida, la información de lo que va hacer, es también un objeto de comunicación, pero en este caso del actuador de salida.
Un típico objeto de comunicación es On/Off
Este objeto de comunicación significa que si el que lo recibe estaba en On se pasa a Off y si estaba en Off pasa a On.
En KNX este objeto de comunicación se llama "conmutación" y se puede enviar mediante una entrada binaria (0 o 1).
Imagina un módulo de entrada al que le conectamos a su entrada 1 un pulsador.
Recuerda que un módulo de entrada puede tener varias entradas.
Cuando queramos programar el dispositivo mediante el programa ETS, deberemos seleccionar en sus parámetros que queremos que la entrada 1 trabaje en modo "conmutación" y entonces aparecerá en los objetos de comunicación de la entrada 1 el objeto On/off.
También tendremos que programarlo para que al apretar el pulsador en la entrada 1 envíe la información (el objeto de comunicación) a una determinado actuador de salida.
Al llegarle al actuador de salida el objeto de comunicación y a quién va dirigido mediante un telegrama, como ya vimos, la salida también tendrá que ser una salida binaria, ya que en caso contrario no podría conmutar de off a on.
- Si la salida es 0, que lo será si la información recibida de la entrada es 0, el contacto de la salida estará abierto y lo que tengamos conectado a ese contacto estará sin funcionar.
- Si la salida es 1, que lo será cuando la información de la entrada recibida sea también 1, lo que tengamos conectado a ese contacto funcionará, ya que la salida cerrará el contacto al que está conectada la lámpara.
Pero hay dispositivos KNX que necesitan de 2 elementos de entradas para ejecutar una orden completa, por ejemplo 2 pulsadores en 2 entradas, ya que con uno solo no podrían.
Si un pulsador se utiliza para subir/bajar una persiana, o para subir/bajar la iluminación de una lámpara (dimmer), está claro que él por sí solo no lo puede hacer, si el sube la persiana, necesita otro para bajarla.
Por este motivo es muy importante entender el concepto de Canal de Comunicación (CH).
Un canal de comunicación es por donde se envía la información para el control de un dispositivo a otro.
Si una entrada binaria del módulo de entrada permite que con un solo pulsador podamos mandar la orden On y la Of, entonces esa entrada binaria es un canal, el CH1, y así lo veremos en sus parámetros.
Nota: los módulos de entrada suelen tener 2, 4, 6 o incluso más canales.
Pero ahora imagina que tenemos otro dispositivo KNX que cuando vamos a configurar sus parámetros resulta que necesitamos para apagar y encender una lámpara 2 pulsadores como mínimo, con uno se enciende y con otro se apaga.
Estos 2 pulsadores estarán conectados a 2 entradas del módulo de entradas.
En este dispositivo el canal de comunicación estará formado por 2 entradas, es decir el CH 1 estará formado por 2 entradas binarias, ya que con 1 sola no seremos capaces de enviar toda la información necesaria.
Es muy típico llamar A1 y A2 a 2 entradas binarias de un mismo canal, por ejemplo del CH1.
Podríamos decir que un canal de comunicación está formado por los elementos de entrada o salida necesarios para gobernar completamente un elemento de salida.
Lo mismo ocurre con los actuadores de salidas, hay algunos a los que se puede conectar un receptor a una sola salida, por ejemplo una lámparas, pero habrá receptores que necesiten 2 salidas, por ejemplo para subir y bajar persianas o un dimmer regulador de luz (aumentar/disminuir la luz).
Normalmente un canal de comunicación está formado por Una o Dos entradas/salidas.
Si el dispositivo tiene 2 canales, y cada canal 1 entrada o salida, entonces el canal tendrá solo las 2 entradas y/o las 2 salidas.
Si el dispositivo tiene 2 canales, y cada canal 2 entradas o salidas, entonces tendrá 4 entradas/salidas y así sucesivamente.
Un dispositivo puede tener 16 salidas binarias, pero si solo nos permite 2 salidas por canal tendrá 8 canales (CH1, CH2, CH3....).
Pero ojo incluso hay dispositivos que nos permiten configurarlo para tener canales formados por 2 entradas o salidas o por 1 sola, seremos nosotros los que lo configuraremos por medio de sus parámetros, como luego veremos.
Veamos todo esto con un ejemplo, que es como mejor se entiende.
Queremos encender y apagar una lámpara, para ello disponemos de una botonera KNX con 2 canales de comunicación y 4 pulsadores.
Botonera KNX = Botonera que tiene sus pulsadores incrustados al acoplador al bus.
En este caso, comprobamos que un pulsador solo no sería un canal de comunicación, porque para cualquiera de las acciones que puede realizar la botonera necesita mínimo 2 pulsadores para ejecutarse por completo.
Por ejemplo, para encender una lámpara se pulsa el A y para apagarla el B.
Recuerda: Realmente el pulsador A está conectado a una entrada del módulo de entrada en el que está incrustado.
Solo con el A no podríamos hacer nada, la lámpara se encendería pero ya nunca podríamos apagarla, por lo que con un solo pulsador no podemos enviar órdenes completas al sistema.
Nota: El Pulsador de la imagen podría ser de 4 canales si cada pulsador fuera independiente.
Pero recuerda que estos canales (pares de pulsadores) pueden enviar información para hacer varias cosas o acciones diferentes, según el fabricante, y estos serán los diferentes objetos de comunicación de cada canal.
Imaginemos que por el canal 1 de nuestra botonera (par de pulsadores = par de entradas del módulo de entrada) podemos realizar 3 funciones diferentes: conmutación, atenuación y persianas.
Recordar: conmutación es encender/apagar, atenuación es la función dimmer o regulador del nivel de luz y la función persianas es la que sube o baja.
Si ahora seleccionamos los parámetros del canal 1 veríamos en el programa ETS que podríamos seleccionar alguno de los 3 parámetros disponibles:
1) parámetro de función = conmutación
2) parámetro de función = atenuación o
3) parámetro de función = persianas
Pero como dijimos, en función del parámetro seleccionado del CH1 tendremos que podemos hacer unas acciones u otras con ese canal (objetos de comunicación).
En nuestro ejemplo, si seleccionamos el parámetro de conmutación tendríamos:
1) parámetro = conmutación
Objeto disponible:
Nº de objeto 0 - On/Off - 1 bit
Si elegimos este parámetro solo tenemos un objeto de comunicación para elegir, solo podemos encender y apagar, es decir conmutación.
Esta forma de trabajar del dispositivo es el Objeto de Comunicación número 0, y ocupa 1 bit.
Recuerda que un objeto de comunicación es simplemente información que enviamos al sistema para que trabaje de una forma u otra, por eso su tamaño se mide en bits.
Si en lugar del parámetro conmutación elegimos el parámetro atenuación tendremos que nos permitiría elegir 2 objetos de comunicación:
2) parámetro = atenuación
Objetos a elegir:
Nº de objeto 1 - On/Off- 1 bit
Nº de objeto 2 - Dimmer - 4 bit
Aquí ya ves que deberemos elegir entre On/ff o que funcione como Dimmer regulador del nivel de luz.
El objeto de comunicación On/Off será 0 encender 1 apagar, y tendrá un tamaño de 1 bit.
Pero el objeto de comunicación para la regulación o dimmer tiene un tamaño de 4 bits, es decir los objetos de comunicación pueden tener tamaños diferentes, y eso es importante, como más adelante veremos.
Normalmente los objetos de comunicación solo tienen o 1 bit o 4 bits.
Si elegimos el parámetro de persianas los objetos de comunicación que podemos seleccionar serían:
3) parámetro de función = persianas
Objetos a elegir:
Nº de objeto 3 - subir/bajar- 1 bit
Nº de objeto 4 - paso/detener- 1 bit
Como puedes observar objetos diferentes a los anteriores.
Para conocer los canales, los parámetros y objetos de comunicación de un dispositivo KNX es necesario consultar la documentación del dispositivo en la web del fabricante o descargarse su manual.
Programa ETS = Engineering Tool Software = ETS = Programa universalmente usado para la programación, gestión y actualización de sistemas Knx.
Más adelante tienes varias prácticas con ETS en videos en yotube para que puedas ver y comprender mucho mejor lo que explicaremos a continuación.
Lo primero es descargar el software de cada uno de los dispositivos que vamos a utilizar en nuestra instalación, a no ser que ya estén instalados en el programa.
Ahora seleccionamos el dispositivo y nos aparece la pestaña "parámetros"
En la imagen siguiente puedes ver una botonera de 8 canales en el programa ETS.
Para el canal 1 del dispositivo hemos configurado que enviaremos información para que trabaje como On/Off, pero por el canal 5 (CH5) podremos elegir entre trabajar como On/Off o como dimmer (dimming), es decir, tenemos 2 objetos de comunicación diferentes.
Ya tenemos los objetos de comunicación de la botonera que queremos utilizar preparados.
Siguiendo con nuestro ejemplo, en KNX solo con la botonera de 2 canales anterior no podemos hacer nuestra instalación, necesitamos un actuador de salida al que le llegue la información de nuestro canal 1 del dispositivo de pulsadores, y que el actuador encienda o apague la lámpara que estará conectada a su salida.
Imaginemos que nuestro actuador es un actuador con una sola salida, y con 2 posibles estados (abierto y cerrado).
Según esto, el actuador para nuestro ejemplo también tendrá un solo canal por donde recibir la información, el CH1, pero en este caso del actuador.
Pero el canal puede tener almacenada la información para que la salida pueda utilizarse como un simple contacto abierto/cerrado, en este caso con 1 bit de tamaño, o para que la salida pueda utilizarse para sacar la información recibida de un regulador (dimmer), en este caso tendrá un tamaño de 4 bits.
Tendremos que configurar nuestro canal de salida en parámetros, igual que hicimos con los pulsadores de entrada, para utilizar nuestro objeto de comunicación del actuador de salida como On/Off.
Ya tenemos el objeto de comunicación On/off de la botonera de pulsadores de entrada y el objeto de comunicación On/Off del actuador de salida.
Ahora tenemos que Enlazarlos o Vincularlos para que se comuniquen y sepan que el CH1 de los pulsadores de entrada manda las órdenes al CH1 del actuador de salida.
Un poquito más adelante veremos cómo se vinculan los objetos de comunicación, ahora es importante entender solo el proceso.
Por el CH1 del pulsador viajará la información (On/off) hasta el CH1 del actuador y por fin se encenderá la lámpara.
En definitiva le estamos diciendo al sistema KNX:
Oye mira, cuando yo pulse el pulsador A, manda desde el módulo de entrada la orden de cerrar el contacto del actuador al que está conectado la lámpara y se encienda, y cuando pulse el B que se abra y apague la lámpara.
Esta información saldrá por el canal 1 del módulo de entrada y le llegará al canal 1 del actuador.
El bus de comunicación será el par de cables trenzado y los dispositivos se conectarán a 29V mediante este bus.
Pero OJO a la salida del actuador conectamos una lámpara a 230V, que es su tensión de funcionamiento siendo dos instalaciones diferentes.
Los parámetros configurables de los canales de un dispositivo dependen de cada aparato y del fabricante y pueden ser muchos y de muy diferentes formas de configurarlos.
Esa es la mayor dificultad de KNX, que cada aparato tiene distintos parámetros configurables y es imposible conocerlos todos, eso sí, suelen venir explicados en la web del fabricante.
¡¡¡OJO!!! Apagar y/o encender una lámpara, conexión On/Off se llama “Conmutación”, no confundir con la conmutada.
Hay una configuración llamada Easy Mode que es la alternativa a la configuración System Mode con el ETS que hemos visto anteriormente.
Con Easy Mode no se requiere ETS, por lo que los dispositivos KNX E-Mode se pueden configurar sin necesidad de un ordenador y de forma individual, pero con funciones muy limitadas y con muy poco uso, por lo que aqui no lo veremos.
Además es un sistema para técnicos poco cualificados y mucho peor que el sistema system mode con el ETS.
Resulta que la información de salida por CH1 del sensor tiene un tamaño de 4 bits, pero por el CH 1 del actuador solo se puede recibir información del tamaño de 1 bit, por lo que no podemos enlazarlos.
¡¡¡Sólo pueden enlazarse o vincularse objetos de comunicación que tengan el mismo tamaño!!!
Hay aparatos que tienen un objeto de comunicación que ocupa un 1 bit (conmutación apagar/encender), o de 4 bit (dimmers) pudiendo tener objetos de comunicación de hasta un máximo de 14bits.
Ya sabemos lo que podemos y lo que no podemos enlazar.
Pero……¿Cómo Enlazamos los Objetos de Comunicación?
Por medio de las direcciones de grupo se lleva a cabo la comunicación entre aparatos en KNX.
Dos objetos de comunicación que tengan la misma dirección de grupo significa que están vinculados y que se comunican entre si, por ejemplo el objeto ON/OFF de nuestra módulo de entrada y el ON(OFF del actuador de salida que enciende la lámpara del ejemplo.
Puede haber más entradas o más actuadores en la instalación, pero hay dos objetos de comunicación, uno de la botonera del CH1 y otro del CH1 del actuador que encienden y apagan la lámpara, porque están vinculados, es decir, tienen la misma dirección de grupo.
“Una dirección de grupo es una carpeta donde están metidas los vínculos entre objetos de comunicación de los diferentes dispositivos KNX de una instalación”
“Dentro de una dirección de grupo debe haber al menos un objeto de comunicación de una entrada y un objeto de comunicación de un actuador (salida)”
Cuando una entrada manda una orden por el bus, en KNX esta información se envía en lo que se llama telegramas, y será dentro de estos telegramas donde vayan escritos los vínculos entre objetos de comunicación, mejor dicho las direcciones de grupo y los objetos de comunicación propiamente dichos.
Todos los dispositivos de bus "escuchan" todos los telegramas, leen su dirección de grupo y así comprueban si el telegrama va dirigido a ellos o no.
Por supuesto todos los objetos de comunicación de una dirección de grupo deben tener objetos de comunicación del mismo tamaño, como ya vimos anteriormente.
Los telegramas pueden transmitir, incluso modificar o cambiar su información mediante sus banderas, pero esto es algo bastante mas complejo y no nos interesa ahora.
Si quieres saber más visita: Las Banderas en KNX.
Ahora lo importante es....
¿Cómo se crean y Asignan las Direcciones de Grupo?
Se crearán mediante el programa ETS.
Cuando la dirección de grupo se crea en el ETS, puede seleccionarse una estructura de “2-niveles” (grupo principal/subgrupo) o de “3-niveles” (grupo principal/grupo intermedio/subgrupo), siendo esta última la más utilizada.
El encargado de diseñar el proyecto en el ETS es el encargado de crear las direcciones de grupo (carpetas) como mejor le parezca.
Por ejemplo, en el siguiente esquema:
Grupo Principal= Habitación 1
Grupo Intermedio= Alumbrado, calefacción, aire acondicionado, clima, etc
Subgrupo= lo que van a realizar los aparatos que estén dentro de este grupo de comunicación, por ejemplo Lámpara 1 On/off, Lámpara 2 Dimmer, etc
En el ejemplo de más abajo On/off para el Alumbrado, la Fuerza y el Clima, pero podría ser conmutar lámpara cocina, conmutar luz ventana dormitorio, conmutar techo salón, regular techo salón….
Recuerda: conmutar = encender/apagar (On/off)
Una vez hecho el esquema de las direcciones de grupo, es decir las carpetas, tendremos que seleccionar los objetos de comunicación de cada dispositivo que queremos vincular y arrastrarlos a la misma carpeta de su dirección de grupo.
De esta forma quedan vinculados.
De todas formas en las prácticas explicadas en videos más adelante puedes ver todo esto mucho mejor.
Ahora veamos un ejemplo de cómo trabaja KNX con las direcciones de grupo:
El pulsador T1 debe accionar las luminarias L11, L12 y L13 y el T2 las luminarias L21, L22 y L23.
T1, L11, L12 y L13 deben de estar en la misma dirección de grupo.
En el ejemplo hemos puesto una dirección de grupo de solo 2 números, la 1/1.
T2, L21, L22 y L23 también tienen que tener la misma dirección de grupo, en este caso 1/2.
La topología de la instalación y las direcciones de grupo y subgrupo serán las mostradas en la figura:
Ahora imagina que un sensor de luminosidad S1 debe accionar, adicionalmente, las luminarias cercanas a las ventanas, que son la L11 y la L21.
Asignaremos al pulsador T1 y a sus correspondientes luminarias la dirección 1/1; al pulsador T2 y a las suyas, la dirección 1 /2 y al sensor S1 y las suyas la dirección 1/11.
De esta forma, la tabla de distribución de direcciones de grupo queda como sigue:
Al accionar el pulsador T1 se genera un telegrama con la dirección del grupo 1/1
En realidad todos los componentes lo escuchan, pero sólo aquellos que tienen esa misma dirección de grupo (las luminarias L11, L12 y L13) cumplen la orden.
- Los sensores pueden enviar (tener) sólo a una dirección de grupo (la que ellos tienen asignada)
- Los actuadores pueden tener varias direcciones de grupo diferentes, ya que pueden recibir órdenes de varios sensores diferentes.
Con las prácticas que veremos en los videos de youtube del canal Aretecnologia, podrás entender todo esto mucho mejor.
Consta de 3 números haciendo referencia al área, línea y número de componentes en dicho orden.
Las direcciones físicas de los dispositivos KNX de nuestra instalación también se asignan con el programa ETS.
Ahora ya tenemos las instrucciones en nuestros objetos de comunicación, tenemos asignado quien manda y a donde se mandan pero...
- Por medio de la red eléctrica (power line)
- Por radiofrecuencia
- Por IP (Ethernet)
- Por cable de bus o par trenzado (PT), que es la más conocida y utilizada.
Nota: es posible combinar 2 medios diferentes en una misma instalación mediante “Acopladores de medios KNX”·
La línea PT (línea de par trenzado) es la más utilizada y la que estudiaremos ahora.
Por el mismo cable se transmite:
-La información en corriente alterna en onda senoidal y
-La tensión de alimentación para los distintos componentes, en corriente continua a 29V.
Transmitir información y alimentación por el mismo cable no es problema porque está preparado para eso.
Además al llegar la información al componente, este es perfectamente capaz de separar ambas señales.
El cable mas utilizado dispone de un Par de cables rojo y negro y un Par de conductores de reserva amarillo y blanco:
Rojo: positivo.
Negro: negativo.
Amarillo: positivo (reserva)
Blanco: negativo (reserva)
El más utilizado es el cable jy st y 2x2x0 8 para interior.
Todas las líneas del bus deberán estar correctamente marcadas e identificadas.
La más utilizada es la de Línea:
En KNX tenemos, de menor a mayor Líneas, Áreas y Línea de áreas.
La línea es la unidad mínima de instalación.
Una línea NO puede tener más de 1.000 metros de cable bus (par trenzado) y podemos conectar hasta 64 dispositivos siempre y cuando se cumplan los requerimientos energéticos de su fuente de alimentación.
Si se desean conectar más componentes al bus, se habrá de instalar una nueva línea, que se acoplará, junto con la primera, a una línea principal mediante acopladores de línea.
Sin embargo, es necesario indicar que cada línea deberá poseer su propia fuente de alimentación.
¡¡¡OJO!!! si solo hay una línea no hace falta acoplador de línea.
AL 01, AL 14 y AL 15 son los acopladores de línea, que luego veremos con más detalle.
Se pueden acoplar hasta 15 líneas en la línea principal, constituyendo un área.
De este modo, en un área se pueden conectar hasta 960 dispositivos.
Si se va a utilizar más de un área todas ellas pueden conectarse en una línea de áreas o “backbone” por medio de “acopladores de área”.
A esta estructura se le denomina línea de áreas, con un máximo de 15 áreas en una línea de área.
Podríamos conectar en una red hasta 58.000 dispositivos.
- La distancia máxima entre dos aparatos de una misma línea no superará los 700m.
- La distancia máxima entre la fuente de alimentación con bobina y un aparato no superara los 350m.
- La distancia entre dos fuentes de alimentación con bobina en una misma línea no podrá ser menor a 200m.
Ya tenemos nuestra red, ahora veamos cómo podemos conectar los dispositivos a ella.
Otra de las ventajas que vamos a destacar es que podemos configurar mediante un software único, llamado ETS, todos los elementos (independientemente del modelo y fabricante) y, con dicho software realizaremos tanto el diseño y programación del proyecto como la puesta en marcha, como el mantenimiento y el diagnóstico de la instalación.
Además:
Gran flexibilidad, tanto en tamaño de la vivienda (es apto tanto para grandes edificaciones como para pequeñas viviendas) como en ampliaciones que permite el sistema (gran ventaja en edificios funcionales, donde las necesidades y requerimientos cambian constantemente.
Posibilidad de usar dispositivos de distintos fabricantes.
En el sistema KNX, el bus va paralelo a la red eléctrica, de esta forma se consigue:
Reducir el riesgo de incendio en la vivienda.
Reducir el coste de la instalación cuando el bus y la línea se lanzan a la vez.
Facilita una posible ampliación del sistema.
Permite una mayor tasa de transmisión al tener un bus específico para transmitir los datos.
Será especialmente interesante para edificios de nueva construcción, ya que el costo que supone el lanzar un cableado específico es sobrepasado con creces por las ventajas que posibilita el tener un bus dedicado.
Es menos sensible a las perturbaciones que se puedan producir en la red por efecto electromagnético.
Intercomunicación con otros sistemas de gestión de edificios.
Conexión a ordenadores para planificación y mantenimiento, así, como con redes de telecomunicación.
Facilidad para la planificación de las áreas de gestión del edificio, control, medidas de seguridad y sistemas de alarma.
Fíjate en la imagen siguiente y lo versátil que es el sistema KNX, podemos encender y apagar 3 lámparas con el mismo canal pero de formas diferentes.
Además de un elevado precio los elementos de control necesitan de elementos adicionales para comunicarse con el sistema.
El coste de los dispositivos también es alto, debido a que todos ellos tienen incorporados funcionalidades para hacer de éste un sistema distribuido.
- Control de la iluminación normal y mediante la regulación del nivel de luz (dimmer)
- Control de Persianas y Toldos.
- Control de la calefacción y climatización.
- Sistemas de Alarma: de Intrusos (sirena, aviso a central, simulación de presencia), Técnicas o de EMG (agua, gas, humos, incendios...), de Socorro (asistencial, médica)
- Comunicación con el sistema desde corta y larga distancia
- Control de la gestión de las energías, el agua y los riegos.
Para saber más visita: Aplicaciones de KNX
- A diferencia de los protocolos que solo admite un fabricante, KNX es un estándar mundial abierto con más de 300 fabricantes diferentes que producen productos que interactúan y funcionan juntos sin problemas.
- Existen pasarelas (Gateway) para la interconexión y comunicación con otros sistemas domóticos.
- Está avalado por los más importantes Organismos Internacionales, por ejemplo por IEC e ISO.
- Una única herramienta de software (Engineering Tool Software, abreviado como ETS) para planificar, desarrollar e implementar un proyecto.
- Es un sistema personalizable y escalable en cualquier instalación, vivienda o edificio.
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La KNX Association fue fundada en 1999 como fusión de tres asociaciones europeas dedicadas a las aplicaciones domóticas, EIB, EHS y BatiBUS.
Su misión fue definir un nuevo estándar abierto llamado “KNX” para aplicaciones de domótica e inmótica, consolidar la marca, establecer “KNX” como un estándar europeo, fomentar las actividades formativas mediante la certificación en centros de formación y la colaboración científica con centros docentes, técnicos, Universidades, etc.
Misión cumplida, ya que KNX está aprobado como Norma Europea CENELC EN 50090 y CEN EN 13321-1, Norma Internacional ISO/IEC 14543-3 y Norma en China bajo GB/Z 20965 y sigue cumpliendo con sus misiones.
Hoy en día, KNX es una de las soluciones más comunes para su uso en sistemas domóticos medianos y grandes para hogares, oficinas y locales comerciales.
Indice de Contenidos:
- ¿Qué es el sistema KNX?
- La Instalación KNX
- Funcionamiento del Sistema KNX
- Parámetros, Objetos y Canales
- Programación de los Dispositivos
- Objetos Enlazados
- Direcciones de Grupo
- Direcciones Físicas de los Dispositivos
- ¿Cómo se Transmite la Información en KNX?
- Comunicación por Cable Trenzado
- Tipos de Red
- Topología de Red: Líneas y Áreas
- Longitudes Permitidas
- Conexión al Bus de los Dispositivos
- Unión de Cables de Bus
- Practicas con ETS 6 y Virtual KNX
- Ventajas de KNX
- Inconvenientes
- Aplicaciones de KNX
- Características del Sistema
Y en otra web tienes:
Simbología KNX
Aplicaciones de KNX
Banderas en KNX
¿Qué es el Sistema KNX?
El sistema KNX es un sistema para realizar instalaciones eléctricas domóticas e inmóticas, es decir, que tienen sus procesos automatizados y controlados.domótico = automatización de viviendas
Inmótica = Automatización de Edificiios e industrias
Es el único sistema Standar Abierto Mundial para el Control de Casas (domótica) y Edificios (Inmótica).
¿Cómo lo hace?
La información para automatizar los procesos se intercambia entre los dispositivos mediante un bus de comunicación llamado bus KNX, que normalmente suele ser un par de cables trenzados (TP) de color rojo y negro y que trabajan a 29V de tensión en corriente contínua.
Bus = sistema para transmitir datos de un sitio o de un dispositivo a otro.
Por ejemplo, la información para que al apretar un pulsador o cuando un sensor de presencia se activa se encienda una lámpara determinada se transmite de un dispositivo a otro a través del bus, que como dijimos, en el caso de KNX suelen ser cables de TP.
En KNX los pulsadores, interruptores, sensores, etc, que llamaremos "elementos de entrada" se conectan al bus para enviar la información a través de otros dispositivos llamados "módulos de entrada".
Los elementos de salida (receptores) también se conectan al bus para recibirla información mediante los dispositivos knx llamados "actuadores de salida", aunque en este caso también deben ir conectado a la red eléctrica a 230V para su funcionamiento.
Cuando un dispositivo de entrada se activa, por ejemplo un pulsador se pulsa, manda la información al módulo de entrada, y este es el que envía la información por el bus para que lo reciban los actuadores de salida.
Esa información la reciben los actuadores de salida a través del bus y estos actuadores, en función de lo que tengan programado en su memoria, mandarán las órdenes pertinentes a los elementos de salida que tenga conectados a él.
Por ejemplo, un pulsador conectado a un módulo de entrada al pulsarlo, el módulo de entrada envía la información de encenderse una lámpara a través del bus.
Esta información la envía al actuador donde está la lámpara, y el actuador al recibirla manda que se encienda la lámpara que está conectada a la red a través del actuador.
Los módulos de entrada y los actuadores de salida será lo que programaremos para automatizar los procesos, por eso se llama la parte inteligente.
Pero todo eso lo veremos más detalladamente un poco más adelante, ahora veamos cómo se conectan físicamente tanto a la instalación eléctrica como al bus los aparatos para crear nuestra instalación en KNX.
La Instalación KNX
Tanto los módulos de entradas, como los actuadores de salida se conectan al bus mediante sus propios terminales de conexión al bus.Cualquier pulsador, interruptor, o cualquier otro elemento de entrada puede utilizarse en una instalación KNX siempre y cuando se conecta a un módulo de entrada KNX, que sería la llamada "parte inteligente", es decir donde va alojado el programa de lo que tiene que hacer cuando le llegue una señal del elemento de entrada.
Por ejemplo, un pulsador va conectado al módulo de entrada y es el módulo de entrada el que está conectado al bus de intercambio de información (fíjate en la imagen de abajo).
Cuando le llega una señal del pulsador al módulo de entrada, el programa que tengamos en el módulo de entrada, manda la información de lo que hay que hacer a través del bus.
La información que manda el actuador de entrada le llegará a un actuador de salida y el actuador de salida mandará al receptor que tenga conectado en sus terminales que haga lo programado (encenderse, apagarse, que arranque, etc).
Eso si, los receptores deberán estar conectados a través del actuador de salida pero a 230V.
Hay dispositivos KNX que tienen a la vez para conectar entradas y salidas y se llaman Actuadores o Dispositivos Multifunción.
La instalación del bus es muy sencilla, simplemete es ir uniendo todos los módulos de entrada y actuadores de salida con los 2 cables, rojo y negro, y en paralelo.
Eso si, el principio de la instalación será una fuente de alimentación que convierta los 230V en alterna que nos llegan de la red eléctrica a 29V en corriente contínua para el funcionamiento del bus.
Tanto los módulos de entrada, como los actuadores de salida suelen ir montados en una caja de distribución junto a la caja general de protección de la instalación, o un cuadro todos los dispositivos del tipo de los automatismos eléctricos.
Nota: si los cables de bus a 29V y los eléctricos a 230V están aislados, pueden ir todos por el mismo tubo o canalización, es decir juntos.
Los módulos de entrada hay veces que van independientes en cajas de registro empotradas en la pared de alguna de las habitaciones.
Estos módulos para empotrar, para poner en cajas de registro o incluso en los falsos techos suelen llamarse pastillas de entrada.
También hay otros dispositivos en los que el módulo de entrada y el elemento de entrada (pulsador, interruptor, etc) vienen en la misma caja para montar uno sobre otro.
Si te fijas en la imagen de abajo, la parte inteligente, en lugar de módulo de entrada se llama "acoplador al bus", y el elemento de entrada se llama "acoplamiento al bus".
Incluso hay acopladores al bus en los que se puede insertar diferentes dispositivos de entrada, pulsadores, sensores, etc.
La unidad de Acoplamiento al Bus se conecta (insertar) en el acoplador al bus y su acoplador al bus se conecta al bus mediante los 2 cables.
¡¡¡OJO!!! “La Unidad de acoplamiento al Bus y al Acoplador al bus deben ser siempre del mismo Fabricante para asegurar su compatibilidad”.
Veamos ahora un instalación KNX completa para el control de una lámpara desde un pulsador.
Para los esquemas es necesario conocer la simbología KNX, que puedes ver en el enlace anterior.
Y lógicamente, la instalación debe tener elementos de protección tales como magnetotérmico, diferenciales, etc.
A continuación puedes ver una instalación con elementos de protección eléctrica, con una botonera de 4 canales (pulsadores dobles) y con 4 lámparas:
En lugar de dibujar todos los cables, las instalaciones KNX suelen representarse de la siguiente forma:
Lógicamente la raya verde representa los cables del bus KNX y la roja la zona de fuerza, es decir los cables de fase, neutro y la toma de tierra.
Unión de Cables de Bus
Se pueden unir cables de Bus de forma independiente en cajas de registros pero solo mediante terminales de conexión KNX.La otra forma de unir los cables KNX es en los propios terminales que incorporan los módulos y actuadores.
En otras páginas veremos los diferentes dispositivos que podemos instalar y sus características.
Te recordamos que KNX está diseñado con normas estándar para todos los fabricantes, de esta forma distintos productos de distintas marcas son compatibles en la misma instalación, una gran ventaja a la hora de hacer y reparar las instalaciones, además de reducir los costes de la instalación.
KNX posee una amplia gama tanto de sensores como de actuadores permitiéndonos construir una red domótica bastante amplia e inclusiva y cubriendo todos los aspectos de una red domótica.
Permite rápidas y sencillas adaptaciones a nuevas aplicaciones y cambiar la forma de trabajar de los dispositivos existentes simplemente cambiando los parámetros de los dispositivos conectados en el sistema, como veremos más adelante.
Funcionamiento del Sistema KNX
En cualquier instalación KNX necesitamos como mínimo un sensor de entrada, que recoja la información del exterior y de la orden de conectar o desconectar algo a través de un módulo de entrada, y un actuador de salida al que le llegue esa orden y conecte y/o desconecte las cargas o receptores que tenga conectados a él, por ejemplo, una lámpara.Sensor (por ejemplo un pulsador) ==> Al apretarlo el módulo de entrada recoge la orden de encender y la envía por el bus al actuador de salida.
Actuador ==> enciende la lámpara (cierra el contacto al que está conectado la lámpara).
El sensor puede ser un interruptor, un pulsador, un detector de movimiento, detector de presencia, termostato, etc
El actuador de salida podríamos decir que es un dispositivo que tiene salidas (contactos) a las que se conectan los receptores finales, y estas salidas de actuador serán las que conecten o desconecten los receptores para su funcionamiento, pero siempre en función de las órdenes que le llegue desde los sensores de entrada del sistema.
Las salidas más básicas serían las del tipo relé, es decir un contacto abierto o cerrado que cambia de posición según la orden que le llegue.
Si se cierra, el receptor conectado a esa salida se energiza, por ejemplo, si es una lámpara se enciende, pero si el contacto de salida se abre, la lámpara se apaga.
Esto es lo que se llama una "salida binaria", contacto cerrado = 0, contacto abierto = 1.
Resumiendo: la información del exterior se recibe mediante los elementos de entrada, por ejemplo una pulsación de un pulsador.
Esta información la recibe el módulo de entrada al que está conectado y en función del programa almacenado en su memoria envía la información por el bus al actuador de salida.
El actuador de salida manda que se ejecute lo que tiene en su memoria en función de la información que le llega por el bus procedente del módulo de entrada.
Por ejemplo, si apretamos un pulsador (sensor), el programa que tiene el módulo de entrada al que está conectado envía la información al actuador para que se cierre un contacto que estaba abierto del actuador y al que tendremos conectado una lámpara, que lógicamente, ahora se encenderá.
La información en KNX se envía a través del bus KNX, que como ya vimos suele ser cable trenzado (TP = Par Trenzado) y a 29V de corriente contínua, aunque, como luego veremos, existen otros sistemas de conexión entre dispositivos.
Los módulos de entrada y los actuadores de salida son lo que se llaman "dispositivos KNX" ya que el resto son aparatos eléctricos normales, pulsadores, lámparas, motores, etc.
Estos dispositivos KNX son los que se programan.
Los estados básicos de un sensor y un actuador son dos, el 0 y el 1.
El sensor: 0= orden de apagar 1 = orden de encender
El módulo de entrada y/o el actuador de salida: 0 = desconectar 1 = conectar
Si estos 2 estados los tuviéramos que guardar en una memoria, necesitamos una memoria del tamaño de 1 bit (0 y 1).
Pero un dispositivo KNX tiene muchos más estados y mucha más información que un simple bit.
El mismo módulo de entrada o de salida (actuador) puede trabajar de diferentes formas cambiando su programación mediante el software de programación ETS, como más adelante veremos.
Pero para comprender cómo se programan es necesario entender varios conceptos claves.
Parámetros, Objetos de Comunicación y Canales
Todos los posibles estados o “todo lo que puede hacer un dispositivo KNX” se encuentran almacenado en su propia memoria llamada "Registro de Memoria", ya que como vimos anteriormente, son dispositivos independientes.El registro de memoria de un aparato KNX tiene las instrucciones para que funcione el aparato, el problema es que puede funcionar de diferentes formas, por lo que habrá que configurarlo (programarlo) para decirle la forma en la que quiero que trabaje.
Para programar un dispositivo tendremos que ir a sus parámetros, en función de los parámetros seleccionados, tendremos que el dispositivo nos permite hacer unas cosas u otras.
Estas “cosas” o acciones concretas que podemos hacer con el dispositivo en función de los parámetros seleccionados, son lo que llamamos “Objetos de Comunicación”.
"Los Parámetros de los dispositivos Habilitan/Deshabilitan los Objetos de Comunicación"
En definitiva, los objetos de comunicación son las diferentes acciones que podemos realizar con un dispositivo, para una configuración determinada de sus parámetros.
Por ejemplo, la orden On o Encender sería una orden que podríamos mandar por al bus desde un dispositivo KNX, por lo tanto eso sería un objeto de comunicación de ese dispositivo.
Esa orden u objeto de comunicación, se envía a través del bus mediante lo que llamamos telegramas.
El actuador de salida recibe el telegrama con el objeto de comunicación, es decir, con la información de lo que queremos que haga, y el actuador lo realiza.
Pero lo que hace el actuador de salida, la información de lo que va hacer, es también un objeto de comunicación, pero en este caso del actuador de salida.
Un típico objeto de comunicación es On/Off
Este objeto de comunicación significa que si el que lo recibe estaba en On se pasa a Off y si estaba en Off pasa a On.
En KNX este objeto de comunicación se llama "conmutación" y se puede enviar mediante una entrada binaria (0 o 1).
Imagina un módulo de entrada al que le conectamos a su entrada 1 un pulsador.
Recuerda que un módulo de entrada puede tener varias entradas.
Cuando queramos programar el dispositivo mediante el programa ETS, deberemos seleccionar en sus parámetros que queremos que la entrada 1 trabaje en modo "conmutación" y entonces aparecerá en los objetos de comunicación de la entrada 1 el objeto On/off.
También tendremos que programarlo para que al apretar el pulsador en la entrada 1 envíe la información (el objeto de comunicación) a una determinado actuador de salida.
Al llegarle al actuador de salida el objeto de comunicación y a quién va dirigido mediante un telegrama, como ya vimos, la salida también tendrá que ser una salida binaria, ya que en caso contrario no podría conmutar de off a on.
- Si la salida es 0, que lo será si la información recibida de la entrada es 0, el contacto de la salida estará abierto y lo que tengamos conectado a ese contacto estará sin funcionar.
- Si la salida es 1, que lo será cuando la información de la entrada recibida sea también 1, lo que tengamos conectado a ese contacto funcionará, ya que la salida cerrará el contacto al que está conectada la lámpara.
Pero hay dispositivos KNX que necesitan de 2 elementos de entradas para ejecutar una orden completa, por ejemplo 2 pulsadores en 2 entradas, ya que con uno solo no podrían.
Si un pulsador se utiliza para subir/bajar una persiana, o para subir/bajar la iluminación de una lámpara (dimmer), está claro que él por sí solo no lo puede hacer, si el sube la persiana, necesita otro para bajarla.
Por este motivo es muy importante entender el concepto de Canal de Comunicación (CH).
Un canal de comunicación es por donde se envía la información para el control de un dispositivo a otro.
Si una entrada binaria del módulo de entrada permite que con un solo pulsador podamos mandar la orden On y la Of, entonces esa entrada binaria es un canal, el CH1, y así lo veremos en sus parámetros.
Nota: los módulos de entrada suelen tener 2, 4, 6 o incluso más canales.
Pero ahora imagina que tenemos otro dispositivo KNX que cuando vamos a configurar sus parámetros resulta que necesitamos para apagar y encender una lámpara 2 pulsadores como mínimo, con uno se enciende y con otro se apaga.
Estos 2 pulsadores estarán conectados a 2 entradas del módulo de entradas.
En este dispositivo el canal de comunicación estará formado por 2 entradas, es decir el CH 1 estará formado por 2 entradas binarias, ya que con 1 sola no seremos capaces de enviar toda la información necesaria.
Es muy típico llamar A1 y A2 a 2 entradas binarias de un mismo canal, por ejemplo del CH1.
Podríamos decir que un canal de comunicación está formado por los elementos de entrada o salida necesarios para gobernar completamente un elemento de salida.
Lo mismo ocurre con los actuadores de salidas, hay algunos a los que se puede conectar un receptor a una sola salida, por ejemplo una lámparas, pero habrá receptores que necesiten 2 salidas, por ejemplo para subir y bajar persianas o un dimmer regulador de luz (aumentar/disminuir la luz).
Normalmente un canal de comunicación está formado por Una o Dos entradas/salidas.
Si el dispositivo tiene 2 canales, y cada canal 1 entrada o salida, entonces el canal tendrá solo las 2 entradas y/o las 2 salidas.
Si el dispositivo tiene 2 canales, y cada canal 2 entradas o salidas, entonces tendrá 4 entradas/salidas y así sucesivamente.
Un dispositivo puede tener 16 salidas binarias, pero si solo nos permite 2 salidas por canal tendrá 8 canales (CH1, CH2, CH3....).
Pero ojo incluso hay dispositivos que nos permiten configurarlo para tener canales formados por 2 entradas o salidas o por 1 sola, seremos nosotros los que lo configuraremos por medio de sus parámetros, como luego veremos.
Veamos todo esto con un ejemplo, que es como mejor se entiende.
Queremos encender y apagar una lámpara, para ello disponemos de una botonera KNX con 2 canales de comunicación y 4 pulsadores.
Botonera KNX = Botonera que tiene sus pulsadores incrustados al acoplador al bus.
En este caso, comprobamos que un pulsador solo no sería un canal de comunicación, porque para cualquiera de las acciones que puede realizar la botonera necesita mínimo 2 pulsadores para ejecutarse por completo.
Por ejemplo, para encender una lámpara se pulsa el A y para apagarla el B.
Recuerda: Realmente el pulsador A está conectado a una entrada del módulo de entrada en el que está incrustado.
Solo con el A no podríamos hacer nada, la lámpara se encendería pero ya nunca podríamos apagarla, por lo que con un solo pulsador no podemos enviar órdenes completas al sistema.
Nota: El Pulsador de la imagen podría ser de 4 canales si cada pulsador fuera independiente.
Pero recuerda que estos canales (pares de pulsadores) pueden enviar información para hacer varias cosas o acciones diferentes, según el fabricante, y estos serán los diferentes objetos de comunicación de cada canal.
Imaginemos que por el canal 1 de nuestra botonera (par de pulsadores = par de entradas del módulo de entrada) podemos realizar 3 funciones diferentes: conmutación, atenuación y persianas.
Recordar: conmutación es encender/apagar, atenuación es la función dimmer o regulador del nivel de luz y la función persianas es la que sube o baja.
Si ahora seleccionamos los parámetros del canal 1 veríamos en el programa ETS que podríamos seleccionar alguno de los 3 parámetros disponibles:
1) parámetro de función = conmutación
2) parámetro de función = atenuación o
3) parámetro de función = persianas
Pero como dijimos, en función del parámetro seleccionado del CH1 tendremos que podemos hacer unas acciones u otras con ese canal (objetos de comunicación).
En nuestro ejemplo, si seleccionamos el parámetro de conmutación tendríamos:
1) parámetro = conmutación
Objeto disponible:
Nº de objeto 0 - On/Off - 1 bit
Si elegimos este parámetro solo tenemos un objeto de comunicación para elegir, solo podemos encender y apagar, es decir conmutación.
Esta forma de trabajar del dispositivo es el Objeto de Comunicación número 0, y ocupa 1 bit.
Recuerda que un objeto de comunicación es simplemente información que enviamos al sistema para que trabaje de una forma u otra, por eso su tamaño se mide en bits.
Si en lugar del parámetro conmutación elegimos el parámetro atenuación tendremos que nos permitiría elegir 2 objetos de comunicación:
2) parámetro = atenuación
Objetos a elegir:
Nº de objeto 1 - On/Off- 1 bit
Nº de objeto 2 - Dimmer - 4 bit
Aquí ya ves que deberemos elegir entre On/ff o que funcione como Dimmer regulador del nivel de luz.
El objeto de comunicación On/Off será 0 encender 1 apagar, y tendrá un tamaño de 1 bit.
Pero el objeto de comunicación para la regulación o dimmer tiene un tamaño de 4 bits, es decir los objetos de comunicación pueden tener tamaños diferentes, y eso es importante, como más adelante veremos.
Normalmente los objetos de comunicación solo tienen o 1 bit o 4 bits.
Si elegimos el parámetro de persianas los objetos de comunicación que podemos seleccionar serían:
3) parámetro de función = persianas
Objetos a elegir:
Nº de objeto 3 - subir/bajar- 1 bit
Nº de objeto 4 - paso/detener- 1 bit
Como puedes observar objetos diferentes a los anteriores.
Para conocer los canales, los parámetros y objetos de comunicación de un dispositivo KNX es necesario consultar la documentación del dispositivo en la web del fabricante o descargarse su manual.
Programación de los Dispositivos en KNX
La selección, configuración y programación de todos los dispositivos de un sistema KNX se hace mediante un software llamado ETS.Programa ETS = Engineering Tool Software = ETS = Programa universalmente usado para la programación, gestión y actualización de sistemas Knx.
Más adelante tienes varias prácticas con ETS en videos en yotube para que puedas ver y comprender mucho mejor lo que explicaremos a continuación.
Lo primero es descargar el software de cada uno de los dispositivos que vamos a utilizar en nuestra instalación, a no ser que ya estén instalados en el programa.
Ahora seleccionamos el dispositivo y nos aparece la pestaña "parámetros"
En la imagen siguiente puedes ver una botonera de 8 canales en el programa ETS.
Para el canal 1 del dispositivo hemos configurado que enviaremos información para que trabaje como On/Off, pero por el canal 5 (CH5) podremos elegir entre trabajar como On/Off o como dimmer (dimming), es decir, tenemos 2 objetos de comunicación diferentes.
Ya tenemos los objetos de comunicación de la botonera que queremos utilizar preparados.
Siguiendo con nuestro ejemplo, en KNX solo con la botonera de 2 canales anterior no podemos hacer nuestra instalación, necesitamos un actuador de salida al que le llegue la información de nuestro canal 1 del dispositivo de pulsadores, y que el actuador encienda o apague la lámpara que estará conectada a su salida.
Imaginemos que nuestro actuador es un actuador con una sola salida, y con 2 posibles estados (abierto y cerrado).
Según esto, el actuador para nuestro ejemplo también tendrá un solo canal por donde recibir la información, el CH1, pero en este caso del actuador.
Pero el canal puede tener almacenada la información para que la salida pueda utilizarse como un simple contacto abierto/cerrado, en este caso con 1 bit de tamaño, o para que la salida pueda utilizarse para sacar la información recibida de un regulador (dimmer), en este caso tendrá un tamaño de 4 bits.
Tendremos que configurar nuestro canal de salida en parámetros, igual que hicimos con los pulsadores de entrada, para utilizar nuestro objeto de comunicación del actuador de salida como On/Off.
Ya tenemos el objeto de comunicación On/off de la botonera de pulsadores de entrada y el objeto de comunicación On/Off del actuador de salida.
Ahora tenemos que Enlazarlos o Vincularlos para que se comuniquen y sepan que el CH1 de los pulsadores de entrada manda las órdenes al CH1 del actuador de salida.
Un poquito más adelante veremos cómo se vinculan los objetos de comunicación, ahora es importante entender solo el proceso.
Por el CH1 del pulsador viajará la información (On/off) hasta el CH1 del actuador y por fin se encenderá la lámpara.
En definitiva le estamos diciendo al sistema KNX:
Oye mira, cuando yo pulse el pulsador A, manda desde el módulo de entrada la orden de cerrar el contacto del actuador al que está conectado la lámpara y se encienda, y cuando pulse el B que se abra y apague la lámpara.
Esta información saldrá por el canal 1 del módulo de entrada y le llegará al canal 1 del actuador.
El bus de comunicación será el par de cables trenzado y los dispositivos se conectarán a 29V mediante este bus.
Pero OJO a la salida del actuador conectamos una lámpara a 230V, que es su tensión de funcionamiento siendo dos instalaciones diferentes.
Los parámetros configurables de los canales de un dispositivo dependen de cada aparato y del fabricante y pueden ser muchos y de muy diferentes formas de configurarlos.
Esa es la mayor dificultad de KNX, que cada aparato tiene distintos parámetros configurables y es imposible conocerlos todos, eso sí, suelen venir explicados en la web del fabricante.
¡¡¡OJO!!! Apagar y/o encender una lámpara, conexión On/Off se llama “Conmutación”, no confundir con la conmutada.
Hay una configuración llamada Easy Mode que es la alternativa a la configuración System Mode con el ETS que hemos visto anteriormente.
Con Easy Mode no se requiere ETS, por lo que los dispositivos KNX E-Mode se pueden configurar sin necesidad de un ordenador y de forma individual, pero con funciones muy limitadas y con muy poco uso, por lo que aqui no lo veremos.
Además es un sistema para técnicos poco cualificados y mucho peor que el sistema system mode con el ETS.
Los Objetos Enlazados Siempre del Mismo Tamaño
Siguiendo con nuestro ejemplo, si ahora cambiamos los parámetros del canal 1 de la botonera de pulsadores para que funcione como dimmer, y lo conectamos con el objeto de comunicación del canal 1 del actuador, y este está configurado como abrir y cerrar tendremos un problema.Resulta que la información de salida por CH1 del sensor tiene un tamaño de 4 bits, pero por el CH 1 del actuador solo se puede recibir información del tamaño de 1 bit, por lo que no podemos enlazarlos.
¡¡¡Sólo pueden enlazarse o vincularse objetos de comunicación que tengan el mismo tamaño!!!
Hay aparatos que tienen un objeto de comunicación que ocupa un 1 bit (conmutación apagar/encender), o de 4 bit (dimmers) pudiendo tener objetos de comunicación de hasta un máximo de 14bits.
Ya sabemos lo que podemos y lo que no podemos enlazar.
Pero……¿Cómo Enlazamos los Objetos de Comunicación?
Direcciones de Grupo
Donde hacemos la unión o vínculo entre 2 o más objetos de comunicación en ETS se llaman Dirección de Grupo.Por medio de las direcciones de grupo se lleva a cabo la comunicación entre aparatos en KNX.
Dos objetos de comunicación que tengan la misma dirección de grupo significa que están vinculados y que se comunican entre si, por ejemplo el objeto ON/OFF de nuestra módulo de entrada y el ON(OFF del actuador de salida que enciende la lámpara del ejemplo.
Puede haber más entradas o más actuadores en la instalación, pero hay dos objetos de comunicación, uno de la botonera del CH1 y otro del CH1 del actuador que encienden y apagan la lámpara, porque están vinculados, es decir, tienen la misma dirección de grupo.
“Una dirección de grupo es una carpeta donde están metidas los vínculos entre objetos de comunicación de los diferentes dispositivos KNX de una instalación”
“Dentro de una dirección de grupo debe haber al menos un objeto de comunicación de una entrada y un objeto de comunicación de un actuador (salida)”
Cuando una entrada manda una orden por el bus, en KNX esta información se envía en lo que se llama telegramas, y será dentro de estos telegramas donde vayan escritos los vínculos entre objetos de comunicación, mejor dicho las direcciones de grupo y los objetos de comunicación propiamente dichos.
Todos los dispositivos de bus "escuchan" todos los telegramas, leen su dirección de grupo y así comprueban si el telegrama va dirigido a ellos o no.
Por supuesto todos los objetos de comunicación de una dirección de grupo deben tener objetos de comunicación del mismo tamaño, como ya vimos anteriormente.
Los telegramas pueden transmitir, incluso modificar o cambiar su información mediante sus banderas, pero esto es algo bastante mas complejo y no nos interesa ahora.
Si quieres saber más visita: Las Banderas en KNX.
Ahora lo importante es....
¿Cómo se crean y Asignan las Direcciones de Grupo?
Se crearán mediante el programa ETS.
Cuando la dirección de grupo se crea en el ETS, puede seleccionarse una estructura de “2-niveles” (grupo principal/subgrupo) o de “3-niveles” (grupo principal/grupo intermedio/subgrupo), siendo esta última la más utilizada.
El encargado de diseñar el proyecto en el ETS es el encargado de crear las direcciones de grupo (carpetas) como mejor le parezca.
Por ejemplo, en el siguiente esquema:
Grupo Principal= Habitación 1
Grupo Intermedio= Alumbrado, calefacción, aire acondicionado, clima, etc
Subgrupo= lo que van a realizar los aparatos que estén dentro de este grupo de comunicación, por ejemplo Lámpara 1 On/off, Lámpara 2 Dimmer, etc
En el ejemplo de más abajo On/off para el Alumbrado, la Fuerza y el Clima, pero podría ser conmutar lámpara cocina, conmutar luz ventana dormitorio, conmutar techo salón, regular techo salón….
Recuerda: conmutar = encender/apagar (On/off)
Una vez hecho el esquema de las direcciones de grupo, es decir las carpetas, tendremos que seleccionar los objetos de comunicación de cada dispositivo que queremos vincular y arrastrarlos a la misma carpeta de su dirección de grupo.
De esta forma quedan vinculados.
De todas formas en las prácticas explicadas en videos más adelante puedes ver todo esto mucho mejor.
Ahora veamos un ejemplo de cómo trabaja KNX con las direcciones de grupo:
El pulsador T1 debe accionar las luminarias L11, L12 y L13 y el T2 las luminarias L21, L22 y L23.
T1, L11, L12 y L13 deben de estar en la misma dirección de grupo.
En el ejemplo hemos puesto una dirección de grupo de solo 2 números, la 1/1.
T2, L21, L22 y L23 también tienen que tener la misma dirección de grupo, en este caso 1/2.
La topología de la instalación y las direcciones de grupo y subgrupo serán las mostradas en la figura:
Ahora imagina que un sensor de luminosidad S1 debe accionar, adicionalmente, las luminarias cercanas a las ventanas, que son la L11 y la L21.
Asignaremos al pulsador T1 y a sus correspondientes luminarias la dirección 1/1; al pulsador T2 y a las suyas, la dirección 1 /2 y al sensor S1 y las suyas la dirección 1/11.
De esta forma, la tabla de distribución de direcciones de grupo queda como sigue:
Al accionar el pulsador T1 se genera un telegrama con la dirección del grupo 1/1
En realidad todos los componentes lo escuchan, pero sólo aquellos que tienen esa misma dirección de grupo (las luminarias L11, L12 y L13) cumplen la orden.
- Los sensores pueden enviar (tener) sólo a una dirección de grupo (la que ellos tienen asignada)
- Los actuadores pueden tener varias direcciones de grupo diferentes, ya que pueden recibir órdenes de varios sensores diferentes.
Con las prácticas que veremos en los videos de youtube del canal Aretecnologia, podrás entender todo esto mucho mejor.
Direcciones Físicas de los Dispositivos
La dirección física es la que identifica de forma inequívoca el aparato dentro de la instalación.Consta de 3 números haciendo referencia al área, línea y número de componentes en dicho orden.
Las direcciones físicas de los dispositivos KNX de nuestra instalación también se asignan con el programa ETS.
Ahora ya tenemos las instrucciones en nuestros objetos de comunicación, tenemos asignado quien manda y a donde se mandan pero...
¿Cómo se transmite la Información en KNX?
Hay varias formas.- Por medio de la red eléctrica (power line)
- Por radiofrecuencia
- Por IP (Ethernet)
- Por cable de bus o par trenzado (PT), que es la más conocida y utilizada.
Nota: es posible combinar 2 medios diferentes en una misma instalación mediante “Acopladores de medios KNX”·
La línea PT (línea de par trenzado) es la más utilizada y la que estudiaremos ahora.
Comunicación Bus Por Cable Trenzado
El cable es el encargado de dar alimentación a los aparatos y transmitir la información.Por el mismo cable se transmite:
-La información en corriente alterna en onda senoidal y
-La tensión de alimentación para los distintos componentes, en corriente continua a 29V.
Transmitir información y alimentación por el mismo cable no es problema porque está preparado para eso.
Además al llegar la información al componente, este es perfectamente capaz de separar ambas señales.
El cable mas utilizado dispone de un Par de cables rojo y negro y un Par de conductores de reserva amarillo y blanco:
Rojo: positivo.
Negro: negativo.
Amarillo: positivo (reserva)
Blanco: negativo (reserva)
El más utilizado es el cable jy st y 2x2x0 8 para interior.
Todas las líneas del bus deberán estar correctamente marcadas e identificadas.
Tipos de Red KNX
Según la forma de conexión de los dispositivos tenemos redes en línea, en estrella y en árbol:La más utilizada es la de Línea:
Topología de Red KNX
Llamamos topología de una instalación KNX a la estructura de la red, es decir cómo se divide la red en partes más pequeñas.En KNX tenemos, de menor a mayor Líneas, Áreas y Línea de áreas.
La línea es la unidad mínima de instalación.
Una línea NO puede tener más de 1.000 metros de cable bus (par trenzado) y podemos conectar hasta 64 dispositivos siempre y cuando se cumplan los requerimientos energéticos de su fuente de alimentación.
Si se desean conectar más componentes al bus, se habrá de instalar una nueva línea, que se acoplará, junto con la primera, a una línea principal mediante acopladores de línea.
Sin embargo, es necesario indicar que cada línea deberá poseer su propia fuente de alimentación.
¡¡¡OJO!!! si solo hay una línea no hace falta acoplador de línea.
AL 01, AL 14 y AL 15 son los acopladores de línea, que luego veremos con más detalle.
Se pueden acoplar hasta 15 líneas en la línea principal, constituyendo un área.
De este modo, en un área se pueden conectar hasta 960 dispositivos.
Si se va a utilizar más de un área todas ellas pueden conectarse en una línea de áreas o “backbone” por medio de “acopladores de área”.
A esta estructura se le denomina línea de áreas, con un máximo de 15 áreas en una línea de área.
Podríamos conectar en una red hasta 58.000 dispositivos.
Longitudes Permitidas de Montaje
- La longitud máxima permitida de todos los cables en una misma línea no superará los 1.000m.- La distancia máxima entre dos aparatos de una misma línea no superará los 700m.
- La distancia máxima entre la fuente de alimentación con bobina y un aparato no superara los 350m.
- La distancia entre dos fuentes de alimentación con bobina en una misma línea no podrá ser menor a 200m.
Ya tenemos nuestra red, ahora veamos cómo podemos conectar los dispositivos a ella.
Prácticas con ETS y Virtual KNX
Veamos ahora algunas prácticas para realizar con el simulador gratuito Virtual KNX y el programa ETS 6, pero en el primer video de la lista veremos la interface del Programa ETS6:Ventajas de KNX
Una de las grandes ventajas que tiene este sistema es que tiene una arquitectura distribuida, esto quiere decir que no necesitamos un controlador central, por ejemplo, un ordenador, un autómata o PLC, para controlar la instalación, ya que cada dispositivo del sistema dispone de su propia inteligencia y se comunican entre ellos, lo que permite, además, una rápida modificación de la instalación.Otra de las ventajas que vamos a destacar es que podemos configurar mediante un software único, llamado ETS, todos los elementos (independientemente del modelo y fabricante) y, con dicho software realizaremos tanto el diseño y programación del proyecto como la puesta en marcha, como el mantenimiento y el diagnóstico de la instalación.
Además:
Gran flexibilidad, tanto en tamaño de la vivienda (es apto tanto para grandes edificaciones como para pequeñas viviendas) como en ampliaciones que permite el sistema (gran ventaja en edificios funcionales, donde las necesidades y requerimientos cambian constantemente.
Posibilidad de usar dispositivos de distintos fabricantes.
En el sistema KNX, el bus va paralelo a la red eléctrica, de esta forma se consigue:
Reducir el riesgo de incendio en la vivienda.
Reducir el coste de la instalación cuando el bus y la línea se lanzan a la vez.
Facilita una posible ampliación del sistema.
Permite una mayor tasa de transmisión al tener un bus específico para transmitir los datos.
Será especialmente interesante para edificios de nueva construcción, ya que el costo que supone el lanzar un cableado específico es sobrepasado con creces por las ventajas que posibilita el tener un bus dedicado.
Es menos sensible a las perturbaciones que se puedan producir en la red por efecto electromagnético.
Intercomunicación con otros sistemas de gestión de edificios.
Conexión a ordenadores para planificación y mantenimiento, así, como con redes de telecomunicación.
Facilidad para la planificación de las áreas de gestión del edificio, control, medidas de seguridad y sistemas de alarma.
Fíjate en la imagen siguiente y lo versátil que es el sistema KNX, podemos encender y apagar 3 lámparas con el mismo canal pero de formas diferentes.
Inconvenientes
Su principal desventaja o inconveniente es que es un sistema bastante caro y solo es para técnicos especializados con conocimientos del sistema.Además de un elevado precio los elementos de control necesitan de elementos adicionales para comunicarse con el sistema.
El coste de los dispositivos también es alto, debido a que todos ellos tienen incorporados funcionalidades para hacer de éste un sistema distribuido.
Aplicaciones de KNX
Como ya vimos es un sistema para la realización de la instalación domótico de viviendas y edificios, pero veamos algunos ejemplos más concretos:- Control de la iluminación normal y mediante la regulación del nivel de luz (dimmer)
- Control de Persianas y Toldos.
- Control de la calefacción y climatización.
- Sistemas de Alarma: de Intrusos (sirena, aviso a central, simulación de presencia), Técnicas o de EMG (agua, gas, humos, incendios...), de Socorro (asistencial, médica)
- Comunicación con el sistema desde corta y larga distancia
- Control de la gestión de las energías, el agua y los riegos.
Para saber más visita: Aplicaciones de KNX
Características del Sistema KNX
- Es un sistema descentralizado, ya que cada dispositivo es autónomo, no dependiendo de una unidad de control, como por ejemplo los PLC Logo u otros sistemas domóticos.- A diferencia de los protocolos que solo admite un fabricante, KNX es un estándar mundial abierto con más de 300 fabricantes diferentes que producen productos que interactúan y funcionan juntos sin problemas.
- Existen pasarelas (Gateway) para la interconexión y comunicación con otros sistemas domóticos.
- Está avalado por los más importantes Organismos Internacionales, por ejemplo por IEC e ISO.
- Una única herramienta de software (Engineering Tool Software, abreviado como ETS) para planificar, desarrollar e implementar un proyecto.
- Es un sistema personalizable y escalable en cualquier instalación, vivienda o edificio.
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