KNX là gì? Khái niệm, kiến trúc, lập trình hệ thống KNX

KNX là gì?

KNX là tiêu chuẩn toàn cầu về điều khiển tòa nhà thông minh và được tuân thủ bởi nhiều nhà sản xuất trên thế giới. Điều này có nghĩa là bạn có thể lắp đặt và kết hợp các các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau, tất cả các thiết bị sẽ tương tác và hoạt động cùng nhau theo một chuẩn chung được quy định bởi KNX.

Kiến trúc hệ thống KNX

KNX được xây dựng trên nền tảng công nghệ truyền dẫn bus. Mọi thiết bị vật lý trong hệ thống KNX sử dụng cùng một phương thức truyền dẫn và có thể trao đổi dữ liệu thông qua bus chung. Việc truy cập bus được quy định rõ ràng bằng phương thức truy cập “bus access”.

Một đặc điểm quan trọng của hệ thống KNX là cấu trúc điều khiển phân tán. Mỗi thiết bị KNX đều có bộ vi xử lý riêng và thực hiện các chức năng cụ thể, chuyên biệt trong hệ thống như: điều khiển rèm, điều khiển cường độ ánh sáng … Điều đó có nghĩa là hệ thống KNX không nhất thiết cần có thiết bị điều khiển trung tâm, bởi vì ‘trí thông minh’ của hệ thống được đặt trên tất cả các thiết bị. Thực tế thì cũng có thể có các thiết bị điều khiển trung tâm, nhưng chúng có xu hướng được sử dụng cho các ứng dụng rất chuyên biệt.

Lợi thế lớn của cấu trúc điều khiển phân tán, là, nếu một thiết bị bị lỗi, các thiết bị khác vẫn tiếp tục hoạt động, do cấu hình được thực hiện riêng lẻ, ở cấp độ thiết bị. Chỉ những ứng dụng phụ thuộc vào thiết bị bị lỗi sẽ bị gián đoạn.

Trong hệ thống KNX, có 3 loại thiết bị:

• Thiết bị đầu vào (sensors)
• Thiết bị đầu ra (actuators)
• Thiết bị hệ thống (system devices)

Thiết bị đầu vào (sensors) là thiết bị phát hiện các sự kiện hoặc hành động trong tòa nhà. Thiết bị đầu vào có thể là cảm biến hồng ngoại, nút bấm, màn hình cảm ứng, các thiết bị di động thông minh … Các sự kiện hoặc hành động có thể bao gồm những thứ như ai đó nhấn nút, ai đó di chuyển, nhiệt độ giảm trên hoặc dưới giá trị đã đặt … Các sensors sẽ chuyển đổi các sự kiện này thành các telegrams và gửi chúng theo đường truyền dẫn bus.

Thiết bị đầu ra (actuators) là các thiết bị tiếp nhận các telegram và chuyển đổi các lệnh được thiết lập sẵn trong đó thành hành động. Về cơ bản, các thiết bị đầu ra thường là các bộ điều khiển switches, dimmers, shading, heating,..

Các thiết bị hệ thống là các thiết bị cung cấp nguồn (KNX Power Supply), giao diện lập trình (interface), điều khiển logic (logic machine),..

Các loại đường truyền KNX (KNX Bus)

Tiêu chuẩn đường truyền KNX được thiết kế rất linh hoạt. Về cơ bản bạn có thể lắp đặt các đường truyền với mọi loại công trình xây dựng và trong các điều kiện môi trường khác nhau: trong nhà, ngoài trời, ẩm, ướt … Đối với các công trình xây mới, thông thường các kỹ sư hệ thống sẽ thiết lập đường truyền bus KNX bằng cáp TP (Twisted Pair), nhưng đối với các công trình đã có sẵn, việc đi lại hệ thống dây truyền dẫn không phải lúc nào cũng khả thi.

KNX cung cấp một số loại đường truyền bus cơ bản:

• KNX Twisted Pair (KNX TP): sử dụng cáp đôi vặn xoắn.
• KNX Powerline (KNX PL): sử dụng mạng lưới điện sẵn có.
• KNX Tần số radio (KNX RF): sử dụng giao tiếp không dây qua tín hiệu radio.
• KNX IP: sử dụng giao tiếp qua Ethernet.

Lập trình hệ thống KNX

Có hai chế độ lập trình trong hệ thống KNX:

• Chế độ S (System-Mode): đây là chế độ hệ thống. Sử dụng để cấu hình, lập trình và vận hành hầu hết các thiết bị KNX. Chế độ này sử dụng phần mềm ETS chạy trên PC và hệ điều hành Windows.
• Chế độ E (Easy-Mode): đây là chế độ đơn giản. Chế độ này không sử dụng phần mềm hay máy tính để cấu hình và lập trình cho các thiết bị KNX mà sử dụng các nút bấm hoặc các thiết bị cầm tay. Chế độ này áp dụng với các hệ thống KNX có mô hình nhỏ và phù hợp với các kỹ sư có kiến thức cơ bản về công nghệ bus nhưng không có kỹ năng sử dụng phần mềm.