KNX/EIB Celosvětově normalizovaný systém inteligentní instalace (3) Ing. Josef Kunc Topologické uspořádání KNX/EIB instalace Již jsme uvedli, že všechny sběrnicové přístroje (účastníci na sběrnici) jsou po sběrnici vzájemně propojené, aby mohly mezi sebou adresně komunikovat. Tato sběrnice je uspořádána do linií a oblastí podle dohodnutého pořádku. Linie může sestávat z jednoho až čtyř liniových segmentů. Přitom musí být dodržen způsob jejich vzájemného propojení ze základního segmentu linie v libovolných místech odbočují až tři další (podružné) segmenty. Sběrnicové vedení každého z těchto segmentů je propojeno se sběrnicí základního segmentu liniovým opakovačem (liniovým zesilovačem). Účelem opakovače je galvanické oddělení podružného segmentu od segmentu základního a současně zabezpečení obousměrného přenosu všech telegramů mezi vzájemně propojenými segmenty linie (obr. 1). Obr. 1: Linie rozčleněná do čtyř segmentů (principiální schéma) Každý ze segmentů linie musí být vybaven vlastním napájecím zdrojem s tlumivkou. V jednom segmentu smí být nejvýše 64 sběrnicových přístrojů do tohoto počtu jsou zahrnuty také liniové opakovače a liniová spojka. Pokud počet přístrojů v jedné instalaci převyšuje přípustný počet účastníků v linii (linie se čtyřmi segmenty může obsahovat nejvýše 256 účastníků), je zapotřebí vytvořit jednu nebo i několik dalších linií. Sběrnice těchto linií jsou vzájemně propojeny liniovými spojkami. Účelem těchto přístrojů je opět galvanické oddělení jednotlivých částí instalace a současně zabezpečení selektivní komunikace mezi nimi. Liniová spojka nepropouští telegramy, které zabezpečují komunikaci pouze uvnitř linie, ale obousměrně propouští ty zprávy, které jsou potřebné pro komunikaci mezi sběrnicovými přístroji umístěnými v různých liniích.
Liniový opakovač a liniová spojka jsou ve skutečnosti hardwarově zcela shodné přístroje, liší se pouze aplikačním softwarem. Jednotlivé linie jsou prostřednictvím liniových spojek připojeny k hlavní linii. K hlavní linii může být připojeno nejvýše 64 účastníků, včetně všech liniových spojek. Také hlavní linie musí být vybavena vlastním napájecím zdrojem. Hlavní linii ale nelze rozšířit o další segmenty. Tato hlavní linie může vzájemně propojovat až 15 linií (obr. 2). Takto propojené linie, jejichž sběrnicové přístroje mezi sebou vzájemně komunikují po hlavní linii, tvoří jednu oblast. To znamená, že v instalaci tvořené 15 plně vybavenými liniemi může být až 3825 účastníků na sběrnici a 15 liniovými spojkami. Na hlavní linii lze doplnit dalších až 49 sběrnicových přístrojů. Plně obsazená oblast tedy může být vybavena až 3889 sběrnicovými přístroji. Do tohoto počtu nejsou zahrnuty napájecí zdroje, samostatné tlumivky a podobné přístroje, které nejsou programovatelné. Obr. 2: Uspořádání linií do oblasti Pro vytvoření systémové instalace ve velmi rozsáhlých objektech bývá nepostačující uspořádání použitých sběrnicových přístrojů do jediné oblasti. Proto je možné sestavit až 15 oblastí, mezi nimiž bude komunikace probíhat po páteřní linii, k níž jsou jednotlivé oblasti připojeny oblastními spojkami (obr. 3). Tyto oblastní spojky jsou hardwarově i softwarově tytéž přístroje jako liniové spojky. Pouze jejich funkce je posunuta o úroveň výše zprostředkují komunikaci mezi hlavními liniemi po páteřní linii a galvanicky oddělují tyto hlavní linie od linie páteřní. Také na páteřní linii lze doplnit celkový počet přístrojů do 64. Opět není možné připojovat k ní další liniové segmenty. V nejrozsáhlejších systémových instalacích tak lze použít celkem až 58369 sběrnicových přístrojů. Stejně jako je tomu na hlavních liniích, musí být také páteřní linie vybavena napájecím zdrojem s tlumivkou. Uvedený možný počet přístrojů ovšem vůbec nic neříká o počtu funkcí, zajišťovaných touto instalací. Jednotlivý účastník na sběrnici je totiž obvykle schopen ovládat i několik funkcí. Konkrétní možnosti každého sběrnicového přístroje jsou dány jednak jeho hardwarovým řešením a jednak softwarovým vybavením (aplikačním programem).
Obr. 3: Úplné topologické uspořádání systémové instalace KNX/EIB Individuální adresa Každý programovatelný účastník na sběrnici je vybaven neopakovatelnou individuální adresou, kterou lze přirovnat například k neopakovatelným popisným číslům domů ve městě. Ovšem stejně jako z popisného čísla domu neumíme určit o jak rozsáhlý objekt se jedná, tak ani z individuální adresy přístroje na sběrnici, s výjimkou liniových a oblastních spojek, nepoznáme účel a možnosti daného přístroje. Určitý rozdíl v tomto porovnání však je. Individuální adresa totiž navazuje na topologické umístění daného přístroje v instalaci. Sestává z čísla oblasti, čísla linie a pořadového čísla přístroje na linii. I když se bude jednat o malou instalaci, uspořádané jen z jedné linie, individuální adresa přístroje bude obsahovat i číslo oblasti každou linii je totiž nutné přiřadit také k oblasti. V binárním vyjádření jsou v individuální adrese vymezeny 4 bity pro číslo oblasti, další 4bity pro číslo linie a 1 byte pro pořadové číslo účastníka. Tato stavba individuální adresy je znázorněna na obr. 4. Obr. 4: Skladba individuální adresy
V dekadickém vyjádření zapisujeme individuální adresu jako tři skupiny čísel oddělených tečkami. Některé adresy mají předem určené postavení jsou to adresy, v nichž jsou místa pro číslo účastníka, pro číslo linie nebo pro číslo oblasti obsazeny nulami, viz následující příklady: 0.0.63 šedesátý třetí přístroj na páteřní linii, 1.0.0 oblastní spojka v oblasti 1 (propojuje hlavní linii oblasti 1 s páteřní linií), 2.0.22 dvacátý druhý přístroj na hlavní linii druhé oblasti, 3.6.0 liniová spojka v šesté linii třetí oblasti (propojuje šestou linii ve třetí oblasti s hlavní linií této třetí oblasti). Zvláštní postavení mezi individuálními adresami má adresa 15.15.255 (nejvyšší možná adresa). Tato adresa je zapsána již z výroby v paměti každého nového, ještě nepoužitého sběrnicového přístroje, ale také v paměti přístroje, který byl vyjmut z již naprogramované instalace. Vyjmutím přístroje v tomto případě nerozumíme pouze jeho odpojení od sběrnice a případných silových vodičů, ale především vymazání vložených dat z paměti přístroje. Individuální adresou musí být vybaven každý programovatelný účastník na sběrnici KNX/EIB. Tato adresa je zcela nezbytná pro odesílání a příjem nastavených parametrů a dalších dat během programování tohoto účastníka. Veškerá data související s vytvořeným aplikačním programem jsou do paměti účastníka odesílána z programovacího prostředku (z PC) po sběrnici na individuální adresu přístroje. Také během různých diagnostických postupů v již naprogramované instalaci potřebujeme znát individuální adresy, abychom mohli jednoznačně identifikovat vyhledávaný přístroj, abychom zjistili, který přístroj odeslal určitý telegram apod. Ovšem v běžném provozu systémové instalace již individuální adresa nemá praktický význam nepodílí se na komunikaci. Funkce liniové nebo oblastní spojky Kromě funkce galvanického oddělení podřízené linie od linie nadřazené má liniová (oblastní) spojka velmi důležité úkoly v systémové instalaci KNX/EIB během normálního provozu. Je to zajištění selektivní komunikace mezi jednotlivými účastníky na sběrnici. Pokud informace obsažené v telegramech odesílaných po sběrnici nejsou určeny účastníkům v jiné linii, liniová spojka takovéto telegramy nepropouští. Propustí pouze ty, které jsou určeny účastníkům v jiných liniích. Každá odesílaná informace má v telegramu přiřazen specifický kód tzv. skupinovou adresu. Tuto skupinovou adresu vytváří projektant při sestavování elektronického projektu systémové instalace KNX/EIB a přiřazuje ji vždy k určité konkrétní dílčí funkci (například pro ovládání provozu jednoho konkrétního svítidla může být jedna skupinová adresa určena pro jeho spínání, druhá pro průběh stmívání, třetí pro nastavení hodnoty osvětlení). Takovýmito skupinovými adresami jsou vybaveny všechny přístroje, které mají vzájemně komunikovat. V nejjednodušším případě musí být tatáž adresa v aplikačním programu tlačítkového snímače odesílajícího příkaz k sepnutí a také v programu akčního členu, který příkaz přečte a sepne svítidlo k němu silově připojené. Pro komunikaci musí být jedna skupinová adresa přiřazena alespoň dvěma účastníkům. Pokud tedy liniovými (oblastními) spojkami mají procházet telegramy s určitými skupinovými adresami, tyto skupinové adresy musí být zapsány ve filtračních tabulkách spojek, které jsou v cestě požadovaného přenosu telegramu. U současných liniových spojek není potřebné zabývat se tvorbou filtračních tabulek. Ty se do paměti spojek ukládají automaticky při programování instalace, v závislosti na tom, jak byly vzájemně komunikující přístroje vyprojektovány a přiřazeny k liniím.
Spojky potom v běžném provozu propouští pouze telegramy, jejichž skupinové adresy jsou zapsány v jejich filtračních tabulkách, všechny ostatní zadrží. Obr. 5: Filtrační funkce liniové nebo oblastní spojky Ve správně navržené instalaci je projektován co největší rozsah komunikace mezi přístroji ve společné linii, pouze informace potřebné v jiných liniích jsou přenášeny přes liniové (oblastní) spojky. Filtrací přenášených dat se výrazně snižuje zatížení nadřízených linií, data nejsou přenášena do těch linií, v nichž není vůbec zastoupena skupinová adresa obsažená v daných telegramech. Jinak řečeno, v jednotlivých liniích může probíhat současně místní komunikace, aniž by došlo ke snížení průchodnosti dat na sběrnici.