近年来,智能技术在企业中的采用率越来越高,从而创造了一个更自动化的世界。实现自动化的方法之一是通过与中央控制器联网的行为体。这包括根据数据而执行决策的智能执行器。使用的数据可由云服务汇总,也可使用其他联网的行为体如智能传感器在本地收集。
这种自动化水平有助于提高能效,并使企业和房主更好地控制周围环境。这可以实现监测、远程管理、水电测量和增强安全性等功能。
有许多类型的网络可实现这种楼宇管理和自动化水平,但有一种网络因其在全球工业化国家的快速增长而脱颖而出。KNX是全球唯一开放的且独立于供应商的标准,在全球部署的联网设备近4亿台, 被视为该应用领域的领先协议。
在KNX协会中,有500多家成员公司和93,000多个安装伙伴。他们共同开发了超过8000种认证产品,部署在至少190个不同国家。KNX网络是非常灵活通用和可扩展的,在一个1000 m的网段上支持256个可寻址的设备,在一个网络中支持达256个网段。KNX总线的通信协议通过几个国际和地区标准进行标准化(表1),由KNX协会管理。它汇集了一些传统总线的优点,创建了一个基于OSI的协议,可在双绞线、射频和IP等各种媒介上部署。
国际标准ISO / IEC 14543-3
欧洲标准EN 50090 EN 13321-1
美国标准ANSI / ASHRAE 135
中国标准GB/T 20965
表1. KNX总线国际和区域通信标准
可能这些媒介中最受欢迎的是简单的双绞线。在这种配置中,电缆同时传输数据和电力,但提供的电力纯粹是供给节点的电路;执行器需要的任何电力都需要单独提供。在这方面,它类似于铜质电话线。
智能建筑中的互操作性
这可类比延伸到描述不同供应商的设备在KNX网络中的兼容方式。互操作性是任何基础设施的一个关键要求,促成多个供应商和制造商。在这种情况下,互操作性是通过一个认证项目来保证的,由KNX协会管理。认证的一部分要求制造商证明符合KNX规范的关键部分,包括协议特征和支持的配置文件。产品还必须满足标准数据类型和可选功能模块的网络化要求。
KNX正连接自动化世界
这种合规水平对OEM来说是个挑战,这不是KNX协会的目的。尽可能简单可行地使新产品进入市场,才符合他们的利益和更广泛的生态系统的利益。为了支持这一点,协会为新产品提供了一个基于先前已认证产品的更简单的认证途径。
官方术语是衍生产品,或OEM产品,适用于来自KNX协会成员且已获认证的产品。然后OEM可以自由地销售他们的产品,并贴上自己的标签,无需任何进一步的测试。
这种继承的合规性涉及到系统的两个最关键的元素,即物理层和软件堆栈。如果这些元素都经过认证,并且没有修改,那么OEM产品就被认为是符合要求的,并可以以此进行销售。
使KNX更简单
为了加速采用楼宇自动化应用,安森美(onsemi)开发了业界首个KNX预认证的系统级封装(SiP)。NCN5140S含KNX设备的所有关键和可认证的元素,包括物理层(PHY)和媒体访问控制器(MAC),以及软件栈。这些元素与一个基于Arm Cortex-M0+的微控制器一起被集成到NCN5140S中(图2)。
由于PHY和协议栈是预认证的,所以基于NCN5140S的产品被视为衍生的或OEM产品。因此,新产品只需要附带KNX产品修改声明,而不需要进行全面的合规性测试。这可大大节省OEM开发新的KNX产品的时间和成本。
SiP是为开发网络控制器而设计的,这些控制器通常采取用户面板的形式,用于控制灯光、暖通空调(HVAC)系统、窗帘和百叶窗以及门禁系统。
用一个软件工具可进一步自定义NCN5140S,让安装人员在安装时能配置面板。这是用工程工具软件或ETS进行的,它是KNX协会提供的独立于制造商的配置工具。ETS用来访问数据库中的认证产品的详细信息,并配置认证产品。
由于这种高级定制并不改变底层的固件,因此认证不受影响,且SiP可以作为多种产品的基础使用。对于从系统的组成部件开发的控制面板来说,情况就不是这样了。正是这种预集成和认证,使得基于NCN5140S的产品可被评估为衍生产品。
简化电容式触摸感应
开发触摸感应界面可能很困难。它们往往是通过检测电容的微小变化来工作的,数量级为皮克法拉。在设计PCB时仍然需要谨慎,安森美也提供与电容式触摸感应按钮连接所需的固件。这个应用软件与认证的堆栈一起,以二进制文件的形式提供。该文件需要在组装时编入NCN5140S,但一旦安装后,可在安装过程中使用ETS进行配置。
在组装和安装过程中,OEM必须有效地进行三个阶段的工作:
将二进制文件闪存到NCN5140S的微控制器上
通过KNX总线接口配置产品的唯一网ID和应用选项
使用KNX ETS数据库设置设备参数
例如,在生产过程中,NCN5140S可以被编程,然后配置一个唯一的网络ID。此时,输入的数量和类型将被定义(多达8个通用或电容式触摸感应按钮),工作模式也被定义(如开关或调光)。输出的类型和数量(简单的或RGB LED)也将被设置。
安装人员将通过ETS数据库配置控制器功能。例如,这将包括设备名称、开关行为、调光参数、计时器(如适用)和场景(如不同时间、不同房间或不同日光条件的调光水平)。
总结
KNX协议是个强大平台,支持家庭和楼宇自动化。对这种自动化水平的需求越来越大,例如,可结合智能电表,帮助使所有类型的建筑物提高能效。
随着这生态系统不断增长,世界各地有成千上万的安装程序,KNX正在成为楼宇自动化领域的主导协议。NCN5140S是简化KNX产品的开发和认证的重要一步。
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原文标题:通过KNX使家庭和楼宇自动化的控制面板设计更简单
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