Cấu trúc thiết bị KNX

1. Cấu trúc thiết bị KNX

Một thiết bị KNX, thông thường, bao gồm 3 phần:

• Bus Coupling Unit (BCU)
• Application Module (AM)
• Application Program (AP)

Khối Bus Coupling Unit (BCU) của nút bấm KNX (Hãng ABB)

Tuỳ thuộc vào nhà sản xuất mà BCU và AM có thể tách rời hoặc sản xuất liền khối. Nếu BCU và AM tách rời thì hai khối này phải giao tiếp qua PEI (Physical External Interface).

Giao diện kết nối PEI có nhiệm vụ:

• Trung chuyển dữ liệu giữa BCU và AM
• Cung cấp nguồn điện cho khối AM

Bên trong thiết bị, dưới góc độ phần cứng, hầu hết bao gồm:

• Mạch điện tử (thường là chip bán dẫn) chịu trách nhiệm nhận và gửi các telegram, gọi là tranceiver.
• Vi điều khiển chịu trách nhiệm vận hành hệ điều hành và chương trình ứng dụng
• Mạch điện tử chịu trách nhiệm thi hành các chức năng

Mỗi thiết bị KNX là một thiết bị thông minh độc lập nhờ có hệ điều hành và bộ nhớ chương trình của riêng nó. Đây chính là lý do KNX là hệ thống điều khiển phân tán và không cần bất kỳ thiết bị giám sát trung tâm nào. Các tính năng giám sát, điều khiển trung tâm được sử dụng qua các thiết bị hiển thị màn hình (màn hình cảm ứng, điện thoại, thiết bị di động) hoặc phần mềm máy tính.

Trên các thiết bị KNX, hoặc BCU, có nút 'program' và đèn LED hiển thị. Khi ấn nút 'program' BCU sẽ chuyển sang 'programming mode'; đèn LED báo hiệu 'programming mode on hay off'.

Thuật ngữ:

• PEI = Physical External Interface
• BCU = Bus Coupling Unit
• TRC = Transceiver
• SR = Shift Register
• DAC = Digital - Analogue Converter

BCU hiện có thể kết nối với bus dưới dạng TP (Twisted Pair), Powerline 110, và RF (Radio Frequency). Các BCU cổ điển thông thường bao gồm ghép nối vật lý (gửi và nhận telegram) và là bộ nhớ của chương trình ứng dụng (Application Program), các BCU đời mới cũng đảm nhận nhiệm vụ nhận và gửi telegram.

Khối Application Module của nút bấm KNX (Hãng Merten)

Tuỳ thuộc vào chức năng, các thiết bị KNX được chia làm 3 loại: sensors (thiết bị đầu vào), actuators (thiết bị đầu ra) và controllers (thiết bị điều khiển). Tuy nhiên, rất hiếm có thiết bị đảm nhiệm chức năng thuần tuý của sensor hay actuator.

• Trong trường hợp là sensor, application module (AM) sẽ chuyển tiếp thông tin đầu vào tới các BCU. Song song với đó, các BCU cũng sẽ luôn kiểm tra trạng thái của dữ liệu đầu vào được gửi từ AP.
• Trong trường hợp là actuator, các BCU sẽ nhận telegram từ KNX bus, giải mã chúng và chuyển thông tin tới AP (Application Program). Các tín hiệu này sẽ được xử lý để điều khiển đầu ra digital/analog tương ứng.
• Các thiết bị điều khiển có nhiệm vụ xử lý tương tác giữa sensor và actuator. Thiết bị điều khiển hoàn toàn không có đầu vào và đầu ra vật lý.

2. Lưu trữ dữ liệu trong thiết bị KNX

Các dữ liệu sau được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị KNX:

• Phần mềm hệ thống (system software): trong nhiều năm, KNX và các nhà sản xuất thiết bị đã phát triển nhiều phiên bản 'system software' khác nhau (có lúc gọi là 'system stack' hay 'KNX operating system'). Các 'software profiles' khác nhau được định nghĩa trong ETS dưới dạng 'mask version' hay 'device descriptor type 0'. Các 'mask version' có chiếm 2 bytes bộ nhớ và không thay đổi. Khi download chương trình vào một thiết bị, ETS sẽ kiểm tra phiên bản của 'system software' để sẵn sàng cho việc cấu hình thiết bị.
• Giá trị tạm thời và ứng dụng: trong trường hợp không được lưu trữ trước đó trong bộ nhớ cố định của thiết bị, thì các dữ liệu tạm thời và ứng dụng sẽ bị mất khi thiết bị mất điện.
• Chương trình ứng dụng (application program), địa chỉ vật lý (individual address), địa chỉ nhóm và tham số: được lưu trữ trong bộ nhớ rewriteable.

Ở chế độ S-mode, trình cài đặt sẽ tìm kiếm các sản phẩm tương thích với ETS thông qua KNX Online Catalogue sau đó tải chúng về và sẵn sàng sử dụng với các tính năng của phần mềm ETS.

Nhìn chung, các thiết bị KNX hoạt động dựa trên thiết kế cơ bản của BCU và AM. Các hãng sản xuất khác nhau có thể có thiết kế phần cứng khác nhau nhưng luôn bao gồm BCU và AM. Các thiết bị đời cũ và đời mới được phân biệt bởi system profiles. Tuy nhiên, tính kế thừa của KNX đảm bảo mọi thiết bị mới hay cũ đều có thể giao tiếp và thực hiện các chức năng hệ thống như được thiết kế.

Nguồn bài viết tham khảo từ knxvietnam.vn