河东KNX总线在智能家居场景控制系统中的应用---以智能照明系统为例
（江苏省盐城技师学院 电气工程学院 江苏 盐城 224002）
摘 要： 智能家居使人们体验到舒适的用户体验，更具有人性化，舒适度的生活。本文以智能照明系统为例,阐述用河东（广州河东科技有限公司，以下简称河东）KNX总线系统实现对家居的智能场景控制。给出对应照明控制系统的接线图（包括通信线和电气接线）、使用ETS5软件的编程步骤以及调试过程中的注意事项,具有较强的实用性, 以供相关人员学习参考。
关键词：智能家居 智能照明 KNX总线
引言
KNX总线系统拥有可由来自不同厂家独自设计和用于测试的工具 (如ETS)；可以使用如TP, PL, RF 和 IP等多种通信介质；具有如A, E, S等多种系统配置模式;适配多种系统，如施耐德、ABB、西门子、河东等。通过KNX总线系统，可实现对现代家居和楼宇智能调光灯系统、智能遮光/百叶窗系统、智能保安系统、智能能源管理、智能供暖、智能家居场景控制系统（如工作模式、会议模式、安防模式、休闲模式、影院模式、游戏模式、睡眠模式、离家模式）等进行控制。本文采用国产河东KNX总线系统，使用调光模块、电源模块、数据通信模块、按键智能面板，调光灯等模块，实现办公-影院场景中照明系统的智能控制。
一、智能照明电气控制系统的特点、功能及各模块器件
（一）控制系统特点
KNX楼宇智能控制适合于小型建筑如私人住宅，也可适用于各种复杂功能建筑如高级宾馆、现代银行、智能办公大楼、现代体育及娱乐场馆等；根据活动类型启用会议厅、戏剧院和客厅的不同照明方案，用户可以随时对其进行调整，修改照明布局时无需重新布线以减少投资。本文利用KNX时间控制功能（如河东M/TM04.1)实现灯光自动控制，通过调节调光模块结合开关执行器的参数设置，可使灯光的亮度达到自动调节。传统灯光控制（图1）与智能灯光控制（图2）的区别如下图所示：
图1 传统灯光控制 图2 智能灯光控制
（二）控制系统功能
办公-影院场景控制中可包含调光、窗帘等多个负载的智能控制，本文重点围绕场景控制中灯光的控制，要求如下：
图3 按键智能面板 M/P03.2 图4调光灯组（L1、L2、L3）
（1）影院模式：按下按键智能面板（图3）左上按键，实现调光灯组（图4）（L1、L2、L3）的调亮（从0%-100%），按下按键智能面板右上按键，实现调光灯组（L1、L2、L3）的调暗（从100%-0%）.
（2）办公模式：按下按键智能面板左中按键，实现调光灯组（L1、L2、L3）的打开，按下按键智能面板右中按键，实现调光灯组（L1、L2、L3）的关闭。
（三）模块器件
除了控制功能中所要用到的按键智能面板和调光灯以外，还需要用到，单相断路器、河东电源模块（型号为：M/P960.1)、河东调光模块、河东数据通信模块（型号为M/USB.1)等。
（四）数据库及编程软件
采用河东品牌所的HDL数据库（栋梁设备）2018.3(1).knxprod，其中只选用了调光模块（调光执行器）：HDL M/D02.1【V1.2】和按键传感器（开关模块）：HDL M/P03.2【V1.2】。采用ETS5编程软件。
二、控制系统的接线图（包括电气接线和通信接线）
（一）电气接线
所需电源为220V交流电，电源和调光执行器模块需要单相220V交流电，调光灯L1的一端接零线，一端需接在调光模块的A通道输出。
（二）通信接线
电源模块、USB接口单元、调光执行器、按键传感器都需30V 的KNX通信线并联。接线图如图5所示：
图5 接线图
三、ETS5编程步骤、所遇问题及解决的办法
双击打开ETS5软件，可将编程软件设置成中文。
单击工具栏中的“Settings”，单击Language----中文，可将软件ETS Languagea或首选产品Preferred product Languagea设置成中文。
（一）选择并测试USB数据通信线
单击“总线”，选择接口数据线，单击“选择”，再单击“测试”，显示“OK。
注：如出现以下警告，总线连接线USB：USB Interface (MDRC)无法创建，读取MProp错误，无法创建总线连接器；出现总是提示数据线接口被占据等问题，都说明数据线有问题，或者USB接口的通信线接触不良导致通信有问题，可更换数据线。 .
（二）创建新项目，可命名为lixin。单击“总缆”，单击“+”选择“拓补”和“三阶”。并将“建筑”改为“拓补”。
所谓“拓补”，KNX总线控制系统采用分域（area）、分区和线路（line）的三级分层结构，使用总线电缆TP1（1类双绞线）作为通信介质时，线路与线路之间的连接通过线耦合器来实现，分域之间的相互关联则通过主干路由器来实现。
（三）新建分区和新建支线
（四）单击添加设备（在拓补下方添加所需要的器件）
（五）导入设备，打开，导入所有数据库的产品。（这里是HDL M/D02.1【V1.2】和按键传感器（开关模块）：HDL M/P03.2【V1.2】。）
1.选择调光模块和按键模块，双击两个模块
注：导入器件时，如果设备太多，想精确添加，节省时间，可把云端去掉，单击云朵即可。
2.右键单击所用模块，选择“卸载地址和应用”，将模块中的地址和程序删除，防止出现个人地址混乱或模块之间抢地址等情况，清空各模块。
注：如出现不能卸载，应该就是地址出现混乱，如图6所示，可将设备更换器件的个人地址（单击设备，在窗口右边修改地址），如图7所示。
图5 地址错误 图6 修改地址
3.重新选择各个设备，右键单击，选择下载每个模块的个人地址，作用是将电脑添加的设备与实际设备对应起来，下载时会出现“按编程按钮”，如图7所示。
图7 编程按钮提示
注：调光模块的编程按钮在下方，黑按钮；按键传感器的编程按钮是“左一”和“右三”两个按钮同时按；如出现编程按钮无效，有可能是按键被“锁屏”，断电可解决这类问题。
4.组建三阶的群组地址
单击左下角的产品目录，选择“群组地址”。添加“主群组”（计数为1），添加“中间组”（计数为1），添加“群组地址”（计数为2）。
注：可将工作区设置为垂直分布。
5.各模块参数设置
（1）按键模块的参数设置
可将每个通道的按键分开（左右键独立），单击按键模块
1.1.3M/P03.2，Rocker A,Rocker A work mode,independent button mode（独立按键）。
Rock A 参数设置
实现控制功能：按下左一按键，调亮。
实现控制功能：按下右一按键，调暗。
Rock B 参数设置：
实现控制功能：按下左二按键，开灯。
实现控制功能：按下右二按键，关灯。
（2）调光模块的参数设置
设置调光模块A通道调亮、调暗的时间。
将四个按键的“组对象”与所建立的“新群组地址”进行连接。
注：拖入时一定注意每一个组对象的长度，只有同一长度的才能连接在一起。如Rocker A left long Dimming 新建群组地址 4bit 和Rocker A right long Dimming 4bit 。否则就不能连接。将调光模块的“组对象”与所建立的“新群组地址”进行连接，如图8所示。（告诉执行器相应的动作）
图8 连接组地址
6.下载应用（或部分下载）
三．设计小结
（一）集成性。系统的集成能力是智能家居中的核心，通过总线系统能够完美的将灯光、家庭影院系统、遮阳系统、窗帘系统、HVAC暖通空调系统、安全防护系统、中央背景音乐系统等融合起来的能力。
（二）节能性。根据活动类型启用会议厅、戏剧院和客厅的不同照明方案，并且，用户可以随时对其进行调整。例如，对于行政楼来说，在其每一侧安装一个亮度传感器对照明进行不间断的控制，就可以节约高达75%的照明能源。
（三）互操性。基于KNX总线协议的开放与兼容性，通信方式使总线设备间具有互操性，可实现一对多接收数据通信和一对一的发送指令通信功能。它也支持众多制造商丰富的成品组件，各模块可以使用同一厂家生产的，也可以是不同三家生产的，如ABB的调光模块、施耐德的电源模块，西门子的耦合模块。
（四）灵活性。智能照明系统电气控制系统设计时，对电气设施调整简便，轻松适用用户需求的变化，只需对程序进行调整或各模块调整，具有一定的灵活性。鉴于KNX技术的灵活性，KNX设施可以轻松适应用户环境的变化。 目前可以使用1类双绞线（TP1）、无线电（KNX射频传输介质）和以太网（KNX IP）四种解决方案，它们均可以部署KNX。借助合适的网关，也可以在其它介质（例如光纤）上传输KNX报文。
总之，KNX总线控制系统是智能家居控制领域的国际标准，而且是唯一的，在经历过市场的考验之后，特别是国内KNX厂商（如河东）积极开发调光模块、百叶窗模块、电源模块等匹配且性价比更高的KNX设备产品，推动了智能家居产业在中国的应用及快速发展。本文采用KNX总线系统进行智能照明系统的电气控制，既能实现不同功能，不同控制要求的照明，又能灵活地适应客户和场所的需求。
［1］王崇．基于现场总线KNX的智能照明控制系统设计［J］．物联网技术，2020，10(7) : 57－58，62．
［2］刘瑜． KNX在楼宇和家居控制系统的应用［D］．徐州：中国旷业大学，2020．
［3］任志勇．基于KNX智能家居的应用［J］．重庆电子工程职业学院学报，2010（19）：155.
作者简介：
李信（（1984-），女，江苏盐城，硕士，电工电子高级讲师，主要从事电工电子教学研究。
