Hardware\Technischer Aufbau KNX2OpenHab

[Marco911]

Hallo,

ich bin in dem Thema knx noch ganz neu und unberührt und eher mit Homematic und andere vorbelastet. Ziehe aber demnächst in eine Wohnung welche KNX „verkabelt“ ist und würde gerne auch dort OpenHab oder ähnliches nutzen. Das es an sich geht ist mir mit meiner Recherche bereits klar geworden, ich habe allerdings bisher nichts über den technischen Aufbau gefunden.

so wie ich es vereinfacht verstanden habe:

KNX Aufbau:
Taster—[Bus]—>Aktor—[Leitung]—>Verbraucher

Vermutlich ist aber noch sowas wie eine CPU involviert, welche die Zuordnung enthält, welcher Taster welche(n) Verbraucher ansteuert.

Was mir jetzt noch nicht ganz klar ist, wenn ich das System mit OpenHab „übernehmen“ will was ich dazu brauche.

Reicht es mir einfach so ein KNX TCP/IP Gateway mit in den Bus zu hängen und ich kann dann:
- über OpenHab addons die angeschlossenen KNX Geräte auslesen
- mir meine eigenen Steuerungsregeln umsetzen und die KNX Verbraucher über das Gateway ansteuern?

Oder anders gefragt, kann ich ohne Elektriker/ETS Programmier Software mit oben genannter HW über OpenHab Anwendungsfälle wie:
- Thermometer sagt > 25 Grad ==> Rolladen runter
- Wenn Taster Bad gedrückt wird mach zusätzlich Küchenlicht an
- Wenn Taster Bad zw. 22 Uhr u. 6 Uhr gedrückt wird, dimme das Badlicht auf xy
realisieren.

Sprich mir ist derzeit nicht ganz klar ob ich mit einem TCP Gateway von aussen lesen/schreiben kann(bzw. was man noch bräuchte) und vorallem ob ich die KNX Programmierung dadurch erweitern/anpassen kann.

Ich werde in die Wohnung erst noch einziehen, deswegen kann ich zum derzeitigen Aufbau des KNX noch nicht soviel sagen.

Danke schon mal im Voraus

[udo1toni]

Der grundsätzliche Aufbau in knx ist

 Taster -> Busankoppler <-> Bus <-> Aktor -> Verbraucher

Es gibt verschiedene Arten Taster, zum einen die konventionellen, da ist dann ein Binäreingang als Umsetzer auf den Bus verbaut, zum anderen die "echten" knx Taster, die es in manigfaltiger Ausführung gibt. Dort ist es so, dass die verbaute Elektronik des Tasters mit einem Busankoppler am Bus angeschlossen ist. Im Aktor ist ebenfalls ein Busankoppler verbaut, (genau wie beim erwähnten Binäreingang). Jedes am Bus angeschlossene Gerät bringt eine gehörige Portion Eigenintelligenz mit, knx ist ein dezentrales System. die einzelnen Busankoppler unterhalten sich mittels GruppenAdressen (GA) untereinander, die GA sind in jedem Gerät einem oder mehreren Objekten zugeordnet. Ein Taster könnte z.B. intern logisch einen Schalter nachahmen, das heißt, beim Drücken wechselt der Zustand jeweils von OFF nach ON und umgekehrt. Dieser Zustand wird im Schaltobjekt gespeichert. Wenn der Schalter betätigt wird, sendet der Busankoppler die hinterlegte GA auf den Bus. Im Aktor ist die selbe GA auf dem Schaltobjekt hinterlegt, an welchem das Relais angeschlossen ist, welches das Licht einschaltet. Wird auf der GA ON empfangen, wechselt das Relais nach ON, wird OFF empfangen, wechselt es nach OFF. Zusätzlich gibt es für das Relais ein Rückmeldeobjekt mit einer eigenen GA. Wenn das Relais schaltet, bekommt das Rückmeldeobjekt den gleichen Zustand, der dann wieder auf den Bus kommt. Warum so kompliziert? Weil ein Aktor aus verschieden Gründen schalten kann, entweder er bekommt einen konkreten Befehl über das Schaltobjekt, oder er hat vielleicht eine Zeitautomatik (Treppenlichtschaltung), er gehört zu einer Szene (eigene GA, der Aktor merkt sich auf Befehl, welchen Zustand er einnehmen soll, wenn die Szene aufgerufen wird), man kann Aktoren verriegeln oder mit Priorität schalten, ...

Wenn Du knx mit openHAB verbindest, legst Du als erstes die Aktoren an, mit der GA, die den Aktor schaltet und der GA, die den Zustand des Aktors zurück meldet.
Bei Rollläden kommt je nach Aktor noch einiges dazu, mindestens gibt es zwei GA (eine für endlos hoch/runter eine für schritt hoch/runter), meist sind heute aber noch weitere GA im Spiel nämlich für Absolutposition anfahren und Absolutposition melden. Bei Dimmern gibt es mindestens die absolute Helligkeit und den heller/dunkler-Befehl.

Ein knx/IP-Gateway ist eine Möglichkeit, mit dem Bus zu kommunizieren. Normalerweise ist auch an mindestens einer Stelle eine Schnittstelle vorhanden, denn der Elektriker muss ja auch irgendwie an den Bus kommen. Das kann natürlich auch eine RS232 oder USB-Schnittstelle sein.

Was Du auf jeden Fall brauchst, ist eine komplette Dokumentation des knx Systems. Weiterhin ist die Frage, ob es bereits ein Automation gab, oder ob es sich um eine rein konventionelle Installation handelt. Bei konventionellen Installationen gibt es nämlich oftmals keine Absolutwerte für Dimmer/Rollläden, weil es gar keine Geräte am Bus gibt, die die Informationen auswerten könnten (das passiert meist nur auf Meldetableauts oder eben in einer Hausautomation)

Um solche Dinge selbst nachzurüsten, ist ETS zwingend erforderlich, und dann kommt es auf die Größe der Installation (genauer gesagt die Anzahl der knx Geräte) an, welche Version man braucht, wobei man immer ein bisschen tricksen kann. Die Lite-Version ist kostenlos, kann aber nur 5 Geräte verwalten. Man kann aber mehrere Projekte anlegen, in jedem Projekt 5 Geräte, und schon hat man diese Beschränkung umgangen. Ist aber extrem lästig und umständlich, wenn man 50 Geräte hat und ständig zwischen den Projekten wechseln muss, um das passende Gerät zu konfigurieren, GA müssen jedesmal wieder neu angelegt werden usw.
Die Vollversion ist mit 1000EUR schon ein ziemlicher Brocken, dafür funktioniert dann auch alles ohne Verrenkungen. Es gibt noch eine "kleine" Version, die 20 Geräte verwalten kann (wenn ich mich richtig erinnere), aber 20 Geräte sind sehr schnell erreicht, also erst genau zählen, und immer einrechnen, dass man vielleicht mal was erweitern will...

Das ETS Projekt gehört übrigens zur Dokumentation, der Elektriker sollte das auch aushändigen (das wird gerne "vergessen"). Ohne das Projekt ist es sehr mühsam, alles so nachzubauen, dass es dem Original entspricht. Natürlich ist die Dokumentation nicht kostenlos, muss also bezahlt werden, aber wie gesagt, das Projekt gehört zur Dokumentation.

Wenn Du vollen Zugriff auf alle Daten hast, gibt es keine Einschränkungen, alles ist möglich. Bei mir springt im GästeWC die Musik an, wenn das Licht eingeschaltet wird. An Fasching haben wir regelmäßig Party, weil der Zug vor unserer Hausfür lang geht, auch mal wildfremde Klonutzer, da spielt die Anlage dann automatisch einen Tusch, wenn das Licht wieder ausgeschaltet wird.
Wenn ich das Hoftor öffne, wird das im Fernseher als Meldung eingeblendet, genauso wie wenn jemand anruft oder klingelt (Telefon hat natürlich nichts mit knx zu tun)
Ansonsten fahren unsere Rollläden in die Beschattung, wenn es wärmer als 24 Grad werden soll, und wenn es nach 20 Uhr ist, läuft die Musik im Bad bei den Schlafzimmern nur leise, damit niemand gestört wird.

[Marco911]

....

Vielen Dank für deine ausführliche Erklärung, diese hat gerade einige Knoten bei mir gelöst.
Vorallem die Info, dass man mit der ETS Software quasi den Geräten sagt was diese wie tun sollen. Der Aktor weiß also, wenn was von der Adresse Taster1 kommt dann mach was.

Ich war etwas verwirrt, da es auf der Gira Seite HomeServer und Co gab. Konnte mir aber nicht vorstellen, dass diese offen für z.B. OpenHab sind. Aber das ist quasi deren Zentrale z.B. per Tablet was zu steuern, was ich ja über OpenHab machen möchte.

Die Info mit der Projektdoku werde ich dann gleich mal in Erfahrung bringen.

D.h. diese TCP/IP Gateways wandeln mir mein Datenpaket in ein passendes Buspaket um und mir stehen Dank der vorhandenen OpenHab AddOns Tür und Tor offen eigene Pakete in den Bus zu schicken (z.B. das Rollo runter Signal wenn es zu warm wird).

Was mir noch nicht so 100% klar ist, da das ganze ein Bus ist, kann ich den Anwendungsfall:
Wenn Taster nachts gedrückt wird, dann Dimmwert X ansonsten Y
Vermutlich nicht über OpenHab sondern nur über die ETS Software realisieren indem ich das dann in die Aktorenlogik schreibe (falls dieser eine innere Uhr besitzt).

Das TCP/IP Gateway gibt evtl. auch alle Nachrichten nach draussen, d.h. vielleicht könnte ich unmittelbar ein Paket hinterherjagen wenn Taster gedrückt mit entsprechendem Dimmwert.

Nimmt der Sender das Paket vom wieder vom Bus weg, d.h. es kreist genau einmal?

[udo1toni]

Ich fange mal von hinten an...

Der knx Bus ist nicht ringförmig, sondern hat eine Baum- oder Sternstruktur, das heißt, die Verkabelung geht von Dose zu Dose oder verzweigt sich auch, alles erlaubt, nur keine Schleifen. Der Bus kommt mit zwei Drähten aus, die gleichzeitig bidirektionale Kommunikation und Stromversorgung bereitstellen (wie bei 1-wire, welches mit seinem Namen natürlich lügt...). Alle Busteilnehmer werden einfach an diesen zwei Drähten angeklemmt, es gibt keine getrennten Ein- und Ausgänge.

Ein Bustelegramm wird nur vom Sender auf den Bus geschickt, alle anderen Busteilnehmer hören mit, falls sie die GA in ihrer Liste haben, werten sie die Nachricht aus, falls sie die GA nicht in ihrer Liste haben, verwerfen sie die Nachricht, ohne darauf zu reagieren. Das knx/IP Gateway tunnelt knx Bustelegramme durch IP, jedes Telegramm wird grundsätzlich durchgereicht.

knx beherrscht für größere Installationen allerdings auch eine Struktur für den Bus. Bis zu 64 Geräte dürfen an einer Buslinie angeschlossen sein (wie gesagt, das kann wild verzweigt sein, Linie ist hier also nicht im Wortsinn zu verstehen) Wenn das nicht reicht, muss man die Linie mittels Repeater verlängern, dabei werden dann alle Telegramme durch den Repeater durchgeleitet (bis zu vier Linien dürfen mittels Repeater zusammengeschaltet werden).

Die Datenübertragungsgeschwindigkeit auf dem knx Bus beträgt 9600Bit/s, also eher gemächlich (nach heutigen Standards), wenn jetzt immer mehr Linien zusammengeschaltet werden, steigt zwangsläufig auch die Zahl der Telegramme pro Sekunde an, deshalb gibt es in einer zweiten Erweiterungsstufe Linien- und Bereichskoppler. Diese haben eine Filtertabelle, über die sie entscheiden, ob ein Telegramm weitergeleitet wird oder nicht. In wirklich großen Installationen wird als Backbone Ethernet verwendet (in der 10MBit/s Variante, das reicht allemal), dabei werden dann knx/IP Router eingesetzt. Die kann man auch verwenden, um eine Hausautomation anzuschließen, allerdings sind die ungefähr dreimal so teuer wie ein einfaches knx/IP-Gateway.

Es gibt natürlich noch Regeln, z.B. wie oft ein Telegramm weitergeleitet werden darf, aber das übernimmt im Prinzip alles die Hardware

knx ist ja erstmal komplett autark, funktioniert also auch ohne openHAB oder andere Hausautomationen. Trotzdem kann man leicht eine Funktion "zwischen 20 Uhr und 6 Uhr dieses licht nur auf 40% einschalten" realisieren, und zwar ohne dass man bei Ausfall von openHAB auf das Licht verzichten muss (wohl allerdings auf das dimmen...) und das geht so:
Im Allgemeinen werden die Dimmer nicht schlagartig eingeschaltet sondern langsam aufgedimmt - sieht schicker aus und schont die Lampen (mein Haus hat überall Halogen 12V, Fertigstellung Anfang 2006, so um die 80 Stück kommen da zusammen, im Wohnzimmer alleine 30 Stück - ich hab bisher insgesamt noch keine 10 Stück tauschen müssen) Wenn jetzt über Lichtschalter der Einschaltbefehl kommt, antwortet der Dimmer sofort mit einem Statusupdate, welches openHAB mitbekommt. daraufhin startet in openHAB eine Rule, die prüft, ob es zwischen 20 Uhr und 6 Uhr ist, und falls das zutrifft, sendet es sofort einen Dimmbefehl an den Dimmer, auf 40% zu dimmen. Bis der Dimmer bei 40% angekommen ist, ist die Rule schon zweimal gelaufen und der Anwender bekommt gar nicht mit, dass openHAB seinen Schaltbefehl "überschrieben" hat. Wenn openHAB ausgeschaltet ist, dimmt die Lampe natürlich voll auf. (Ich hab meine Dimmer so konfiguriert, dass beim Einschalten immer auf 80% gedimmt wird - dann kann bei Bedarf ich noch was zugeben, spare aber die Ganze Zeit Strom - und Lebensdauer der Lampen.

Was den Gira Homeserver betrifft, so ist das ein bisschen soetwas wie openHAB, Du kannst dort eine UI anlegen, es gibt die Möglichkeit Logiksteuerung zu integrieren und es gibt mächtige Logikmodule, die man auch selbst "programmieren" kann (so etwas fehlt openHAB leider völlig, und Lambdas sind nur ein unzureichender Ersatz). Aber der Gira HS ist ursprünglich nicht für Endanwender gedacht, sondern, dass Dein Elektriker Dir sowas bauen kann. Es gibt ein ISDN-Modul, über die der HS jemanden anrufen kann, es gibt die Möglichkeit, TCP und HTTP zu empfangen und zu senden, danach wird die Luft, was Interoperabilität betrifft, ganz schnell sehr dünn. Aber den Gira HS gibt es schon seit den 90er Jahren, und lange Zeit gab es auch nichts anderes.

edomi ist sehr nah an Gira HS dran, was das Programmierkonzept betrifft, allerdings ist edomi kostenlos und über Module recht einfach um andere Bussysteme erweiterbar, so wie openHAB halt auch.

[Marco911]

Super, jetzt sind erstmal alle Unklarheiten beseitigt.
vielen Dank nochmal für deine guten und ausführlichen Erklärungen.