Qu’est-ce que KNX ?

KNX est le protocole leader sur le marché européen de la maison intelligente avec plus de 70% de la valeur totale du marché. Apparu en 1999, le protocole KNX est devenu une norme européenne en 2003 (EN 50090) puis internationale en 2006 (ISO/IEC 14543), et même un protocole chinois en 2007 (GB/Z 20965). Avec une part de 48% de la valeur totale du marché européen de la maison intelligente, l’Allemagne est le plus grand fabricant et consommateur de solutions de maisons intelligentes. En conséquence, l’automatisation allemande chez les fabricants représente 70% du total des produits quand la France ne représente que 10% selon une étude BSRIA. Forces et faiblesses d’un bus de terrain qui monte en puissance…

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Le protocole de communication et bus de terrain KNX(aussi appelé Konnex) est né en 1999 de la fusion des standards EHS, EIB et Batibus à l’initiative de plusieurs industriels, principalement Siemens (EIB) et Schneider Electric (Batibus). Ces grands acteurs de la filière électrique, qui avaient développé leur propre protocole, ont pris l’initiative de les faire converger en un seul : KNX. Par nature, ce bus de terrain est donc très influencé par les pratiques de la filière électrique et c’est la raison pour laquelle il « parle » aux électriciens plus que les autres protocoles standards, comme BACnet ou LonWorks conçus initialement pour les acteurs du CVC.

KNX a été créé à partir de protocoles existants et donc de solutions d’automatismes « en catalogue ».

C’est un atout majeur : KNX couvre complètement l’ensemble des applications que l’on retrouve dans les bâtiments actuels (environ 56 000 produits !) ; en revanche, cette fusion de protocoles aboutit naturellement à une moindre homogénéité dans les modes de configuration versus un protocole conçu à partir d’un besoin.

 

Différents modes de configuration

E-mode (Easy mode) : c’est le mode « facile », construit sur le principe de « l’auto reconnaissance » des composants d’une installation.

Ce mode permet par exemple d’installer un automatisme sans passer par un logiciel, par simple reconnaissance entre un bouton et des lampes dans une pièce. Cette simplicité est évidemment très appréciable pour les installateurs électriciens qui ont la possibilité avec l’E-mode d’installer des automatismes sans avoir les compétences d’un intégrateur. Ce mode est propre à chaque constructeur. Par conséquent, deux  interrupteurs en E-mode de constructeurs différents peuvent ne pas communiquer entre eux. Lorsque ce problème d’interopérabilité, lié à la conception du produit, se présente, il peut se résoudre avec le logiciel ETS. Les produits E-mode peuvent en effet se programmer/s’installer en S-mode via ETS.

Ce mode de configuration est bien adapté pour le résidentiel où les automatismes sont assez limités en nombre.

S-mode (System mode) : c’est le mode « expert » et le plus généralisé.

Il permet de télécharger une application dans un produit et de la configurer par le biais du logiciel ETS distribué par l’association KNX. Il concerne des structures plus importantes, voire deux bâtiments séparés l’un de l’autre : jusqu’à 56 000 produits peuvent être pilotés avec ce mode « supérieur ». Il faut savoir qu’un « produit » peut être un volet roulant mais également un système Dali qui peut lui-même piloter plusieurs luminaires.

 

Quatre moyens physiques de transmission

Qui dit protocole de communication dit transfert d’information. Sur ce plan, KNX offre 4 vecteurs possibles :

– La paire torsadée ou Twisted Pair (TP). Ce bus existe en deux versions : TP0 (4 800 bits/s) et, le plus utilisé, le TP1 (9 600 bits/s) ;

– Le courant porteur en ligne (CPL), qui permet de faire transiter le protocole (deux vitesses différentes 1 200 à 2 400 bits/s qui renvoient aux standards historiques IEB et EHS) sur du courant 230 V sans avoir à tirer de câble ;

– La radiofréquence (RF) en 868 Mhz qui permet, là aussi, d’envoyer des trames KNX (38 000 bits/s) sans passer par du câblage et peut être particulièrement adaptée pour de la télérelève et bien sûr en rénovation ;

– Ethernet qui a été ajouté aux spécifications KNX en 2008 et qui permet de « transposer » KNX en KNX over IP pour élargir les possibilités de communication et notamment permettre la convergence sur IP. Il faut savoir que KNX IP existe en deux modes : KNX IP routeur, qui autorise l’échange de données sur différents étages d’un bâtiment, par exemple, et KNX IP tunneling qui ne le permet pas (chaque étage restera indépendant).

De ces quatre médias, c’est la paire torsadée qui est privilégiée. Ce câble double fil a l’avantage de véhiculer l’information, mais aussi du courant continu 30 V pour alimenter les automatismes. Cette double capacité de communication et d’alimentation est un atout lorsque les produits que l’on souhaite interfacer n’ont pas besoin du courant fort.

 

Une ligne, topologie de base KNX

De fait, l’élément topologique du bus KNX est la ligne (Fig. 1), c’est-à-dire :

– 1 alimentation spécifique ;

– 64 produits maximum ;

– 1 km de câble maximum.

Une ligne (principale ou non) représente l’installation minimale de KNX. Pour piloter plus de 64 produits, il sera possible d’ajouter un « répéteur de ligne », ce qui autorisera un segment de 64 produits supplémentaires, la limite étant 256 produits (1 ligne principale de 64 produits + 3 segments de 64 produits supplémentaires), sachant que le répéteur de ligne doit être compté comme un produit

(Fig. 2).

KNX permet de connecter 15 segments sur une ligne principale, ce qui forme 1 zone (area), et

jusqu’à 15 zones, via des coupleurs de zone (CZ), l’ensemble étant relié à l’épine dorsale du bâtiment (backbone). La limite physique est atteinte lorsque 56 000 produits sont connectés.

Rappelons qu’il faut une alimentation électrique pour chaque tronçon et que l’on ne peut donc pas envisager une alimentation centralisée. À noter que KNX est un protocole à « logique répartie », chaque automate est indépendant des autres et ne fonctionne pas sur le principe maître/esclave.

La question de l’interopérabilité

Pour l’installateur, les produits KNX sont interopérables car certifiés par l’association KNX. Seul des produits validés après tests par l’association sont mis sur le marché. Cette « surveillance », qui permet de financer l’association pour soutenir ce protocole, limite de facto les problèmes d’interopérabilité.

Autre point intéressant, l’association KNX contraint les professionnels qui utilisent son logiciel ETS à suivre une formation de 5 jours pour pouvoir l’utiliser. Un passage obligé qui rassure parce qu’il donne un niveau de compétence a minima aux installateurs et aux intégrateurs, et ce partout en Europe.

Pour autant et bien que propriété de l’association KNX, le logiciel ETS n’est pas incontournable pour installer des produits KNX dans le bâtiment.

Grâce au système KNX, auquel sont connectés tous les Bus (paire torsadée, fréquence de radio, power line ou IP/Ethernet), ils peuvent échanger des informations. Les Bus peuvent être soit des détecteurs, soit des régulateurs, nécessaires au contrôle des équipements du système de gestion suivants: éclairage, stores/volets, systèmes de sécurité, gestion de l’énergie, chauffage, systèmes de ventilation et de climatisation, systèmes d’alarme et de surveillance, interfaces domotiques, téléguidage, compteurs, contrôle vidéo et audio, appareils ménagers… Toutes ces fonctions peuvent être contrôlées, commandées et sécurisées par alarme à travers un système unifié, sans que des centres de contrôle supplémentaires soient nécessaires. Avec plus de 5000 produits certifiés, l’installateur électrique a le choix.

 

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