Der Busankoppler macht den Unterschied

"Früher war alles einfacher", ist eine oft gehört Redensart. Viele lieben das Altbewährte, doch die Zeiten und die Technologien ändern sich, immer wieder. So war auch bei KNX über Jahre klar, wie eine Topologie aussieht und welche technischen Grenzen gelten. Neue Produkte bieten aber auch hier neue Möglichkeiten, was immer mal wieder für Verwirrung sorgt.

Dezentrales System

KNX als dezentrales System ist für die Installation in einzelnen Segmenten, das heisst Bereichen und Linien ausgelegt. Die Segmente werden unabhängig voneinander mit Strom versorgt, so dass ein Ausfall nicht eine ganze Anlage betrifft, sondern nur ein Teilsegment, oder eben eine Linie. Die Segmentierung hilft zudem, das Kommunikationsvolumen auf dem Bussystem zu verteilen. Dadurch sind Gebäudeautomationsanlagen in nahezu beliebiger Grösse realisierbar, und dies auch Gewerke-übergreifend (HLKSE).

Nun steht seit Kurzem die Frage im Raum, wie viele Geräte an einer KNX-Linie angeschlossen werden können. Grund dafür ist, dass Hersteller seit geraumer Zeit verschiedene Spannungsversorgungen mit bis zu 1280mA anbieten. Wir stellen die Frage nach der Anzahl Teilnehmer deshalb dem KNX-Experten Beat Bebi, der in der KNX-Ausbildung und im KNX-Kundensupport von Feller AG täglich damit konfrontiert ist.

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Beat Bebi, technischer Kundensupport und KNX-Ausbildung bei Feller AG (Source: zVg)

René Senn: Beat, kannst du die Frage, wie viele KNX-Geräte denn nun effektiv auf einer Linie installiert werden können, abschliessend beantworten?

Beat Bebi: Nein, als Antwort kann ich nicht einfach eine einzelne Zahl angeben, sie hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zudem, fürchte ich, gehen hier die Meinungen unter den Experten auseinander. In den KNX-Spezifikationen sind die Zahlen jedoch klar definiert. Das entscheidende Kriterium ist die Art der verwendeten KNX-Busankoppler. Gemäss KNX Association sind zwei Typen spezifiziert. Die bisherigen Typen tragen die technische Bezeichnung TP1-64-Geräte. TP steht für Twisted Pair, 64 steht für maximal 64 Geräte pro Liniensegment. Pro Linie sind zudem vier Segmente möglich, was schlussendlich, mit dem Einsatz von drei parallel geschalteten Linienverstärkern, 256 TN pro Linie ermöglicht.

Und welcher ist der zweite Typ?

Das sind die neueren TP1-256-Busankoppler. Wenn auf einer Linie nur Geräte vom Typ TP1-256 verwendet werden, können darauf theoretisch 256 TN angeordnet werden. Es dürfen aber keine Linienverstärker mehr eingesetzt werden. In der Praxis wird dieses Maximum jedoch kaum jemand ausreizen.

Und wie erkenne ich, um welchen Busankoppler-Typ es sich handelt

Das steht nicht direkt auf den Geräten, da muss man das Datenblatt des Herstellers konsultieren. Die neueren Geräte sind eigentlich alle TP1-256.

Kann ich die verschiedenen Busankoppler auch auf einer Linie kombinieren?

Ja, ohne Probleme. Sobald jedoch ein Busankoppler vom Typ TP1-64 in einer Linie vorhanden ist, dürfen an dieser Linie nur noch maximal 64 KNX-Teilnehmer angeschlossen werden. Da in einer bestehenden Linie auch mal neue Geräte dazukommen können, ist es von Vorteil, oder besser gesagt, sind wir auf der sicheren Seite, wenn wir stets das Maximum von 64 Geräten pro Linie einhalten.

Warum ist das wichtig?

Die Bussspeisung und die Kommunikation erfolgen bei KNX über dieselbe Leitung. Werden in einem TP1-64-Liniensegment mehr als 64 Teilnehmer an einer Linie angeschlossen, besteht die Gefahr, dass sich das Telegramm durch die zu vielen Teilnehmer technisch bedingt abschwächt. Klar, gibt es gewisse Reserven, aber der KNX-Standard sieht diese Grenze so vor.

Was bedeutet das für die Praxis?

Im Zweckbau wird in der Regel ein Liniensegment immer auf 64 TN ausgelegt, in der Planungsphase wird jedoch nur mit 55 TN pro Liniensegment gerechnet, um später noch eine gewisse Reserve zur Verfügung zu haben. So spielt es keine Rolle, welcher Typ Busankoppler an diesem Liniensegment angeschlossen wird, wir sind so oder so immer auf der sicheren Seite.

Hat dies noch weitere Vorteile?

Ja klar, eine Aufteilung in kleinere Liniensegmente ist auch für den Telegrammverkehr vorteilhaft, weil dieser sich so über die gesamte Anlage besser aufteilt. Die Linien- und Bereichskoppler haben ja eine entsprechende Filterfunktion und limitieren so, sofern richtig konfiguriert, die Linien- bzw. Bereichsübergreifende Buskommunikation auf das Wesentliche. Und weil KNX ein Ereignis-gesteuertes System ist, ist die Buskommunikation in der Regel sehr klein.

Wie viele Telegramme kann KNX denn pro Sekunde übertragen?

Der Zwei-Draht-Bus kommuniziert mit 9600 Baud und kann so zum Beispiel ca. 50 Schalttelegramme pro Sekunde übertragen. In der Gebäudeautomation und für die typischen Gewerken wie Licht, Heizung, Jalousie usw. ist dies mehr als ausreichend.

Und wie sieht das mit der Anzahl Teilnehmer in einem Smart Home aus?

In einem Einfamilienhaus, in dem oft etwas mehr als 64 Geräte zum Einsatz kommen, kann durchaus mit einer grösseren Spannungsversorgung gearbeitet werden. Das Problem mit dem einzelnen TP1-64-Gerät bleibt aber auch dann bestehen. Der Integrator muss also genau schauen, ob alle KNX-Geräte, die er in seinem Projekt verwendet, auch wirklich TP1-256-Geräte sind. Ist dies nicht der Fall, reduziert sich die Anzahl möglicher TN wieder auf 64 Geräte pro Liniensegment. Da neuere Geräte grundsätzlich mit TP1-256-Kopplern hergestellt werden, wird sich diese Thematik in den nächsten Jahren natürlich vereinfachen.

Und wie hoch kann ein Integrator nun effektiv gehen?

Mit einer 1280mA-Spannungsversorgung und nur TP1-256-Geräten theoretisch auf 256 Geräte, wenn die Stromleistung genügend ist. Aber das ist wie gesagt Theorie. Es hängt immer von der effektiven Leistungsaufnahme der angeschlossenen Teilnehmer ab. Ich empfehle, nicht mehr als 80 Geräte auf einer Linie zu platzieren. Gerade bezüglich der Ausfallsicherheit ist es doch besser, wenn mehrere kleinere, autonom versorgte Linien erstellt werden.

Dann gilt die "alte" KNX-Regel nicht mehr, dass pro KNX-Gerät mit 10mA Leistungsaufnahme gerechnet werden muss?

Nur als Richtgrösse. Effektiv hängt die Anzahl der Geräte pro Linie aber wie gesagt immer von der effektiven Stromaufnahme der einzelnen TN ab, sowie von der eingesetzten Spannungsversorung. Die Teilnehmeranzahl darf dabei aber nie grösser als 64 bzw. 256 Teilnehmer sein. Die effektive Stromaufnahme ist in den jeweiligen Datenblättern spezifiziert. Die ETS hat zudem eine Funktion, in der sie die Verbräuche aller TN auf einer Linie addiert, sofern der Hersteller diese in seinen Produktdaten angegeben hat. Die 10mA dienen dem Integrator während der Projektierung aber nach wie vor als grobe Richtgrösse.

Welche Anzahl TN empfiehlst du persönlich?

Für die Planung empfehle ich folgende Richtwerte: Maximal 55 TN pro Liniensegment bei TP1-64-, bzw. 80 TN pro Linie bei reinen TP1-256-Installationen. So steht mir später jeweils eine Ausbaureserve bis zur Maximalauslastung der Linie bzw. der Spannungsversorgung zur Verfügung. Gewisse Spannungsversorungen können auch parallelgeschaltet werden. Die Parallelschaltung von zwei 1280mA-Spannungsversorgungen ist nicht erlaubt, weil sonst der maximale Kurzschlussstrom von 3A nicht mehr eingehalten werden kann.

Beat Bebi, engagiert sich seit 17 Jahren mit Herzblut für KNX und kennt die technischen Details von KNX aus seiner täglichen Arbeit.