CN108255114A - 一种基于knx总线协议的智能控制系统及其配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于KNX总线协议的智能控制系统，包括核心处理器板1，驱动执行电路，应用切换板8，KNX总线电源2，IP路由器3和PC端；所述核心处理器板1分别和驱动执行电路、应用切换板8、KNX总线电源2以及IP路由器3电连接；IP路由器和PC端电连接。本用新型的智能控制系统，把多个功能独立的控制设备以功能模块的形式集成到一个控制器中，并且功能模块基于功能分类设计，能够大大提高系统的集成度和稳定性，同时，线路安装更简便。

Description

一种基于KNX总线协议的智能控制系统及其配置方法
技术领域
本发明涉及智能家居和楼宇控制领域，特别涉及一种基于KNX总线协议的智能家居和楼宇控制系统及其配置方法。
背景技术
目前，用于智能家居和楼宇的控制系统，通常是将多个具有独立功能的控制模块通过通讯总线连接组成一个智能控制系统，例如：酒店管理房间的控制系统是通过通讯总线将分别具有独立控制模块(如开关模块，窗帘模块，调光模块和温控模块等)的各终端设备(如灯光，窗帘，空调和电视等)连接组成，从而实现对酒店的灯光环境、遮阳环境和温度环境的控制；由于每个控制模块都是单独的控制设备，使得控制系统的集成度较低，特别在大规模集中控制系统中，随着终端设备的增加，连接设备的总线也越多，导致线路安装复杂，降低整个控制系统的稳定性；而且独立设备的对象控制点位是固定的，容易导致应用配置成本和控制点位变化之间的矛盾，无法实现产品性价比最大化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于KNX总线协议的智能控制系统及其配制方法，以解决目前家居和楼宇智能控制系统，特别是大规模集中控制系统中存在的集成度低，稳定性差，不易于应用配置以及控制点位无法灵活调整的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于KNX总线协议的智能控制系统，包括：核心处理器板，驱动执行电路，应用编程切换板，KNX总线电源，IP路由器和带ETS工程配置软件的PC。
所述核心处理器板以LPC1788为核心，用于实现KNX通讯协议栈、各功能模块内存分配和数据存储以及应用编程切换板的逻辑处理。
所述驱动执行电路用于实现各功能模块的执行，包括开闭执行电路、调光执行电路、干接点输入输出(IO)电路、窗帘执行电路和风机盘管执行电路。
所述应用编程切换板用于实现各功能模块应用编程状态的切换，包括编程切换按键和对应各驱动电路的编程指示LED灯。
所述KNX总线电源包括电源和干线，为核心处理器板和IP路由器提供电源和通讯连接。
所述IP路由器通过LAN接口与PC通讯连接，用于实现智能控制模块的应用配置。
作为本发明的进一步，核心处理器板中实现的KNX通讯协议包括对物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的实现。使用LPC1788内部内存块实现各功能模块的内存分配，内存采用连续分配的方式，其中包括开闭执行器数据库配置区、调光执行器数据库配置区、窗帘执行器数据库配置区、风机盘管执行器数据库配置区和IO处理执行器数据库配置区等。核心处理器板还集成了KNX总线接口，TCP/IP接口，RS485总线接口，USB接口以及音频接口。
进一步的，驱动执行电路连接终端电气设备，其中，开闭执行电路是基于功率输出控制的纯硬件驱动板，调光执行电路是基于功率或者小信号模式控制的亮度调节执行驱动板，干接点输入输出电路用于控制房态显示、按键面板输入、LED灯输出、门铃和消防信号等，窗帘执行电路用于驱动窗帘电机，风机盘管执行电路用于控制风机盘管和电动阀执行器。
应用编程切换板用基于KNX的应用配置方法实现各功能模块的逻辑切换。首次操作编程切换按键会显示第一个功能模块的编程指示灯，表示该驱动电路对应的功能模块处于应用编程状态，每操作一次编程按键会显示下一个功能模块的编程指示灯，如此类推，直到切换完最后一个功能模块后无编程指示灯显示，表示无功能模块处于应用编程状态，如此循环。
一种基于KNX的功能模块应用配置方法，包括以下步骤：
P1：打开KNX总线电源，通过KNX总线电源连接所述核心处理器板和IP路由器的KNX总线接口，IP路由器网络连接到PC；
P2：操作所述应用编程切换板的编程切换按键切换到需要编程的功能模块，对应的编程指示灯亮起；
P3：通过PC上的ETS工程配置软件加载设备数据库并配置编程地址，然后下载数据库应用配置数据；
P4：载入数据后，核心处理器LPC1788存储对应功能模块的应用配置数据到对应的内存块中，完成该功能模块应用配置。
继续编程下一个功能模块则需返回所述步骤P2开始。
所述步骤P1中，所述IP路由器是通过LAN接口与PC相连，同时处于局域网，并且需要连接一个标准的KNX电源模块，设备间通过TP双绞线相连；
所述步骤P2中，通过短按编程按键实现对所需要编程的功能模块进行切换选择；
所述步骤P3中，所述ETS工程配置软件是可以加载设备数据库进行配置和编程下载的专业软件，所以功能模块的应用配置和设备模块的应用配置是完全兼容的，操作方法得以延续；
所述步骤P4中，核心处理器会根据预先为该功能模块分配的内存块存储当前载入的应用配置数据，且覆盖掉上一次的应用配置数据；
所述设备数据库为标准ETS的产品数据库文件。
本发明提出一种基于KNX总线协议的智能控制系统，把多个功能独立的控制设备以功能模块的形式集成到一个控制器中，并且功能模块基于功能分类设计，能够大大提高系统的集成度和稳定性，同时，线路安装更简便，本发明还提出了一种基于KNX的功能模块应用配置方法，使得控制系统应用配置更灵活，提高智能家居和楼宇控制领域环境适用性以及有效降低成本。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明实施例的内存分配示意图；
图3为本发明实施例的应用配置流程图；
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于KNX的功能模块控制系统，包括核心处理器板1，驱动执行电路，应用编程切换板8，KNX总线电源2，KNX IP路由器3和带ETS工程配置软件的PC。
核心处理器板1是以LPC1788为核心，用于实现KNX通讯协议栈、功能模块的内存分配和数据存储以及应用编程切换的逻辑处理。
驱动执行电路是用于实现功能模块的执行机构，包括开闭执行电路9、调光执行电路10、干接点输入输出电路11、窗帘执行电路12和风机盘管执行电路13。
应用编程切换板8包括编程切换按键和对应各驱动电路的编程指示LED灯，用于实现切换各功能模块的应用编程状态；其中应用编程切换板直接与核心处理器板通过IO接口相连，而各个各功能模块的执行电路通过通讯接口与核心处理器板相连。
各功能模块执行电路连接终端电气设备，其中，开闭执行电路9是基于功率输出控制的纯硬件驱动板，调光执行电路10是基于功率或者小信号控制模式的亮度调节执行驱动板，干接点输入输出电路11用于控制房态显示、按键面板输入、LED灯输出、门铃和消防信号等，窗帘执行电路12用于驱动窗帘电机，风机盘管执行电路13用于控制风机盘管和电动阀执行器。
为了提高本实施例的扩展性，能够接入第三方系统，实施例中核心处理器板1还集成了KNX总线接口，TCP/IP接口，RS485总线接口，USB接口以及音频接口用于系统扩展。
KNX总线电源2包括电源和干线，为KNX IP路由器3和核心处理器板1提供电源和通讯连接，形成KNX总线网络，用于各功能模块应用配置下载；KNX IP路由器通过LAN接口与PC通讯连接，形成局域网，用于功能模块应用配置数据转发。
如图2所示，本实施例中核心处理器板的内存块实现了KNX协议栈内存块、系统运行时内存块和各功能模块应用配置内存块的内存分配，内存分配采用连续分配的方式，其中功能模块应用配置内存块包括开闭执行器数据库配置区、调光执行器数据库配置区、窗帘执行器数据库配置区、风机盘管执行器数据库配置区和IO处理执行器数据库配置区。
如图3所示，本实施例基于KNX的功能模块应用配置方法，包括以下步骤：
P1：打开KNX总线电源，通过KNX总线电源连接所述核心处理器板和KNX IP路由器的KNX总线接口，KNX IP路由器网络连接到PC；
P2：操作所述应用编程切换板的编程切换按键选择需要编程的功能模块，对应的编程指示灯亮起；
P3：通过PC上的ETS工程配置软件加载设备数据库并配置好编程地址和应用配置，然后下载功能模块对应的数据库应用配置数据；
P4：载入数据后，核心处理器LPC1788存储对应功能模块的应用配置数据到对应的内存块中，完成该功能模块应用配置。
继续编程下一个功能模块则需返回所述步骤P2开始。
本实施例步骤P1，具体包括所示KNX总线电源是通过TP双绞线与KNX IP路由器和核心处理器板相连，组成KNX网络，所述KNX IP路由器是通过LAN接口与PC相连，组成局域网；
步骤P2，具体包括可以通过短按应用编程切换板的编程切换按键，选择需要编程的功能模块，该功能模块对应的编程指示灯亮起表示该设备处于编程状态，编程切换按照无编程设备到编程设备1、编程设备2到最后一个编程设备，最后到无编程设备的过程循环；
步骤P3，所述PC上的ETS工程配置软件是可以通过可视化界面操作来加载设备数据库进行配置和编程下载的专业软件，而功能模块的应用配置和编程下载同样是使用可视化的界面操作，通过点击界面的按钮，设备应用配置数据将通过连接PC的KNX IP路由器转发并通过KNX总线加载到核心处理器板上；
步骤P4，具体包括在设备应用配置数据下载完成后，核心处理器LPC1788会分析处理该应用配置数据属于哪个功能模块，然后存储该应用配置数据到预先分配好的功能模块内存块中，即可完成该功能模块的应用配置下载过程。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于KNX总线协议的智能控制系统，包括核心处理器板1，驱动执行电路，应用编程切换板8，KNX总线电源2，IP路由3器和带ETS工程配置软件的PC；所述核心处理器板用于实现KNX通讯协议栈、各功能模块内存分配和数据存储以及应用编程切换板的逻辑处理；所述驱动执行电路用于实现各功能模块的执行，其包括开闭执行电路9、调光执行电路10、干接点输入输出电路11、窗帘执行电路12和风机盘管执行电路13；所述应用编程切换板用于实现各功能模块应用编程状态的切换，其包括编程切换按键和对应各驱动电路的编程指示LED灯。
2.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述KNX总线电源2包括电源和干线，用于为所述核心处理器版1和IP路由器3提供电源和通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述IP路由器3通过LAN接口与所述带ETS工程配置软件的PC通讯连接，用于实现智能控制模块的应用配置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述核心处理器板1用于实现KNX通讯协议栈的处理，包括对物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的传输和控制。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述核心处理器板1以LPC1788为核心，所述LPC1788内存块实现各功能模块的内存分配，所述内存分配采用连续分配的方式，其中包括开闭执行器数据库配置区、调光执行器数据库配置区、窗帘执行器数据库配置区、风机盘管执行器数据库配置区和IO处理执行器数据库配置区。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述核心处理器板1还包括KNX总线接口，TCP/IP接口4，RS485总线接口5，USB接口6以及音频接口7。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于KNX总线协议的智能控制系统，其特征在于，所述驱动执行电路连接终端电气设备；所述开闭执行电路9是基于功率输出控制的纯硬件驱动板，所述调光执行电路10是基于功率或者小信号模式控制的亮度调节执行驱动板，所述干接点输入输出电路11用于控制房态显示、按键面板输入、LED灯输出、门铃和消防信号，所述窗帘执行电路12用于驱动窗帘电机，所述风机盘管执行电路13用于控制风机盘管和电动阀执行器。
8.一种基于KNX的功能模块应用配置方法，包括以下步骤：
P1：打开KNX总线电源2，通过KNX总线电源连接核心处理器板1和IP路由器3的KNX总线接口，IP路由器3网络连接到PC；
P2：操作应用编程切换板8的编程切换按键切换到需要编程的功能模块，对应的编程指示灯亮起；
P3：通过PC上的ETS工程配置软件加载设备数据库并配置编程地址，然后下载对应的功能模块数据库应用配置数据；
P4：载入数据后，核心处理器板1存储对应功能模块的应用配置数据到对应的内存块中，完成该功能模块应用配置。
9.根据权利要求8所述的一种基于KNX的功能模块应用配置方法，其特征在于，所述步骤P1中，所述IP路由器3是通过LAN接口与PC相连，同时处于局域网，并且连接一个标准的KNX电源模块，设备间通过TP双绞线相连；所述步骤P2中，通过短按编程按键实现对所需要编程的功能模块进行切换选择；
所述步骤P3中，所述ETS工程配置软件通过可视化界面操作来加载设备数据库进行配置和编程，功能模块的应用配置和设备模块的应用配置兼容的；
所述步骤P4中，核心处理器会根据预先为该功能模块分配的内存块存储当前载入的应用配置数据，且覆盖掉上一次的应用配置数据。
10.一种基于权利要求1所述的智能控制系统的应用配置方法，包括以下步骤：
P1：打开KNX总线电源2，通过KNX总线电源连接所述核心处理器板1和IP路由器3的KNX总线接口，IP路由器3网络连接到PC；
P2：操作所述应用编程切换板1的编程切换按键切换到需要编程的功能模块，对应的编程指示灯亮起；
P3：通过PC上的ETS工程配置软件加载设备数据库并配置编程地址，然后下载对应的功能模块数据库应用配置数据；
P4：载入数据后，核心处理器板1存储对应功能模块的应用配置数据到对应的内存块中，完成该功能模块应用配置；
重复步骤P2-P4，直到所有功能模块应用配置完毕。
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