BACnet-protokolla: arkkitehtuuri, työskentely, tyypit, objektit ja sen sovellukset

BACnet-protokollan kehitti ASHRAE-niminen komitea tai American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers vuonna 1987. Tämän komitean päämottona on tehdä protokolla, jonka avulla eri valmistajien järjestelmät voivat kommunikoida keskenään miellyttävällä tavalla. . Joten tämä protokolla on ASHRAE:n rekisteröity tuotemerkki. Aikaprotokollan kehittämisestä lähtien se muuttuu jatkuvasti avoimella sopimusmenettelyllä. Joten kaikki kiinnostuneet ovat tervetulleita osallistumaan maksutta. Joten tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta Bacnet-protokolla perusteet – sovellusten kanssa työskentely.

Mikä on BACnet-protokolla?

Data viestintäprotokolla jota käytetään automatisoidun ohjausverkon rakentamiseen, tunnetaan nimellä BACnet tai Building Automation Control Network. Tämä tiedonsiirtoprotokolla on sekä ISO- että ANSI-standardi, jota käytetään yhteistyössä toimivien rakennusautomaatiolaitteiden yhteentoimivuuteen. Bacnet Protocol sisältää joukon sääntöjä tiedonvaihdon hallitsemiseksi tietokoneverkossa, joka yksinkertaisesti kattaa kaiken, minkä tyyppistä kaapelia käytetään, tietyn komennon tai pyynnön muodostamiseksi normaalilla tavalla.

Yhteentoimivuuden saavuttamiseksi useiden laitteiden välillä BACnet-spesifikaatio sisältää kolme pääosaa. Ensisijainen, toissijainen ja korkea-asteen. Joten ensisijainen osa määrittelee tekniikan minkä tahansa rakennusautomaatiolaitteen esittämiseksi normaalilla tavalla.

Toissijaisessa osassa kuvataan viestejä, jotka voidaan lähettää tietokoneverkon yli tällaisten laitteiden tarkistamiseksi ja hallitsemiseksi. Viimeisessä osassa kuvataan joukko sopivia lähiverkkoja, joita käytetään BACnet-viestinnän välittämiseen.

Miksi Bacnet Protocol tarvitaan?

The BACnet-protokollan merkitys on määritellä tyypillisiä tekniikoita, joita valmistajat voivat toteuttaa rakentaakseen komponentteja sekä järjestelmiä, jotka ovat yhteentoimivia BACnetin muiden komponenttien ja järjestelmien kanssa.

Se määrittelee myös kuinka data merkitään verkossa sekä palvelut, joita käytetään tiedon siirtämiseen BACnetin yhdestä solmusta toiseen solmuun. Siinä on myös viestejä, jotka tunnistavat verkko- ja datasolmut.

BACnet-verkkoa käyttävät rakennusten omistajat ja järjestelmäspesifikaattorit yhteentoimivan järjestelmän määrittämisessä. Tämä protokolla ei muuta tarvetta ilmoittaa, mitä kuluttaja tarvitsee. Joten se tarjoaa yksinkertaisesti joitain johdonmukaisia ​​työkaluja, jotka auttavat luomaan ja määrittämään yhteentoimivia järjestelmiä.

BACnet-protokollaa käytetään kaikentyyppisissä automatisoiduissa rakennusjärjestelmissä. Joten saatavilla on yhteentoimivia tuotteita eri luokissa, kuten turvallisuus, palo, valaistus, hissit, LVI jne. Tämä protokolla yksinkertaisesti vastaa yhteentoimivuustavoitteeseen määrittelemällä automaatiolaitteiden yleinen toimintamalli, tekniikka, jota käytetään niiden tietojen määrittämiseen. sisältää & myös tekniikan, jota käytetään selittämään protokollia, joita yksittäinen laite voi käyttää kysyäkseen yhdeltä toiselta laitteelta jonkin ensisijaisen toiminnon suorittamiseksi.

Bacnet-protokollaarkkitehtuuri

BACnet-protokollaarkkitehtuuri rajoittuu pääasiassa valaistuksen ohjaukseen, LVI-järjestelmään ja yhdyskäytäviin. Tämä protokolla korostaa kevyttä ja tehokasta viestintää, joka on optimoitu lyhytsanomia, pieniä verkkoja ja verkkojen välisiä varten.

BACnet-protokollaarkkitehtuuri on tiivistetty arkkitehtuuri, joka sopii 4-kerrokseen OSI malli . BACnet-arkkitehtuurin neljä kerrosta sisältävät pääasiassa Application, Network, Data Link & Physical. Vaikka vain verkkokerros ja sovelluskerros ovat yksinkertaisesti BACnet.

Yllä oleva arkkitehtuuri on BACnet-protokollapino, joka sisältää erilaisia ​​kerroksia kaavion mukaisesti. Tämä protokolla on tiivistetty versio OSI-pinosta. Siirto- ja istuntotasoja ei käytetä. Sovelluskerros ottaa näiden kahden kerroksen toiminnot.

BACnet fyysinen kerros

BACnetin ylemmät kerrokset eivät riipu fyysisestä kerroksesta. Joten BACnetin fyysinen kerros mahdollistaa BACnetin suorittamisen eri verkoissa. BACnetin fyysiset kerrokset on määritetty ARCNETillä, Ethernetillä, IP-tunneleilla, BACnet/IP:llä, RS-232:lla, RS485:llä ja Lonworks/LonTalkilla. RS232 on pisteestä pisteeseen -viestintään. RS485 tukee jopa 32 solmua 1200 metrin etäisyydellä 76 kbps:n nopeudella.

BACnet-protokollalinkkikerros

BACnet-protokolla toteutetaan suoraan LonTalk- tai IEEE802.2-linkkikerroksilla. Joten se määrittää Point to Point (PTP) -datayhteyskerroksen RS232-yhteyksille. Se määrittää RS-485-yhteyksille tarkoitetun MS/TP-datalinkkikerroksen. Standardi määrittelee yksinkertaisesti BVLL:n (BACnet Virtual Link Layer), joka ilmoittaa kaikki BACnet-laitteen kautta vaadittavat palvelut tässä linkkikerroksessa.

IP BACnet Virtual Link Layer kapseloi tarvittavat ohjaustiedot BACnet-virtuaalilinkin ohjaustietojen otsikkoon. IP:n ansiosta BVLL- ja BACnet-protokollan laitteet voivat kommunikoida suoraan IP-verkkojen kautta ilman reititinlaitteita.

BACnet-protokolla käyttää BBMD (BACnet broadcast management device) -konseptia, joka suorittaa vaaditun yleislähetyksen ensisijaiselle linkkikerrokselle. Siten BACnet-lähetysviesti muutetaan IP-pohjaisiksi yleislähetys- tai monilähetysviesteiksi.

BACnet verkkokerros

Tämä kerros yksinkertaisesti määrittää verkon tarvittavat osoitteet reititystä varten. BACnet-verkko sisältää vähintään yhden tai useamman segmentin, jotka on kytketty silloille, kun ne käyttävät samanlaisia ​​LAN-tekniikoita. Jos ne käyttävät erilaisia ​​LAN-protokollia, ne yhdistetään reitittimien kautta.

Sovelluskerros

BACnet ei erota esitystasoja yhtä hyvin kuin sovelluskerroksia. Joten se huolehtii luotettavuudesta ja sekvensointi- tai segmentointimekanismeista, jotka yleensä liittyvät sekä istunto- että siirtokerroksiin. BACnet sisältää laitteita, kuten objekteja, jotka vaihtaa palveluprimitiiviä, jotka on kuvattu ASN.1-syntaksilla ja sarjoitettu ASN.1 BER:llä.

BACnet-suojauskerros

BACnet-suojauksen käsite voidaan ymmärtää helposti esimerkin avulla, esimerkiksi kun BACnet-laite-A pyytää istuntoavainta avainpalvelimelta suojatun viestinnän muodostamiseksi laitteen-B kautta, niin tämä avain välitetään sekä laitteelle-A että laitteelle-B. avainpalvelimen kautta, joka tunnetaan nimellä 'SKAb'. BACnet-protokolla käyttää 56-bittistä DES-salausta.

Kuinka Bacnet-protokolla toimii?

BACnet on tyypillinen sähköinen viestintäprotokolla, joka toimii sallimalla erilaisten valmistajien rakennusautomaatioiden sekä valvontajärjestelmien, kuten palohälyttimien, LVI- ja kehäturvallisuuden, viestinnän keskenään. Tämä protokolla voi toimia lähes minkä tahansa normaalin dataprotokollan kanssa, mukaan lukien TCP/IP.

BACnet-protokolla mahdollistaa kattavan BMS-kehityksen (Building Management Systems), jonka avulla käyttäjät voivat rakentaa, tarkkailla ja ohjata erilaisia ​​rakennusjärjestelmiä yhdessä sovelluksessa.
Tätä protokollaa käytetään myös laajentamaan suoritettavan automaation joustavuutta ja laajuutta. Esimerkiksi automaatiojärjestelmä voitaisiin asentaa siten, että kun palontorjuntajärjestelmä havaitsee tulipalon, järjestelmä lähettää komennot seuraaville.

• Hissin ohjausjärjestelmään lähettämään kaikki hissit välittömästi pohjakerrokseen.
• Rakennuksen hakujärjestelmään äänisignaalin lähettämiseksi rakennuksen asukkaille ilmoittamiseksi, missä palo havaittiin ja miten rakennuksesta poistutaan.
• Rakennuksen audio- tai visuaalisista järjestelmistä kokoustilojen TV-näytöissä oleviin flash-viesteihin.
• Puhelinjärjestelmän käyttöliittymään hälytysten lähettämiseen tekstiviestillä rakennuksen tiloihin ja suunnittelutiimeille.

BACnet-protokollalla kaikki tiedot merkitään objektiin. Joten jokainen objekti merkitsee laitetta tai komponenttia koskevia tietoja. Objektin kaltaisen tiedon merkitseminen tarjoaa yksinkertaisesti sen edun, että uusimmat objektit voidaan muodostaa, muuten olemassa olevia objekteja voidaan muokata käyttäjän vaatimusten mukaan.

Objekti merkitsee fyysistä informaatiota (fyysiset syötteet, lähdöt) ja ei-fyysistä tietoa (ohjelmisto/laskelmat). On erittäin tärkeää huomata, että jokainen objekti voi tarkoittaa yhtä osaa informaatiota, muuten informaatioryhmää, joka suorittaa saman ja tarkan toiminnon.

BACnet-objekti

BACnet-objekti on konsepti, joka mahdollistaa viestinnän sekä i/ps:ään, o/ps:ään, ohjelmistoihin ja laskelmiin liittyvän dataryhmän suorittamisen. BACnet-objekti voi nähdä itsensä eri tavoin, kuten yksittäiset pisteet, loogiset ryhmät, ohjelmalogiikka, aikataulut ja historialliset tiedot.

BACnet-objektit ovat sekä fyysisiä että ei-fyysisiä. Esimerkiksi termostaattia pidetään fyysisenä konseptina ja LVI-järjestelmää pidetään lähtölaitteena. Paras esimerkki ei-fyysisestä konseptista on ohjelmistomuodossa oleva LVI-huoltoaikataulu.

Kaikilla BACnet-objekteilla on erilaisia ​​tiedonvaihdon ja komentojen ominaisuuksia. Nämä ominaisuudet on esitetty taulukkomuodossa kahdella sarakkeella. Ensimmäinen sarake sisältää kiinteistön nimen ja toinen sarake omaisuuden arvon. Toisessa sarakkeessa tiedot voivat olla kirjoitusta sallivassa/vain luku -muodossa.

Alla on esimerkki BACnet-objektista rakennuksen anturin binääritulolle.

Yllä olevassa taulukossa neljä ensimmäistä ominaisuutta ovat välttämättömiä BACnet-standardin mukaan, kun taas kaksi viimeistä ominaisuutta pidetään yksinkertaisesti valinnaisina. Joten nämä valinnaiset objektit ovat usein kehittäjän tarpeita, mutta näiden objektien tulee vastata BACnetin standardia. Esimerkki näyttää vain muutamia objektin ominaisuuksia. Todellisessa elämässä, erityisesti rakennusautomaatioympäristössä, kohteen sisällä olisi erilaisia ​​ominaisuuksia. Useimmat asiantuntijat ja lähteet ilmoittavat, että rakennusautomaatiojärjestelmissä käytetään 23 standardia BACnet-objektia. Joten vakioobjektit toimivat BACnet-standardissa.

23 standardia BACnet-objektia ovat Binary i/p, Binary o/p, Binary value, Analog i/p, Analog o/p, Analog value, Averaging, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, monitila-arvo, silmukka, kalenteri, ilmoitusluokka, komento, tiedosto, ohjelma, aikataulu, trendiloki, ryhmä, tapahtuman rekisteröinti ja laite.

Kun objektijoukko suorittaa tietyn toiminnon, sitä kutsutaan BACnet-laitteeksi. Kaikkien näiden objektien tulee sisältää tunniste, tietotyyppi ja lisätiedot, kuten vain luku, muilla laitteilla muokatut ja paljon muuta.

Eri tyypit

Eri BACnet-protokollatyypit käsitellään alla.

BACnet/IP

Tätä käytetään yleensä olemassa olevissa VLAN- ja WAN-verkoissa. Joten laitteet voivat liittää suoraan keskittimiin tai Ethernet-kytkimiin. Tämä LAN on tehokas ja nopea tyyppi, mutta erittäin kallis. BACnet/IP käyttää UDP/IP:tä yhteensopivuutta varten olemassa olevan IP-infrastruktuurin kautta. Kun BACnet/IP:tä käytetään useiden IP-aliverkkojen kanssa, tarvitaan ylimääräisiä laitetoimintoja, jotka tunnetaan nimellä BBMD (BACnet Broadcast Management Devices), jotta voidaan käsitellä aliverkkojen välisen BACnetin yleislähetysviestejä.

BACnet MS/TP

Tällainen lähiverkko käyttää EIA-485 kierrettyä paria signaalin välittämiseen jopa 4k jalan etäisyydellä. Joten se on erittäin kuuluisa BACnet LAN -tyyppi, jota käytetään sekä yhtenäisissä että sovelluskohtaisissa ohjaimissa. Tämä BACnet MS/TP ei ole kallis.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet käytetään suoraan Ethernet 8802-3-verkot, jotka ovat nopeudeltaan ja kustannuksiltaan samanlaisia ​​kuin BACnet/IP, vaikka ne on rajoitettu yhteen fyysiseen infrastruktuuriin, joka ei käytä IP-reitittimiä.

BACnet yli ARCNET

Tämä BACnet on MAC-tyyppinen, joka sisältää kaksi muotoa, kuten 2,5 Mbs koaksiaalisen ja 156 Kbs yli EIA-485:n. Tätä BACnet-verkkoa tukee rajoitettu määrä ARCNET-toimittajia.

BACnet pisteestä pisteeseen

Tätä BACnet Point-to-Point -laitetta käytetään yksinkertaisesti puhelinverkkojen kautta. Yleensä suoraa EIA-232-yhteyttä ei enää käytetä suorassa Ethernet-yhteydessä.

BACnet yli LonTalk Foreign Frames

Tämä BACnet sallii yksinkertaisesti LonTalkin kuljetuskomponentin kuljettaa BACnet-viestejä. Mutta nämä kaksi protokollaa eivät ole yhteentoimivia.

BACnet ZigBeen kautta

Yleensä tämä MAC on langaton mesh-verkko, jota käytetään halvempien laitteiden kanssa. Joten sitä käytetään tavallisesti yhdyskäytävänä ZigBee-laitteisiin eikä natiivi BACnet-siirtona.

Bacnet to Modbus Converter

Protocon-P3 Gateway on BACnet to Modbus -muunnin, jota käytetään automaatiojärjestelmien suunnittelussa eri sovelluksissa, kuten LVI-, kulunvalvonta-, valaistus- ja palonhavaitsemisjärjestelmät sekä niihin liittyvät laitteet. Protocon-P3 Gateway yhdistää tällaiset BACnet-järjestelmät ja -laitteet Modbus-pohjaisiin hallintajärjestelmiin Modbus RTU -protokollan ja Modbus TCP/IP:n kautta.

Bacnet to Modbus Converterin pääominaisuudet ovat seuraavat.

• Siinä on etupaneeli, jossa on LED-valo ilmaisemaan nopean diagnoosin
• Windows-pohjainen määritysapuohjelma.
• Se tukee jopa 100 BACnet-laitteen liitäntää TCP Master/Slave- tai Modbus RTU:hun.
• Se pystyy liittämään jopa 5 000 kartoituspistettä.
• Se tukee COV-bittien pakkausominaisuutta.

Bacnet Protocol vs Modbus

Ero Bacnet Protocolin ja Modbusin välillä sisältää seuraavat.

Edut

The Bacnet-protokollan edut Sisällytä seuraavat.

• BACnet-protokolla on erityisesti suunniteltu rakennusautomaatioon sekä ohjausverkkoihin.
• Se ei riipu nykyisistä LAN- tai WAN-tekniikoista.
• Se on amerikkalainen kansallinen standardi ja eurooppalainen esistandardi.
• Se on skaalattavissa täysin pienistä yksittäisistä rakennussovelluksista universaaleihin laiteverkkoihin.
• BACnetin toteuttajat voivat turvallisesti sisällyttää standardista poikkeavia laajennuksia sekä parannuksia vaikuttamatta olemassa olevaan yhteentoimivuuteen.
• Sen ovat omaksuneet tunnetuimmat palontorjuntayritykset sekä USA:ssa että Euroopassa.
• Sitä tukevat eri jäähdytinvalmistajat, kuten Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• Todellisissa rakennusvalvontasovelluksissa tällä protokollalla on todistettu historia.

Haitat

The Bacnet-protokollan haitoista Sisällytä seuraavat.

BACnet-protokollan suurin haittapuoli oli yhteensopiva ongelma. Tämän ongelman vuoksi BTL (BACnet Testing Laboratories) otettiin käyttöön vuonna 2000. BTL on vaatimustenmukaisuus ja riippumaton testausorganisaatio. Tämän päätarkoituksena on testata BACnetin tuotteita standardin noudattamisen varmistamiseksi. kerran hyväksytty; tuote saa BTL:n logon.

Tässä protokollassa yleisesti esiintyvät ongelmat tai verkon arvoiset hyökkäykset ovat; Huijauksen ja todennuksen puute, DoS-hyökkäykset, liikkumattomat verkkoyhteydet sekä salauksen ja kirjoitusoikeuden puute laitteiden kautta.

Sovellukset

The Bacnet-protokollan käyttöä sisältää seuraavat.

• BACnetiä käytetään LVI-sovelluksissa, palovalaistuksen ohjauksessa, turva-, hälytyksessä ja sähköyhtiöiden liitännöissä.
• Tämä protokolla on suunniteltu erityisesti rakennusautomaatio- ja ohjaussovelluksiin.
• Tätä protokollaa käytetään tarjoamaan mekanismeja erityisesti automaatiolaitteille tiedon vaihtamiseen riippumatta niiden suorittamasta tietystä rakennuspalvelusta.
• Tätä protokollaa voivat käyttää digitaaliset ohjaimet, tietokoneet ja sovelluskohtaiset muuten yhtenäiset ohjaimet, joilla on vastaava vaikutus.
• BACnet-protokolla kehitettiin alun perin kehittämään yhteentoimivuutta rakennusautomaatiolaitteiden välillä; Kuitenkin sen tietokuvaukset sekä joustava arkkitehtuuri tekevät siitä toimivan monenlaisissa ohjaussovelluksissa.
• Tämä on olioprotokolla, jota käytetään tarkoittamaan verkkoon pääsyä olevia ohjauslaitteita.

Näin ollen tämä on yleiskatsaus Bacnet-protokollan toiminnasta sovellusten kanssa. Tämä on paras protokolla, jota käytetään automaation rakentamiseen ja myös eri järjestelmien yhdistämiseen. Joten IoT-tekniikan Bacnet-protokollalla on suuri tulevaisuus ja se kehittyy harppauksin. Tämä protokolla tarjoaa erinomaisen ratkaisun myös skaalautuvuuden näkökulmasta. Ottaen huomioon sovelluksen kriittisyyden ja kysynnän, turvallisuus on annettava ja kehitystä on tehtävä turvallisuus ajatellen. Kun otetaan huomioon standardien puute, on määritettävä oikeat standardit, joita myyjät voivat seurata ja toteuttaa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on I2S-protokolla?