BACnet Protokoll: Építészet, működés, típusok, objektumok és alkalmazásai

A BACnet protokollt egy ASHRAE nevű bizottság vagy az American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers fejlesztette ki 1987-ben. Ennek a bizottságnak a fő mottója egy olyan protokoll elkészítése, amely lehetővé teszi a különböző gyártók rendszerei számára, hogy kellemes módon kommunikáljanak egymással. . Tehát ez a protokoll az ASHRAE bejegyzett márkája. Az időprotokoll kidolgozása óta folyamatosan változik, nyílt megállapodási eljárással. Így minden érdeklődőt szeretettel várunk, díjmentesen. Tehát ez a cikk egy áttekintést tárgyal Bacnet protokoll alapok – alkalmazásokkal való munka.

Mi az a BACnet protokoll?

Egy adat kommunikációs protokoll amely egy automatizált vezérlőhálózat kiépítésére szolgál, BACnet vagy Building Automation Control Network néven ismert. Ez az adatkommunikációs protokoll egy ISO és ANSI szabvány is, amelyet az együttműködő épületautomatizálási eszközök közötti átjárhatóság érdekében használnak. A Bacnet Protocol szabályokat tartalmaz a számítógépes hálózaton történő adatcsere szabályozására, amely egyszerűen lefedi, hogy milyen típusú kábelt kell használni egy adott parancs vagy kérés normál módon történő létrehozásához.

A berendezések széles spektrumán belüli interoperabilitás elérése érdekében a BACnet specifikáció három fő részből áll. Elsődleges, másodlagos és harmadfokú. Tehát az elsődleges rész egy olyan technikát határoz meg, amely bármilyen épületautomatizálási berendezést normál módon ábrázol.

A másodlagos rész azokat az üzeneteket írja le, amelyek számítógépek hálózatán keresztül továbbíthatók az ilyen berendezések ellenőrzésére és kezelésére. Az utolsó rész a BACnet kommunikáció továbbítására használt megfelelő LAN-ok készletét írja le.

Miért van szükség a Bacnet protokollra?

Az A BACnet protokoll fontossága célja, hogy meghatározza azokat a tipikus technikákat, amelyeket a gyártók végrehajthatnak a BACnet más összetevőivel és rendszereivel együttműködő komponensek és rendszerek létrehozására.

Azt is meghatározza, hogy a hálózaton hogyan jelöljük az adatokat, valamint azokat a szolgáltatásokat, amelyeket a BACnet egyik csomópontjától egy másik csomóponthoz továbbítanak. Olyan üzeneteket is tartalmaz, amelyek felismerik a hálózati és adatcsomópontokat.

A BACnet-et az épületek tulajdonosai és a rendszerleírók eszközként használják az interoperábilis rendszer specifikációjához. Ez a protokoll nem változtat azon, hogy jelezni kell, mire van szüksége a fogyasztónak. Tehát egyszerűen csak néhány következetes eszközt kínál az együttműködő rendszerek létrehozásához és specifikációjához.

A BACnet protokollt minden típusú automatizált épületrendszerben használják. Tehát léteznek interoperábilis termékek különböző kategóriákban, mint például biztonság, tűz, világítás, liftek, HVAC stb. Ez a protokoll egyszerűen az interoperabilitási célt célozza meg az automatizálási eszközök általános működési modelljének egyszerű meghatározásával, egy olyan technikával, amelyet az általuk használt adatok meghatározására használnak. közé tartozik, és egy olyan technikát is, amelyet olyan protokollok magyarázatára használnak, amelyeket egyetlen eszköz használhat arra, hogy egy másik eszközt lekérdezzen bizonyos preferált műveletek végrehajtására.

Bacnet protokoll architektúra

A BACnet protokoll architektúrája túlnyomórészt a világításvezérlőkre, a HVAC-ra és az átjárókra korlátozódik. Ez a protokoll a könnyű és hatékony kommunikációt emeli ki, amely rövid üzenetekre, kis hálózatokra és hálózatok közötti kommunikációra van optimalizálva.

A BACnet protokollarchitektúra egy összeomlott architektúra, amely illeszkedik a 4 rétegéhez OSI modell . A BACnet architektúra négy rétege elsősorban az alkalmazás, a hálózat, az adatkapcsolat és a fizikai rétegből áll. Ennek ellenére csak a Hálózati réteg és az Alkalmazási réteg egyszerűen BACnet.

A fenti architektúra a BACnet protokollverem, amely különböző rétegeket tartalmaz, amint az az ábrán látható. Ez a protokoll az OSI-verem összecsukott változata. A szállítási és munkameneti rétegek nincsenek használatban. Az alkalmazási réteg átveszi ennek a két rétegnek a funkcióit.

BACnet fizikai réteg

A BACnet felső rétegei nem függenek a fizikai rétegtől. Tehát a BACnet fizikai rétege lehetővé teszi a BACnet különböző hálózatokon történő végrehajtását. A BACnet fizikai rétegeit ARCNET, Ethernet, IP alagutak, BACnet/IP, RS-232, RS485 és Lonworks/LonTalk határozták meg. Az RS232 pont-pont kommunikációra szolgál. Az RS485 legfeljebb 32 csomópontot támogat 1200 m távolsággal 76 Kbps sebességgel.

BACnet Protokoll Link réteg

A BACnet protokollt közvetlenül a LonTalk vagy IEEE802.2 kapcsolati rétegekkel valósítják meg. Tehát pont-pont (PTP) adatkapcsolati réteget határoz meg az RS232 kapcsolatokhoz. Meghatározza az RS-485 kapcsolatokhoz szánt MS/TP adatkapcsolati réteget. A szabvány egyszerűen meghatározza a BVLL-t (BACnet Virtual Link Layer), amely megadja a BACnet eszközön keresztül szükséges összes szolgáltatást ezen a kapcsolati rétegen.

Az IP BACnet Virtual Link Layer a szükséges vezérlőadatokat a BACnet virtuális kapcsolat vezérlési információinak fejlécébe foglalja. Az IP-nek köszönhetően a BVLL és BACnet protokoll eszközök közvetlenül tudnak kommunikálni IP-hálózatokon keresztül, anélkül, hogy bármilyen útválasztó eszközre lenne szükség.

A BACnet protokoll a BBMD (BACnet broadcast management device) koncepciót használja, amely végrehajtja a kívánt üzenetszórást az előnyben részesített kapcsolati réteghez. Így a BACnet broadcast üzenete IP-alapú broadcast vagy multicast üzenetté változik.

BACnet hálózati réteg

Ez a réteg egyszerűen megadja a hálózat szükséges címeit az útválasztáshoz. A BACnet hálózat legalább egy vagy több szegmenst tartalmaz, amelyek hidakkal vannak összekötve, miután hasonló LAN-technológiát használnak. Ha különböző LAN protokollokat használnak, akkor útválasztókon keresztül csatlakoznak.

Alkalmazási réteg

A BACnet nem választja szét a megjelenítési és az alkalmazási rétegeket. Tehát gondoskodik a megbízhatóságról és a szekvenálási vagy szegmentációs mechanizmusokról, amelyek általában mind a munkamenet, mind a szállítási réteghez kapcsolódnak. A BACnet olyan eszközöket tartalmaz, mint például objektumok a szolgáltatásprimitívek cseréjére, amelyek ASN.1 szintaxissal vannak leírva és ASN.1 BER-rel sorosítva.

BACnet biztonsági réteg

A BACnet biztonság fogalma könnyen megérthető egy példán keresztül, mondjuk amikor a BACnet-A eszköz munkamenetkulcsot kér a kulcsszervertől a B eszközön keresztüli biztonságos kommunikáció létesítéséhez, akkor ez a kulcs mind az A, mind a B eszköznek elküldésre kerül. az „SKab” néven ismert kulcsszerveren keresztül. A BACnet protokoll 56 bites DES titkosítást használ.

Hogyan működik a Bacnet Protocol?

A BACnet egy tipikus elektronikus kommunikációs protokoll, amely lehetővé teszi a különböző gyártók épületautomatizálási típusait, valamint az olyan megfigyelőrendszereket, mint a tűzriasztó, a HVAC és a kerületi biztonság, hogy kommunikáljanak egymással. Ez a protokoll szinte bármilyen normál adatprotokollral működik, beleértve a TCP/IP-t is.

A BACnet protokoll lehetővé teszi az átfogó BMS-ek (épületfelügyeleti rendszerek) fejlesztését, amely lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy egyetlen alkalmazáson belül különböző épületrendszereket építsenek, figyeljenek meg és vezéreljenek.
Ez a protokoll a végrehajtható automatizálás rugalmasságának és hatókörének bővítésére is szolgál. Például egy automatizálási rendszert be lehet állítani úgy, hogy amint a tűzvédelmi rendszer tüzet észlel, a rendszer parancsokat küld a következőkre.

• A lift vezérlőrendszeréhez, hogy minden liftet azonnal küldjön a földszintre.
• Az épület személyhívó rendszerére hangjelzés továbbítására, hogy tájékoztassa az épületben tartózkodókat, hogy hol észlelték a tüzet, és hogyan kell kimenni az épületből.
• Az épület audio- vagy vizuális rendszerétől kezdve a konferenciatermek TV-kijelzőjén megjelenő villogó üzenetekig.
• A telefonrendszer interfészére, amellyel szöveges üzenetben riasztásokat küldhet az épület létesítményeinek és mérnöki csapatainak.

A BACnet protokollal minden adat objektumként van jelölve. Tehát minden objektum egy eszközre vagy alkatrészre vonatkozó adatokat jelöl. Az információ objektumhoz hasonló jelölése egyszerűen azzal az előnnyel jár, hogy a legfrissebb objektumok képezhetők, ellenkező esetben a meglévő objektumok módosíthatók a felhasználó igényei szerint.

Egy objektum fizikai információt (fizikai bemenetek, kimenetek) és nem fizikai információkat (szoftver/számítások) jelöl. Nagyon fontos megjegyezni, hogy minden objektum az információ egyetlen részét jelölheti, máskülönben információcsoportot, amely ugyanazt és pontos funkciót hajt végre.

BACnet objektum

A BACnet objektum egy olyan koncepció, amely lehetővé teszi a kommunikációt, valamint az i/ps-hez, o/ps-hez, szoftverekhez és számításokhoz kapcsolódó adatcsoportok végrehajtását. A BACnet objektum különböző módokon láthatja magát, például egyedi pontok, logikai csoportok, programlogika, ütemezések és történeti adatok.

A BACnet objektumok mind fizikaiak, mind nem fizikaiak. Például a termosztát fizikai koncepciónak, a HVAC-rendszer pedig a kimeneti eszköznek minősül. A nem fizikai koncepció legjobb példája a HVAC karbantartási ütemezése szoftveres formában.

Minden BACnet objektum különböző információcsere- és parancstulajdonságokkal rendelkezik. Ezeket a tulajdonságokat két oszlopos táblázatos formában ábrázoltuk. Az első oszlop az ingatlan nevét, a második oszlop pedig az ingatlan értékét tartalmazza. A második oszlopban az információ írás-engedélyezett/csak olvasható formátumban létezhet.

Az alábbiakban látható a BACnet objektum példája egy épületen belüli érzékelő bináris bemenetére.

A fenti táblázatban az első négy tulajdonság szükséges a BACnet szabvány szerint, míg az utolsó két tulajdonság egyszerűen opcionálisnak tekinthető. Tehát ezekre az opcionális objektumokra gyakran szükség van a fejlesztőknek, azonban ezeknek az objektumoknak meg kell felelniük a BACnet szabványának. A példa egy objektum néhány tulajdonságát mutatja be. A való életben, különösen az épületautomatizálási környezetben, különböző tulajdonságok lennének az objektumon belül. A legtöbb szakértő és forrás szerint 23 szabványos BACnet objektumot használnak az épületautomatizálási rendszerekben. Tehát a szabványos objektumok a BACnet szabványban működnek.

A 23 szabványos BACnet objektum: Bináris i/p, Bináris o/p, Bináris érték, Analóg i/p, Analóg o/p, Analóg érték, Átlagolás, Életbiztonsági zóna, Életbiztonsági Pont, Többállapotú i/p, Többállapotú o/p, többállapotú érték, hurok, naptár, értesítési osztály, parancs, fájl, program, ütemezés, trendnapló, csoport, esemény regisztráció és eszköz.

Ha egy objektumkészlet végrehajt egy adott funkciót, akkor azt BACnet eszköznek nevezik. Ezeknek az objektumoknak tartalmazniuk kell egy azonosítót, adattípust és további információkat, például csak olvasható, más eszközökön keresztül módosított és sok más információt.

Különböző típusok

A más típusú BACnet protokollok alább tárgyaljuk.

BACnet/IP

Ezt általában a meglévő VLAN és WAN hálózatoknál használják. Így az eszközök közvetlenül csatlakozhatnak hubokhoz vagy Ethernet switchekhez. Ez a LAN nagy teljesítményű és gyors típus, de nagyon költséges. A BACnet/IP UDP/IP-t használ a kompatibilitás érdekében a meglévő IP-infrastruktúrán keresztül. Ha a BACnet/IP-t több IP-alhálózattal is használják, akkor a BBMD-k (BACnet Broadcast Management Devices) néven ismert extra eszközfunkciókra van szükség az alhálózatok közötti BACnet broadcast üzeneteinek kezelésére.

BACnet MS/TP

Ez a fajta LAN EIA-485 csavart érpárt használ a jelzéshez 4k lábig. Tehát ez egy nagyon híres BACnet LAN típus, amelyet egységes és alkalmazás-specifikus vezérlőkhöz is használnak. Ez a BACnet MS/TP nem drága.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

A BACnet közvetlenül használható Ethernet 8802-3 hálózatok, amelyek sebességüket és költségüket tekintve hasonlóak a BACnet/IP-hez, bár egyetlen fizikai infrastruktúrára korlátozódnak, amely nem használ IP-útválasztókat.

BACnet az ARCNET felett

Ez a BACnet MAC típusú, amely két formát tartalmaz, például 2,5 Mbs koaxiális és 156 Kbs EIA-485 felett. Ezt a BACnetet korlátozott számú szállító támogatja az ARCNET segítségével.

BACnet pont-pont

Ez a BACnet pont-pont kapcsolat egyszerűen használható a betárcsázós telefonok hálózatán keresztül. Általában így a közvetlen EIA-232 kapcsolatot már nem használják közvetlen Ethernet kapcsolathoz.

BACnet LonTalk idegen kereteken keresztül

Ez a BACnet egyszerűen lehetővé teszi a LonTalk szállítási összetevőjét a BACnet üzenetek továbbítására. A két protokoll azonban nem interoperábilis.

BACnet a ZigBee felett

Általában ez a MAC egy vezeték nélküli mesh hálózat, amelyet olcsóbb eszközökkel használnak. Tehát általában átjáróként használják a ZigBee eszközökhöz, és nem úgy, mint egy natív BACnet szállítás.

Bacnet to Modbus konverter

A Protocon-P3 Gateway egy BACnet-Modbus átalakító, amelyet automatizálási rendszerek tervezésére használnak különböző alkalmazásokban, például HVAC, beléptető-, világításvezérlő és tűzérzékelő rendszerek, valamint ezekhez kapcsolódó berendezések. A Protocon-P3 Gateway egyesíti az ilyen BACnet rendszereket és eszközöket Modbus alapú felügyeleti rendszerekkel Modbus RTU protokollon és Modbus TCP/IP-n keresztül.

A Bacnet to Modbus Converter főbb funkciói a következők.

• Tartalmaz egy előlapot, amelyen LED jelzi a gyors diagnosztikát
• Windows alapú konfigurációs segédprogram.
• Legfeljebb 100 BACnet eszköz interfészt támogat a TCP Master/Slave vagy Modbus RTU-hoz.
• Akár 5K leképezési pont interfészére is képes.
• Támogatja a COV bitcsomagolás funkciót.

Bacnet Protokoll vs Modbus

A Bacnet Protocol és a Modbus közötti különbség a következők.

Előnyök

Az a Bacnet Protokoll előnyeit a következőket tartalmazzák.

• A BACnet protokollt kifejezetten épületautomatizáláshoz és vezérlőhálózatokhoz tervezték.
• Ez nem függ a jelenlegi LAN vagy WAN technológiáktól.
• Ez egy amerikai nemzeti szabvány és egy európai előszabvány.
• Teljesen méretezhető a kis épületektől az univerzális eszközhálózatokig.
• A BACnet megvalósítói biztonságosan tartalmazhatnak nem szabványos bővítményeket és fejlesztéseket anélkül, hogy a meglévő együttműködési képességet befolyásolnák.
• Az USA és Európa leghíresebb tűzvédelmi cégei alkalmazzák.
• Különböző hűtőgyártók támogatják, mint például a Dunham-Bush, a Carrier, a McQuay, a York és a Trane.
• Valódi épületfelügyeleti alkalmazásokban ez a protokoll bizonyított múltra tekint vissza.

Hátrányok

Az A Bacnet Protokoll hátrányai a következőket tartalmazzák.

A BACnet protokoll fő hátránya a megfelelőségi probléma volt. Emiatt a probléma miatt 2000-ben bevezették a BTL-t (BACnet Testing Laboratories). A BTL egy megfelelőségi és független tesztelő szervezet. Ennek fő célja a BACnet termékeinek tesztelése a szabványnak való megfelelőség ellenőrzése érdekében. jóváhagyás után; a termék megkapja a BTL logóját.

Az ebben a protokollban széles körben előforduló problémák vagy hálózatot érő támadások: A hamisítás és hitelesítés hiánya, a DoS-támadások, az immobilizált hálózati kapcsolatok, valamint az eszközökön keresztüli titkosítás és írási hozzáférés hiánya.

Alkalmazások

Az Bacnet protokoll használata a következőket tartalmazza.

• A BACnetet HVAC-alkalmazásokban, tűzvédelmi világításvezérlésben, biztonságban, riasztórendszerben és közüzemi társaságokhoz való kapcsolódásban használják.
• Ezt a protokollt kifejezetten épületautomatizálási és vezérlési alkalmazásokhoz tervezték.
• Ez a protokoll olyan mechanizmusok biztosítására szolgál, különösen az automatizálási eszközök számára, amelyek az általuk végzett konkrét épületszolgáltatástól függetlenül adatcserét végeznek.
• Ezt a protokollt használhatják digitális vezérlők, számítógépek és alkalmazás-specifikus, egyébként egységes vezérlők, azonos hatással.
• A BACnet protokollt eredetileg az épületautomatizálási eszközök közötti interoperabilitás fejlesztésére fejlesztették ki; azonban adatleírásai, valamint rugalmas architektúrája révén a vezérlési alkalmazások széles skálájában működik.
• Ez egy objektum-orientált protokoll, tehát a hálózaton elérhető vezérlőberendezések jelölésére szolgál.

Tehát ez az a Bacnet protokoll áttekintése – működése pályázatokkal. Ez a legjobb protokoll az automatizálás felépítésére és a különböző rendszerek összekapcsolására. Tehát a Bacnet Protocol az IoT-technológiában nagy jövő előtt áll, és ugrásszerűen fog fejlődni. Ez a protokoll skálázhatósági szempontból is nagyszerű megoldást kínál. Figyelembe véve az alkalmazás kritikusságát és igényét, a biztonságot meg kell adni, és a fejlesztést a biztonság szem előtt tartásával kell végezni. Figyelembe véve a szabványok hiányát, meg kell határozni a megfelelő szabványokat a szállítók számára, amelyeket követni és végrehajtani kell. Itt egy kérdés, hogy mi az I2S protokoll?