BACnet-protokol: Arkitektur, arbejde, typer, objekter og dets applikationer

BACnet-protokollen blev udviklet af et udvalg ved navn ASHRAE eller American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers i 1987. Hovedmottoet for denne komité er at lave en protokol, der ville give systemer fra forskellige producenter til at kommunikere sammen på en behagelig måde . Så denne protokol er et registreret mærke af ASHRAE. Siden tidsprotokollen blev udviklet er den under løbende ændringer med en åben aftaleprocedure. Så alle interesserede er velkomne til at deltage uden gebyrer. Så denne artikel diskuterer et overblik over Bacnet-protokollen grundlæggende – arbejde med applikationer.

Hvad er BACnet-protokollen?

En data kommunikationsprotokol der bruges til at bygge et automatiseret kontrolnetværk, er kendt som BACnet eller Building Automation Control Network. Denne datakommunikationsprotokol er både en ISO- og ANSI-standard, der bruges til interoperabilitet mellem samvirkende bygningsautomatiseringsenheder. Bacnet-protokollen indeholder et sæt regler for styring af dataudvekslingen på et computernetværk, der simpelthen dækker alt fra hvilken type kabel, der skal bruges, for at danne en bestemt kommando eller anmodning på en normal måde.

For at opnå interoperabilitet på tværs af et bredt spektrum af udstyr omfatter BACnet-specifikationen tre hoveddele. Primær, sekundær og tertiær. Så den primære del definerer en teknik til at repræsentere enhver form for bygningsautomatiseringsapparat på en normal måde.

Den sekundære del beskriver meddelelser, der kan transmitteres over et netværk af computere for at kontrollere og administrere sådant udstyr. Den sidste del beskriver et sæt egnede LAN'er, som bruges til at formidle BACnet-kommunikation.

Hvorfor er Bacnet-protokollen påkrævet?

Det BACnet-protokollens betydning er at definere typiske teknikker, som producenter kan udføre for at bygge komponenter såvel som systemer, der er interoperable gennem andre komponenter og systemer i BACnet.

Det specificerer også, hvordan data betegnes på netværket, såvel som de tjenester, der bruges til at overføre data fra en node i BACnet til en anden node. Den har også beskeder, der genkender netværks- og dataknuder.

BACnet bruges som et værktøj af ejere af bygninger og systemspecifikationer til specifikation af det interoperable system. Denne protokol ændrer ikke på behovet for at angive, hvad en forbruger har brug for. Så det giver simpelthen nogle konsistente værktøjer til at hjælpe med at skabe og specificere systemer, der kan fungere sammen.

BACnet-protokollen bruges i alle typer af automatiserede bygningssystemer. Så der er interoperable produkter tilgængelige inden for forskellige kategorier som sikkerhed, brand, belysning, elevatorer, HVAC osv. Denne protokol adresserer simpelthen interoperabilitetsmålet ved blot at definere en generel arbejdsmodel af automatiseringsenheder, en teknik der bruges til at definere de data, de inkludere, & også en teknik, der bruges til at forklare protokoller, som en enkelt enhed kan bruge til at spørge en enhed mere om at udføre en foretrukken handling.

Bacnet-protokolarkitektur

BACnet-protokolarkitekturen er overvejende begrænset til lysstyringer, HVAC og gateways. Denne protokol fremhæver letvægts og effektiv kommunikation, som er optimeret til korte beskeder, små netværk og inter-netværk.

BACnet protokolarkitektur er en kollapset arkitektur, der matcher 4-lags OSI model . De fire lag i BACnet-arkitekturen omfatter hovedsageligt Application, Network, Data Link & Physical. Selvom det kun er netværkslaget og applikationslaget, der simpelthen er BACnet.

Ovenstående arkitektur er BACnet-protokolstakken, som inkluderer forskellige lag som vist i diagrammet. Denne protokol er en sammenklappet version af OSI-stakken. Transport- og sessionslagene bruges ikke. Applikationslaget overtager funktionerne i disse to lag.

BACnet fysiske lag

De øverste lag af BACnet afhænger ikke af det fysiske lag. Så det fysiske lag af BACnet gør det muligt for BACnet at blive udført på forskellige netværk. De fysiske lag af BACnet er blevet specificeret med ARCNET, Ethernet, IP-tunneler, BACnet/IP, RS-232, RS485 og Lonworks/LonTalk. RS232 er til punkt-til-punkt kommunikation. RS485 understøtter op til 32 noder med en afstand på 1200 m ved 76Kbps.

BACnet Protocol Link Layer

BACnet-protokollen implementeres direkte med LonTalk eller IEEE802.2 linklag. Så det specificerer punkt til punkt (PTP) datalinklag for RS232-forbindelser. Den specificerer MS/TP-datalinklag beregnet til RS-485-forbindelser. Standarden specificerer ganske enkelt BVLL (BACnet Virtual Link Layer), som angiver alle de tjenester, der kræves gennem BACnet-enheden på dette linklag.

IP BACnet Virtual Link Layer indkapsler nødvendige kontroldata i en header af BACnet virtuel link-kontrolinformation. På grund af IP-, BVLL- og BACnet-protokollen kan enheder kommunikere direkte over IP-netværk uden behov for nogen routerenhed.

BACnet-protokollen bruger BBMD-konceptet (BACnet broadcast management device), som udfører den nødvendige udsendelse for det foretrukne linklag. Så BACnet broadcast-meddelelsen ændres til IP-baserede broadcast- eller multicast-meddelelser.

BACnet netværkslag

Dette lag angiver blot de nødvendige adresser på netværket til routing. BACnet-netværket inkluderer minimum et eller flere segmenter, der er forbundet med broer, når de bruger lignende LAN-teknologier. Hvis de bruger forskellige LAN-protokoller, er de forbundet via routere.

Applikationslag

BACnet adskiller ikke præsentations- og applikationslag. Så det tager sig af pålidelighed og sekventering eller segmenteringsmekanismer, der generelt er forbundet med både sessions- og transportlagene. BACnet inkluderer enheder som objekter til at udveksle tjenesteprimitiver, som er beskrevet med ASN.1-syntaks og serialiseret med ASN.1 BER.

BACnet sikkerhedslag

Begrebet BACnet-sikkerhed kan let forstås med et eksempel, f.eks. når BACnet-enhed-A anmoder om en sessionsnøgle fra nøgleserveren for at etablere sikker kommunikation gennem enhed-B, så overføres denne nøgle til både enhed-A og enhed-B gennem nøgleserveren, der er kendt som 'SKab'. BACnet-protokollen bruger 56-bit DES-kryptering.

Hvordan virker Bacnet-protokollen?

BACnet er en typisk elektronisk kommunikationsprotokol, der fungerer ved at tillade forskellige former for producenters bygningsautomatisering samt overvågningssystemer som brandalarmer, HVAC og perimetersikkerhed til at kommunikere med hinanden. Denne protokol kan fungere med næsten enhver normal dataprotokol inklusive TCP/IP.

BACnet-protokollen muliggør den omfattende BMS-udvikling (bygningsstyringssystemer), der giver operatører mulighed for at konstruere, observere og kontrollere forskellige bygningssystemer inden for en enkelt applikation.
Denne protokol bruges også til at udvide fleksibiliteten og omfanget af den automatisering, der kan udføres. For eksempel kunne et automatiseringssystem konfigureres således, at når først brandsikringssystemet bemærker en brand, så sender systemet kommandoer til følgende.

• Til elevatorens kontrolsystem for at sende alle elevatorer til stueetagen med det samme.
• Til bygningens personsøgningssystem for at sende et hørbart stemmesignal for at informere beboerne i bygningen, hvor end flammen blev opdaget, og hvordan man går ud af bygningen.
• Fra bygningens audio- eller visuelle systemer til flashmeddelelser på tv-skærme i konferencelokalerne.
• Til en grænseflade af telefonsystem til at sende advarsler via tekstbesked til bygningens faciliteter og ingeniørteams.

Med BACnet-protokollen betegnes alle data i form af et objekt. Så hvert objekt betegner data vedrørende en enhed eller komponent. At betegne information som et objekt giver simpelthen den fordel, at de nyeste objekter kan dannes, ellers kan eksisterende objekter modificeres baseret på brugerens krav.

Et objekt betegner fysisk information (fysiske input, output) & ikke-fysisk information (software/beregninger). Det er meget vigtigt at bemærke, at hvert objekt kan betegne en enkelt del af informationen, ellers en gruppe af informationer, der udfører den samme og nøjagtige funktion.

BACnet objekt

BACnet-objekt er et koncept, der gør det muligt at udføre kommunikationen samt en gruppe af data relateret til i/ps, o/ps, software & beregninger. BACnet-objektet kan se sig selv på forskellige måder, såsom enkeltpunkter, logiske grupper, programlogik, tidsplaner og historiske data.

BACnet-objekterne er både fysiske og ikke-fysiske. For eksempel betragtes en termostat som et fysisk koncept, og HVAC-systemet betragtes som outputenheden. Det bedste eksempel på et ikke-fysisk koncept er vedligeholdelsesplanen for en HVAC i softwareformen.

Alle BACnet-objekter inkluderer forskellige egenskaber for informationsudveksling og kommandoer. Disse egenskaber repræsenteret i et tabelformat med to kolonner. Den første kolonne indeholder navnet på ejendommen, og den anden kolonne viser værdien af ​​ejendommen. I den anden kolonne kan informationen eksistere i et skriveaktiveret/skrivebeskyttet format.

BACnet-objekteksemplet for en binær indgang af en sensor i en bygning er vist nedenfor.

I ovenstående tabel er de første fire egenskaber nødvendige af BACnet-standarden, mens de to sidste egenskaber blot betragtes som valgfrie. Så disse valgfrie objekter er ofte nødvendige af en udvikler, men disse objekter bør matche standarden for BACnet. Eksemplet viser blot nogle få af et objekts egenskaber. I det virkelige liv, især i en bygningsautomatiseringsindstilling, ville der være forskellige egenskaber i objektet. De fleste eksperter og kilder angiver, at der er 23 standard BACnet-objekter, der bruges i bygningsautomatiseringssystemer. Så standardobjekter fungerer i BACnet-standarden.

De 23 standard BACnet-objekter er Binær i/p, Binær o/p, Binær værdi, Analog i/p, Analog o/p, Analog værdi, Gennemsnit, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, Multi-State-værdi, Loop, Kalender, Notifikationsklasse, Kommando, Fil, Program, Tidsplan, Trendlog, Gruppe, Hændelsesregistrering & Enhed.

Når et sæt objekter udfører en bestemt funktion, er det kendt som en BACnet-enhed. Alle disse objekter skal indeholde en identifikator, datatype og yderligere oplysninger som skrivebeskyttet, ændret gennem andre enheder og mange flere.

Forskellige typer

Det anderledes typer af BACnet-protokoller diskuteres nedenfor.

BACnet/IP

Dette bruges normalt med eksisterende VLAN & WAN netværk. Så enhederne kan tilsluttes direkte til hubs eller Ethernet-switche. Dette LAN er en højtydende og hurtig type, men meget dyr. BACnet/IP bruger UDP/IP til kompatibilitet gennem eksisterende IP-infrastruktur. Når først BACnet/IP er brugt med flere IP-undernet, så er ekstra enhedsfunktionalitet kendt som BBMD'er (BACnet Broadcast Management Devices) nødvendig for at håndtere broadcast-meddelelser fra inter-subnet BACnet.

BACnet MS/TP

Denne type LAN bruger EIA-485 parsnoet til at signalere op til 4k fod. Så det er en meget berømt type BACnet LAN, som bruges til enheds- såvel som applikationsspecifikke controllere. Denne BACnet MS/TP er ikke dyr.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet bruges direkte med Ethernet 8802-3-netværk, der ligner BACnet/IP med hensyn til hastighed og omkostninger, selvom de er begrænset til en enkelt fysisk infrastruktur, der ikke bruger IP-routere.

BACnet over ARCNET

Dette BACnet er MAC-typen, som inkluderer to former som 2,5 Mbs coax & 156 Kbs over EIA-485. Dette BACnet understøttes af et begrænset antal leverandører med ARCNET.

BACnet punkt-til-punkt

Denne BACnet Point-to-Point bruges simpelthen over netværk af opkaldstelefoner. Generelt bruges direkte EIA-232-forbindelse ikke længere til en direkte Ethernet-forbindelse.

BACnet over LonTalk Foreign Frames

Dette BACnet tillader ganske enkelt LonTalks transportkomponent til at bære BACnet-meddelelser. Men de to protokoller er ikke interoperable.

BACnet over ZigBee

Generelt er denne MAC et trådløst mesh-netværk, der bruges med billigere enheder. Så det bruges normalt som en gateway til ZigBee-enheder og ikke som en indbygget BACnet-transport.

Bacnet til Modbus konverter

Protocon-P3 Gateway er en BACnet til Modbus-konverter, som bruges til at designe automationssystemer i forskellige applikationer som HVAC, adgangskontrol, lysstyrings- og branddetektionssystemer og deres tilhørende udstyr. Protocon-P3 Gateway kombinerer sådanne BACnet-systemer og -enheder med Modbus-baserede administrationssystemer over Modbus RTU-protokol & Modbus TCP/IP.

De vigtigste funktioner i Bacnet til Modbus Converter inkluderer følgende.

• Den inkluderer et frontpanel, der har LED til indikation af hurtig diagnosticering
• Windows-baseret konfigurationsværktøj.
• Den understøtter op til 100 BACnet-enheders grænseflade til TCP Master/Slave eller Modbus RTU.
• Den har kapacitet til at forbinde op til 5K kortlægningspunkter.
• Den understøtter COV-bit-pakningsfunktionen.

Bacnet Protocol vs Modbus

Forskellen mellem Bacnet Protocol og Modbus inkluderer følgende.

Fordele

Det fordelene ved Bacnet-protokollen omfatte følgende.

• BACnet-protokollen er specielt designet til bygningsautomatisering samt kontrolnetværk.
• Det afhænger ikke af nuværende LAN- eller WAN-teknologier.
• Det er en amerikansk national standard og en europæisk præstandard.
• Det kan skaleres fuldstændigt fra små enkeltbygningsapplikationer til universelle netværk af enheder.
• Implementererne af BACnet kan sikkert inkludere ikke-standardiserede udvidelser samt forbedringer uden at påvirke eksisterende interoperabilitet.
• Det er vedtaget af de mest berømte brandsikringsfirmaer i både USA og Europa.
• Det understøttes af forskellige producenter af kølere som Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• I rigtige bygningskontrolapplikationer har denne protokol en dokumenteret track record.

Ulemper

Det ulemper ved Bacnet-protokollen omfatte følgende.

Den største ulempe ved BACnet-protokollen var et kompatibelt problem. Så på grund af dette problem blev BTL (BACnet Testing Laboratories) introduceret i år 2000. BTL er compliance & og uafhængig testorganisation. Hovedhensigten med dette er at teste produkterne fra BACnet for at verificere overensstemmelse med standarden. Når den er godkendt; produktet får BTLs logo.

Problemerne eller netværdige angreb, som er almindeligt forekommende i denne protokol er; Mangel på spoofing og godkendelse, DoS-angreb, immobiliserede netværksforbindelser og mangel på kryptering og skriveadgang over enheder.

Ansøgninger

Det brug af Bacnet-protokollen omfatter følgende.

• BACnet bruges i HVAC-applikationer, brandkontrol, lysstyring, sikkerhed, alarm og grænseflader til forsyningsselskaber.
• Denne protokol er specielt designet til bygningsautomatisering samt kontrolapplikationer.
• Denne protokol bruges til at levere mekanismer, især til automatiseringsenheder til udveksling af data, uanset den specifikke bygningsservice, de udfører.
• Denne protokol kan bruges af digitale controllere, computere og applikationsspecifikke ellers enhedscontrollere med tilsvarende effekt.
• BACnet-protokollen blev oprindeligt udviklet til at udvikle interoperabilitet mellem bygningsautomatiseringsenheder; dens databeskrivelser såvel som fleksible arkitektur vil dog få det til at fungere inden for en bred vifte af kontrolapplikationer.
• Dette er en objektorienteret protokol, der bruges til at betegne netværkstilgængeligt kontroludstyr.

Dette er således en oversigt over Bacnet-protokollen – fungerer med ansøgninger. Dette er den bedste protokol, der bruges til at bygge automatisering og også til at forbinde forskellige systemer. Så Bacnet Protocol inden for IoT-teknologi har en stor fremtid, og den vil udvikle sig med stormskridt. Denne protokol giver også en fantastisk løsning ud fra et skalerbarhedssynspunkt. I betragtning af applikationens kritikalitet og efterspørgsel, skal sikkerhed gives, og udvikling skal ske med sikkerhed for øje. I betragtning af manglen på standarder skal de rigtige standarder defineres, som leverandører kan følge og udføre. Her er et spørgsmål til dig, hvad er I2S-protokollen?