Protokol BACnet: Architektura, práce, typy, objekty a jejich aplikace

Protokol BACnet byl vyvinut komisí s názvem ASHRAE nebo American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers v roce 1987. Hlavním mottem této komise je vytvořit protokol, který umožní systémům od různých výrobců komunikovat spolu příjemným způsobem. . Tento protokol je tedy registrovanou značkou ASHRAE. Od doby, kdy byl vytvořen časový protokol, prochází neustálými změnami s procedurou otevřené smlouvy. Aby se všichni zájemci mohli zúčastnit bez poplatků. Tento článek tedy pojednává o přehledu Protokol Bacnet základy – práce s aplikacemi.

Co je protokol BACnet?

A data komunikační protokol která se používá k vybudování automatizované řídicí sítě, je známá jako BACnet nebo Building Automation Control Network. Tento protokol datové komunikace je standardem ISO i ANSI používaným pro interoperabilitu mezi spolupracujícími zařízeními pro automatizaci budov. Bacnet Protocol obsahuje sadu pravidel pro řízení výměny dat v počítačové síti, která jednoduše pokrývá vše, z jakého typu kabelu použít, aby se vytvořil konkrétní příkaz nebo požadavek normálním způsobem.

Pro dosažení interoperability napříč širokým spektrem zařízení zahrnuje specifikace BACnet tři hlavní části. Primární, sekundární a terciární. Primární část tedy definuje techniku ​​pro reprezentaci jakéhokoli druhu zařízení pro automatizaci budov normálním způsobem.

Sekundární část popisuje zprávy, které lze přenášet přes síť počítačů za účelem kontroly a správy takového zařízení. Závěrečná část popisuje sadu vhodných LAN, které se používají pro přenos BACnet komunikace.

Proč je vyžadován protokol Bacnet?

The Důležitost protokolu BACnet je definovat typické techniky, které mohou výrobci použít, aby vytvořili komponenty a také systémy, které jsou interoperabilní prostřednictvím jiných komponent a systémů BACnet.

Také specifikuje, jak jsou data v síti označena, stejně jako služby, které se používají k přenosu dat z jednoho uzlu BACnet do jiného uzlu. Má také zprávy, které rozpoznávají síťové a datové uzly.

BACnet je používán jako nástroj vlastníky budov a systémových specifikátorů pro specifikaci interoperabilního systému. Tento protokol nemění potřebu uvádět, co spotřebitel potřebuje. Poskytuje tedy pouze některé konzistentní nástroje, které pomáhají při vytváření a specifikaci systémů, které mohou spolupracovat.

Protokol BACnet se používá ve všech typech automatizovaných systémů budov. Existují tedy interoperabilní produkty dostupné v různých kategoriích, jako je bezpečnost, požár, osvětlení, výtahy, HVAC atd. Tento protokol jednoduše řeší cíl interoperability prostřednictvím jednoduchého definování obecného pracovního modelu automatizačních zařízení, techniky používané pro definování dat, která zahrnují a také techniku ​​používanou pro vysvětlení protokolů, které může jedno zařízení využít k dotazování dalšího zařízení k provedení nějaké preferované akce.

Architektura protokolu Bacnet

Architektura protokolu BACnet je převážně omezena na ovládání osvětlení, HVAC a brány. Tento protokol zdůrazňuje lehkou a efektivní komunikaci, která je optimalizována pro krátké zprávy, malé sítě a mezisítě.

Architektura protokolu BACnet je sbalená architektura, která odpovídá 4 vrstvám OSI model . Čtyři vrstvy v architektuře BACnet zahrnují především aplikace, síť, datové spojení a fyzické. I když pouze síťová vrstva a aplikační vrstva jsou prostě BACnet.

Výše uvedená architektura je zásobník protokolu BACnet, který obsahuje různé vrstvy, jak je znázorněno na diagramu. Tento protokol je sbalená verze zásobníku OSI. Transportní vrstva a vrstva relace se nepoužívají. Aplikační vrstva přebírá funkce těchto dvou vrstev.

Fyzická vrstva BACnet

Horní vrstvy BACnet nezávisí na fyzické vrstvě. Fyzická vrstva BACnet tedy umožňuje provozovat BACnet v různých sítích. Fyzické vrstvy BACnet byly specifikovány pro ARCNET, Ethernet, IP tunely, BACnet/IP, RS-232, RS485 a Lonworks/LonTalk. RS232 je pro komunikaci point-to-point. RS485 podporuje až 32 uzlů se vzdáleností 1200 m při 76Kbps.

Linková vrstva protokolu BACnet

Protokol BACnet je implementován přímo s linkovými vrstvami LonTalk nebo IEEE802.2. Specifikuje tedy vrstvu datového spojení Point to Point (PTP) pro připojení RS232. Specifikuje vrstvu datového spojení MS/TP určenou pro připojení RS-485. Standard jednoduše specifikuje BVLL (BACnet Virtual Link Layer), která uvádí všechny služby požadované prostřednictvím zařízení BACnet na této vrstvě spojení.

Vrstva IP BACnet Virtual Link Layer zapouzdřuje požadovaná řídicí data v hlavičce řídicích informací virtuální linky BACnet. Díky protokolům IP, BVLL a BACnet mohou zařízení přímo komunikovat přes sítě IP bez potřeby jakéhokoli routeru.

Protokol BACnet využívá koncept BBMD (BACnet broadcast management device), který provádí požadované vysílání pro preferovanou linkovou vrstvu. Takže zpráva všesměrového vysílání BACnet se změní na zprávy všesměrového vysílání založeného na IP nebo vícesměrové vysílání.

Síťová vrstva BACnet

Tato vrstva jednoduše specifikuje požadované adresy sítě pro směrování. Síť BACnet obsahuje minimálně jeden nebo více segmentů, které jsou propojeny mosty, jakmile využívají podobné technologie LAN. Pokud využívají různé protokoly LAN, jsou připojeny přes routery.

Aplikační vrstva

BACnet neodděluje prezentační a aplikační vrstvy. Takže se stará o spolehlivost a sekvenování nebo segmentační mechanismy obecně spojené s relací a transportní vrstvou. BACnet zahrnuje zařízení jako objekty pro výměnu primitiv služeb, která jsou popsána syntaxí ASN.1 a serializována pomocí ASN.1 BER.

Bezpečnostní vrstva BACnet

Koncept zabezpečení BACnet lze snadno pochopit na příkladu, kdy zařízení BACnet-A požaduje klíč relace od serveru klíčů pro navázání zabezpečené komunikace prostřednictvím zařízení-B, pak je tento klíč přenesen do zařízení-A i zařízení-B. prostřednictvím klíčového serveru, který je známý jako 'SKab'. Protokol BACnet používá 56bitové šifrování DES.

Jak funguje protokol Bacnet?

BACnet je typický elektronický komunikační protokol, který funguje tak, že umožňuje vzájemnou komunikaci různých druhů automatizace budov výrobců a také monitorovacích systémů, jako jsou požární poplachy, HVAC a zabezpečení perimetru. Tento protokol může pracovat s téměř jakýmkoli normálním datovým protokolem včetně TCP/IP.

Protokol BACnet umožňuje komplexní vývoj BMS (systémy řízení budov), který umožňuje operátorům konstruovat, sledovat a řídit různé systémy budov v rámci jediné aplikace.
Tento protokol se také používá k rozšíření flexibility a rozsahu automatizace, kterou lze spustit. Automatizační systém lze například nastavit tak, že jakmile systém požární ochrany zaznamená požár, systém odešle příkazy následujícímu.

• Do řídicího systému výtahu okamžitě poslat všechny výtahy do přízemí.
• Do pagingového systému budovy k přenosu slyšitelného hlasového signálu, který informuje obyvatele budovy, kdekoli byl požár detekován, a jak z budovy odejít.
• Od audio nebo vizuálních systémů budovy až po flash zprávy na TV obrazovkách v konferenčních místnostech.
• K rozhraní telefonního systému pro zasílání upozornění prostřednictvím textových zpráv do zařízení a technických týmů budovy.

S protokolem BACnet jsou všechna data označena jako objekt. Každý objekt tedy znamená data týkající se zařízení nebo součásti. Označení informací jako objektu jednoduše poskytuje tu výhodu, že lze vytvářet nejnovější objekty, jinak lze stávající objekty upravovat na základě požadavků uživatele.

Objekt znamená fyzické informace (fyzické vstupy, výstupy) a nefyzické informace (software/výpočty). Je velmi důležité poznamenat, že každý objekt může znamenat jedinou část informace, jinak skupinu informací, která vykonává stejnou a přesnou funkci.

Objekt BACnet

Objekt BACnet je koncept, který umožňuje provádět komunikaci a také skupinu dat souvisejících s i/ps, o/ps, softwarem a výpočty. Objekt BACnet se může zviditelnit různými způsoby, jako jsou jednotlivé body, logické skupiny, programová logika, plány a historická data.

Objekty BACnet jsou fyzické i nefyzické. Například termostat je považován za fyzický koncept a systém HVAC je považován za výstupní zařízení. Nejlepším příkladem nefyzického konceptu je plán údržby HVAC v softwarové podobě.

Všechny objekty BACnet obsahují různé vlastnosti výměny informací a příkazů. Tyto vlastnosti jsou znázorněny v tabulkovém formátu se dvěma sloupci. První sloupec obsahuje název vlastnosti a druhý sloupec uvádí hodnotu vlastnosti. Ve druhém sloupci mohou informace existovat ve formátu umožňujícím zápis/pouze pro čtení.

Příklad objektu BACnet pro binární vstup čidla v budově je uveden níže.

Ve výše uvedené tabulce jsou první čtyři vlastnosti nezbytné podle standardu BACnet, zatímco poslední dvě vlastnosti jsou jednoduše považovány za volitelné. Tyto volitelné objekty tedy často potřebuje vývojář, nicméně tyto objekty by měly odpovídat standardu BACnet. Příklad ukáže jednoduše několik vlastností objektu. V reálném životě, zejména v prostředí automatizace budov, by v objektu byly různé vlastnosti. Většina odborníků a zdrojů uvádí, že v systémech automatizace budov se používá 23 standardních objektů BACnet. Standardní objekty tedy fungují ve standardu BACnet.

23 standardních objektů BACnet jsou binární i/p, binární o/p, binární hodnota, analogové i/p, analogové o/p, analogové hodnoty, průměrování, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, Multi-State value, Loop, Calendar, Notification Class, Command, File, Program, Schedule, Trend Log, Group, Event Enrollment & Device.

Jakmile sada objektů vykonává určitou funkci, nazývá se zařízení BACnet. Všechny tyto objekty by měly obsahovat identifikátor, datový typ a další informace, jako jsou pouze pro čtení, upravené prostřednictvím jiných zařízení a mnoho dalších.

Odlišné typy

Odlišný typy protokolů BACnet jsou diskutovány níže.

BACnet/IP

To se běžně používá u stávajících sítí VLAN a WAN. Zařízení se tak mohou připojit přímo k rozbočovačům nebo ethernetovým přepínačům. Tato LAN je vysoce výkonný a rychlý typ, ale velmi nákladný. BACnet/IP využívá UDP/IP pro kompatibilitu prostřednictvím stávající IP infrastruktury. Jakmile je BACnet/IP využíváno s několika podsítěmi IP, je pro zpracování zpráv vysílání mezipodsítě BACnet nezbytná další funkce zařízení známá jako BBMD (BACnet Broadcast Management Devices).

BACnet MS/TP

Tento druh LAN používá kroucenou dvojlinku EIA-485 pro signalizaci až 4 000 stop. Jde tedy o velmi známý typ BACnet LAN, který se používá pro unitární i aplikačně specifické ovladače. Tento BACnet MS/TP není drahý.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet se přímo používá s Ethernet Sítě 8802-3, které jsou podobné BACnet/IP, pokud jde o rychlost a náklady, i když jsou omezeny na jedinou fyzickou infrastrukturu, která nepoužívá směrovače IP.

BACnet přes ARCNET

Tento BACnet je typu MAC, který zahrnuje dvě formy jako 2,5 Mbs koaxiální kabel a 156 Kbs nad EIA-485. Tento BACnet je podporován omezeným počtem prodejců s ARCNET.

BACnet Point-to-Point

Tento BACnet Point-to-Point se jednoduše používá v sítích vytáčených telefonů. Obecně se tedy přímé připojení EIA-232 již nepoužívá pro přímé připojení Ethernet.

BACnet přes cizí rámce LonTalk

Tento BACnet jednoduše umožňuje transportní komponentě LonTalk přenášet zprávy BACnet. Tyto dva protokoly však nejsou vzájemně kompatibilní.

BACnet přes ZigBee

Obecně je tento MAC bezdrátovou mesh sítí používanou s méně nákladnými zařízeními. Normálně se tedy používá jako brána k zařízením ZigBee a ne jako nativní přenos BACnet.

Převodník Bacnet na Modbus

Protocon-P3 Gateway je převodník BACnet na Modbus, který se používá při navrhování automatizačních systémů v různých aplikacích, jako je HVAC, řízení přístupu, řízení osvětlení a systémy detekce požáru a jejich související zařízení. Protocon-P3 Gateway kombinuje takové systémy a zařízení BACnet se systémy správy na bázi Modbus přes protokol Modbus RTU a Modbus TCP/IP.

Mezi hlavní vlastnosti Bacnet to Modbus Converter patří následující.

• Obsahuje přední panel s LED pro indikaci rychlé diagnostiky
• Konfigurační nástroj pro Windows.
• Podporuje rozhraní až 100 zařízení BACnet k TCP Master/Slave nebo Modbus RTU.
• Má kapacitu pro propojení až 5K mapovacích bodů.
• Podporuje funkci COV bit packing.

Protokol Bacnet vs Modbus

Rozdíl mezi protokolem Bacnet a Modbus zahrnuje následující.

Výhody

The výhody protokolu Bacnet zahrnout následující.

• Protokol BACnet je speciálně navržen pro automatizaci budov a řídicí sítě.
• Nezávisí na současných technologiích LAN nebo WAN.
• Je to americký národní standard a evropský předběžný standard.
• Je plně škálovatelný od malých aplikací pro jednu budovu až po univerzální sítě zařízení.
• Implementátoři BACnetu mohou bezpečně zahrnout nestandardní rozšíření i vylepšení bez ovlivnění stávající interoperability.
• Je přijat nejznámějšími společnostmi na ochranu proti požáru v USA a Evropě.
• Je podporován různými výrobci chladičů, jako jsou Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• Ve skutečných aplikacích řízení budov má tento protokol osvědčené výsledky.

Nevýhody

The nevýhody protokolu Bacnet zahrnout následující.

Hlavní nevýhodou protokolu BACnet byl problém s kompatibilitou. Takže kvůli tomuto problému byla v roce 2000 zavedena BTL (BACnet Testing Laboratories). BTL je nezávislá testovací organizace a dodržování předpisů. Hlavním záměrem je otestovat produkty BACnet pro ověření shody s normou. Po schválení; produkt získá logo BTL.

Problémy nebo útoky hodné sítě, které se v tomto protokolu běžně vyskytují, jsou; Nedostatek spoofingu a ověřování, útoky DoS, imobilizovaná síťová připojení a nedostatek šifrování a přístupu k zápisu přes zařízení.

Aplikace

The použití protokolu Bacnet zahrnuje následující.

• Síť BACnet se používá v aplikacích HVAC, řízení požárního osvětlení, zabezpečení, alarmů a rozhraní pro energetické společnosti.
• Tento protokol byl speciálně navržen pro automatizaci budov a řídicí aplikace.
• Tento protokol se používá k zajištění mechanismů, zejména pro automatizační zařízení pro výměnu dat bez ohledu na konkrétní službu budovy, kterou provádějí.
• Tento protokol mohou používat digitální řídicí jednotky, počítače a jinak jednotné řídicí jednotky specifické pro aplikaci s ekvivalentním účinkem.
• Protokol BACnet byl původně vyvinut pro rozvoj interoperability mezi zařízeními pro automatizaci budov; jeho popisy dat a flexibilní architektura jej však umožní pracovat v širokém spektru řídicích aplikací.
• Jedná se o objektově orientovaný protokol, který se tak používá k označení síťově přístupného řídicího zařízení.

Tedy, toto je přehled protokolu Bacnet – funkční s aplikacemi. Toto je nejlepší protokol používaný k budování automatizace a také k propojení různých systémů. Protokol Bacnet v technologii IoT má velkou budoucnost a bude se vyvíjet mílovými kroky. Tento protokol poskytuje skvělé řešení také z hlediska škálovatelnosti. S ohledem na kritičnost a požadavky aplikace musí být zajištěna bezpečnost a vývoj musí být prováděn s ohledem na bezpečnost. Vzhledem k nedostatku standardů musí být definovány správné standardy, které budou prodejci dodržovat a provádět. Zde je pro vás otázka, co je protokol I2S?