BACnet

Den BACnet er en protokol angivet af organisationen ASHRAE (Foreningen af fabrikanter og brugere inden for opvarmning , den ventilations- og klimaanlæg (HVAC eller HVAC)).

Specifikationen af ​​denne protokol er blevet en international standard standardiseret af ANSI og ISO .

Beskrivelse

BACnet-specifikationen indeholder flere uafhængige aspekter:

• Specifikationen af ​​de fysiske medier, der kan bruges ( ARCnet , MS / TP, Ethernet osv.) Og deres anvendelsesbetingelser;
• Specifikationen af ​​data og meddelelser, der udveksles mellem klientelementer og serverelementer  ;
• Specifikationen på objektbasis af principperne for udveksling mellem klienter og servere;
• Specifikationen af tjenesterne (adgang til objekter, alarmer og begivenheder osv.), Der kan bruges via BACnet-protokollen.

En BACnet-netværk og en ansøgning overvågning er begge fuldt objekt- orienterede systemer . På grund af denne iboende objektlogik er det så muligt at integrere dem (få dem til at kommunikere) indbygget uden at gennemgå en konvertering mellem BACnet-objekter og overvågningsvariabler.

BACnet netværksarkitektur

Netværksarkitekturen i BACnet-protokollen kan relateres til OSI (Open System Interconnection) -arkitekturmodellen af ISO . Dette er dog en forenklet arkitektur, der kun henviser til lagene: fysisk, link, netværk, applikation.

Lagene: transport, session og præsentation bruges ikke i dette tilfælde.

Netværks- og applikationslagene er underlagt specifikationer, der er specifikke for BACnet-protokollen. Lagene: fysisk og link henviser til eksisterende specifikationer uafhængigt af BACnet:

• LLC: IEEE 802.2 + ( Ethernet: IEEE 802.3  eller Arcnet)
• MS / TP + EIA-485
• PTP + EIA-232
• Lontalk
• UDP / IP

BACnet lag						OSI-ækvivalent
BACnet applikationslag						Applikationslag
BACnet netværkslag						Netværkslag
LLC: IEEE 802.2		MS / TP	PTP	LonTalk	BVLL	Bond-lag
Ethernet: IEEE 802.3	ARCNET	EIA-485	EIA-232		UDP / IP	Fysisk lag

Netværkstopologier

Et BACnet-system består af et sæt sammenkoblede enheder. Denne samtrafik er baseret på flere koncepter:

BACnet-segmentet

Et BACnet-segment består af et sæt enheder (enheder), der er forbundet til et eller flere fysiske segmenter (forbundet af repeatere) af samme type. Et BACnet-segment er homogent set fra det fysiske lag.

BACnet-netværket

Et BACnet-netværk består af et sæt segmenter, der er sammenkoblet af broer . Enhederne i et BACnet-netværk er homogene set fra linklagets synspunkt.

BACnet inter-netværk

BACnet-internetværket består af et sæt BACnet-netværk, der er forbundet med routere . Netværksteknologier (linklag og fysisk lag) kan være forskellige for hvert af BACnet-netværkene.

BACnet-adressering

BACnet-protokollen bruger flere mekanismer til at adressere BACnet-enheder afhængigt af det lag, vi er interesseret i:

• Fysisk lag:

For det fysiske lag er enhedsadressering ikke specifik for BACnet og afhænger af den anvendte teknologi. Denne adresse identificeres (set fra netværkslaget) som MAC-adressen . For IP-teknologi er dette f.eks. Sættet med UDP-port + IP-adresse .

• Netværkslag:

For netværkslaget bruger enhedsadressering netværksnummeret + MAC-adressesættet . Alle enheder på det samme BACnet-netværk skal tilhøre det samme adressedomæne (eller mellemrum). Hvis et BACnet-system har enheder med samme teknologi (for eksempel BACnet IP), men distribueret i forskellige adresseringsdomæner (for eksempel 192.168.10.X og 192.168.20.X), skal de distribueres i flere BACnet-netværk med et separat netværksnummer for at danne et BACnet internetværk.

• Anvendelseslag:

For applikationslaget er enhedsadressering baseret på den generelle adresseringsmekanisme for BACnet-objekter (enheden er repræsenteret på netværket via et BACnet-objekt). Adressering af et BACnet-objekt bruger objekttypen + forekomstnummerssættet . Denne adresse kaldes BACnetObjectIdentifier .

Regler for unikhed skal overholdes for at muliggøre entydig adressering af objekter (og derfor enheder):

• Hvert BACnet-objekt på den samme enhed skal have en unik BACnetObjectIdentifier inden for enheden;
• Hver BACnet-enhed skal have en unik BACnetObjectIdentifier (eller Device ID) inden for et BACnet internetværk (eller system).

Brug på IP-netværk

BACnet-protokolspecifikationsarbejdet begyndte i 1987 på et tidspunkt, hvor IP-teknologi endnu ikke var den universelle netværksteknologi (i det mindste i de fleste områder), som den er blevet i dag.

Integrationen af ​​denne teknologi i specifikationerne for BACnet-protokollen er genstand for et tillæg (bilag J), der specificerer betingelserne for dets anvendelse til denne protokol. Brugen af ​​BACnet over IP-protokollen kaldes generelt BACnet / IP .

Valget af IP-protokol, der blev brugt til BACnet, faldt på UDP. Valget af denne protokol uden garanti for routing er baseret på det faktum, at BACnet-messaging i sig selv integrerer de garanterede routingmekanismer (timeout for modtagelsesbekræftelse og flere forsøg).

Et problem, der er specifikt for BACnet-protokollen, stilles til brug på offentlige eller virksomheds IP-netværk. Dette problem er knyttet til brugen af ​​det udsendelsesprincip , der er forbundet med visse tjenester i BACnet-protokollen. Da udsendelsesmeddelelser generelt filtreres af udstyr i netværk, der ikke er strengt lokale, er der givet et specifikt svar på dette problem. Dette svar er baseret på forestillingen om BBMD (BACnet / IP Broadcast Management Device).

Begrebet BBMD svarer til en funktion af styret udbredelse af udsendelsesmeddelelser. En BBMD-funktion skal være til stede på hvert af netværkssegmenterne, som skal være forbundet til et andet segment via en enhed, der filtrerer udsendelsesmeddelelserne. Denne funktion af netværkslaget er baseret på konfigurationstabeller (BDT og FDT) for at videresende, til fjernnetværk, de udsendelsesmeddelelser, der sendes af de lokale enheder, og generere på det lokale netværk de udsendelsesanmodninger, der sendes af netværkene.

Sådan fungerer applikationslaget af BACnet

Applikationslaget af BACnet er i det væsentlige baseret på definitionen af ​​et sæt objekter, der håndteres gennem et netværk af et sæt tjenester.

BACnet-objekter

Begrebet objekt er en grundlæggende forestilling om BACnet-protokollen. Objekterne bruges på den ene side til at repræsentere den information, der styres af enhederne og udveksles gennem protokollen, og på den anden side til optimal styring af visse tjenester eller applikationsfunktioner.

Generel

For BACnet-protokollen er et objekt karakteriseret ved en liste over egenskaber og deres værdier. BACnet-specifikationerne definerer et bestemt antal objekttyper (klasser) ved at angive listen og egenskaberne for egenskaberne for hver type. Nogle egenskaber kræves for at et objekt skal være i overensstemmelse med en typedefinition, andre er valgfri. En BACnet-enhedsbygger kan tilføje egenskaber, der er specifikke for den, til standardobjekter, og den kan også definere sine egne objekttyper.

Identifikationen af ​​et objekt (dets adresse) i et BACnet-system involverer to obligatoriske (uafhængige) egenskaber:

• Objekt_identifikator

Denne egenskab består af sammenkædning af objekttypen og et instansnummer. Værdien af denne egenskab skal være unikt for systemet, hvis det er en anordning objekt , eller skal være entydigt i den enhed, der administrerer det til andre objekter.

• Objektnavn

Denne egenskab er en streng, der skal overholde de samme unikke regler som Object_Identifier-egenskaben.

Typedefinitionen af ​​et objekt er angivet med den krævede Object_Type-egenskab.

Dataobjekter

I alle typer standardobjekter af BACnet bruges et bestemt antal af dem til at styre systemets elementære data. Disse objekter er: Akkumulator, Analog input, Analog output, Analog værdi, Binær input, Binær output, Binær værdi, Multi-state input, Multi-state output, Multi-state værdi.

Generelt er funktionen af ​​disse objekter at repræsentere værdien af ​​et dataelement gennem deres egenskab Present_Value . De kan omfatte alarmtilstande og være knyttet til et underretningsobjekt (Notification_Class) for at generere alarmer eller hændelser, når disse betingelser krydses.

Funktionelle objekter

Funktionelle objekter understøtter en funktion til at drive egenskaber for andre objekter eller til at oprette resultater lokalt. De funktionelle objekter, der er defineret af BACnet-specifikationerne, er som følger:

• Gennemsnit: beregning af statistiske indikatorer på en given (minimum, maksimum, gennemsnit, varians)
• Kalender: definition af en liste over kalenderintervaller (bruges normalt som reference af tidsplanobjekter)
• Command: objekt, der bruges til at udløse et sæt forudkonfigurerede handlinger gennem en enkelt skrivning af Present_Value af Command-objektet
• Event Enrollment: giver dig mulighed for at definere betingelserne for at generere begivenheder uden for objekternes indre forhold
• Gruppe: bruges til simpelthen at give adgang til et datasæt
• Loop: bruges til på en standardiseret måde at repræsentere en reguleringssløjfe
• Program: bruges til på en standardiseret måde at repræsentere et program, der udføres i en BACnet-enhed
• Pulse Converter: udarbejdelse af en fysisk størrelse ud fra en optælling af impulser
• Tidsplan: styr objektet for andre objekters egenskaber på basis af en tidsplan
• Trendlog: historikere værdien af ​​andre objekters egenskaber
• Hændelseslog: udfører hændelseslogning
• Structured View: bruges til at beskrive en organisation (som kan være hierarkisk) mellem objekter i et BACnet-system
• Trend Log Multiple: udfører historik af et sæt egenskaber for andre objekter.

Visse funktionelle objekter er mere specielt velegnede til et bestemt erhverv (adgangskontrol, branddetektion osv.):

• Livssikkerhedspunkt: branddetekteringspunkt
• Life Safety Zone: giver dig mulighed for at definere branddetekteringszoner, der består af en liste over detektorer og zoner
• Adgangsdør: bruges til på en standardiseret måde at repræsentere en adgangskontroldør
• Load Control: bruges til på en standardiseret måde at repræsentere en load shedding-funktion

Andre funktionelle objekter bruges sammen med de tjenester, der tilbydes af BACnet-protokollen:

• Enhed: Enhedsobjektet repræsenterer alle karakteristika for en BACnet-enhed, der findes på netværket
• Notifikationsklasse: dette objekt bruges til at definere betingelserne for udsendelsesmeddelelser for alle eller nogle af alarmerne og begivenhederne

Forvaltning af kontrollerbare egenskaber

Der er to typer egenskaber set fra skriveoperationernes synspunkt: kontrollerbar eller ikke-kontrollerbar .

For kontrollerbare egenskaber gør en forestilling om prioritet det muligt at styre værdikræfter i henhold til det prioritetsniveau, der er brugt under skriveanmodningen. En række prioriteter styres af de objekter, der har en kontrollerbar egenskab . Denne tabel har en placering for hver af de 16 mulige prioritetsniveauer. Denne matrix indeholder den sidste værdi, der muligvis er skrevet for et givet niveau. Den værdi, som den pågældende ejendom tager, er derefter den værdi, der er forbundet med den højeste prioritet. Skriveprioritet er specificeret for hver skriveanmodning. En skriveanmodning med værdien NULL frigør det angivne prioritetsniveau.

BACnet-tjenester

Applikationslaget i BACnet-protokollen specificerer også et sæt tjenester, der gør det muligt at styre enhederne og objekterne på de enheder, der udgør et BACnet-system. Disse tjenester dækker forskellige aspekter, især:

• objektadgangstjenester: disse tjenester bruges til at manipulere objekter
• læse (single, multiple, range) og skrive (single, multiple) egenskaber
• oprettelse, sletning af objekter
• derudover sletning af elementer i listetypeegenskaber
• Alarm- og hændelsesadministrationstjenester: bruges til at administrere underretninger. Disse meddelelser kan vedrøre udviklingen af ​​værdierne for en ejendom (COV) eller forekomsten af ​​en alarm eller hændelsestilstand (iboende eller algoritmisk).
• Filudveksling: læsning eller skrivning af filer på en enhed.
• Fjernstyring af enheder: bruges hovedsageligt til enhedsadministrationsfunktioner (kontrol af netværksudvekslinger, nulstilling, tidssynkronisering, netværksudforskning (Who-Is, Who-Has osv.))
• Adgang via en virtuel terminal .

Anvendes til opsyn

BACnet-protokollen bruges til at sikre kommunikation mellem de forskellige enheder i et BACnet-system for at opfylde kravene til den samlede drift af en installation. Det bruges også eller endog hovedsageligt til behovet for tilsyn med disse installationer.

Med henblik på tilsyn er de nyttige tjenester i det væsentlige adgang til objekter og deres egenskaber og alarmhåndtering.

Implementeringen af ​​et BACnet-netværk til overvågning udgør problemer, der er specifikke for denne teknologi for traditionel overvågningssoftware.

Disse problemer er hovedsageligt relateret til:

• Objektmetoden: traditionel overvågningssoftware administrerer enhedsdata, der adskiller sig meget fra forestillingen om ejendom, der er knyttet til en objektforekomst.
• Brugen af ​​komplekse egenskaber: visse objektegenskaber (egenskaben Weekly_Schedule for f.eks. Planlægningsobjektet) er kun tilgængelige i form af en kompleks struktur, som ikke kan håndteres som en elementær data fra en traditionel supervisor.
• Optimering af udvekslinger på netværket: Generelt kan en tilsynsførende være interesseret i alle et objekts egenskaber for at vise værdierne for disse egenskaber eller ændre dem. Imidlertid udvikler ikke alle egenskaber sig på samme måde afhængigt af deres natur. Nogle udvikler sig permanent (Present_Value), andre udvikler lejlighedsvis på enhedens initiativ (Status_Flags), mens andre andre lejlighedsvis udvikler sig på initiativ af en ekstern enhed (High_Limit), endelig er nogle egenskaber praktisk talt statiske (Beskrivelse).

Traditionelle tilsynsførere er generelt ikke i stand til at skelne mellem den udvekslede information og kan derfor ikke tilpasse logikken for udvekslingerne på netværket efter denne art. Når det ikke er muligt at tage disse egenskaber i betragtning, er det nødvendigt at afstå fra at gendanne de statiske eller kvasistatiske egenskaber på grund af smerter ved unødigt overbelastning af netværket. Det skal bemærkes, at der er en meddelelsestjeneste, der tillader en klientenhed at abonnere på meddelelser om værdiændring. Denne service gælder dog kun for bestemte ejendomme.

• Brugen af ​​lokale historikobjekter: bestemte objekter (f.eks. Trend Log) udfører en lokal lagring på enheden for udviklingen af ​​ejendomsværdier. At tage disse historiske værdier i betragtning kræver en specifik BACnet-implementering af styringen af ​​disse objekter.
• Brug af en alarmadministrationstjeneste Koblingen mellem en overvågningssoftware og en ekstern alarmadministrationstjeneste er ikke sædvanlig, og de mekanismer, der anvendes af BACnet-protokollen, er specifikke for den. Også her er det nødvendigt at have en naturlig implementering af styringen af ​​BACnet-alarmer i overvågningen for at kunne have alle de nødvendige funktioner: synkronisering af tilstanden, udbredelse af kvitteringer osv.
• Begrebet kontrollerbar ejendom  : traditionelt udføres kontrollen af ​​overvågede installationer ved en simpel skrivning i de data, der repræsenterer aktuatorerne (eller instruktionerne). BACnet-protokollen introducerede forestillingen om kontrollerbar ejendom, der gør det muligt for en klientenhed at tage kontrol over en ordre. Brug af et passende prioritetsniveau giver derefter denne enhed mulighed for at forhindre enhver handling fra en enhed med lavere prioritet. Denne mekanisme, der er specifik for BACnet, kræver også en implementering, der er specifik for denne protokol inden for tilsynet.

Hvordan man kan give svar på disse problemer, bør være et første valgskriterium for overvågningssoftwaren til et BACnet-system.

Noter og referencer

1. ANSI / ASHRAE Standard 135-2008 ISSN 1041-2336

eksterne links

• BACnet-websted