Überblick über das BACnet-Protokoll und Gateways für die Verbindung von industriellen Steuerungssystemen.

BACnet (Building Automation and Control network) ist ein Netzwerkkommunikationsprotokoll für Gebäudeautomations- und Steuerungsnetzwerke, das es Gebäudeautomationssystemen oder -komponenten verschiedener Hersteller ermöglicht, Informationen und Steuerungsfunktionen auszutauschen.

BACnet wurde von der American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) entwickelt, was zur Erstellung des amerikanischen Standards ANSI/ASHRAE 135 und anschließend des ISO 16484-5-Standards führte.

BACnet-Gerät

Ein BACnet-Gerät besteht aus standardisierten BIBB (BACnet Interoperability Building Block) Funktionsblöcken, die den Datenaustausch zwischen Geräten verschiedener Hersteller ermöglichen. Der BIBB-Block ist ein mehrstufiges strukturiertes Modell, das aus mehreren Ebenen besteht:

• BIBB
• Dienste
• Geräte
• Objekte
• Eigenschaften

Die BIBBs für jedes BACnet-Gerät sind im PICS (Protocol Implementation Conformance Statement) Dokument aufgeführt, das den Typ dieses BACnet-Geräts und seine Fähigkeit zur Interaktion mit anderen Geräten detailliert beschreibt.

BIBB

BIBB-Blöcke (BACnet Interoperability Building Block) sind in mehrere funktionale Schnittstellenbereiche (Interoperabilitätsbereiche) unterteilt, die Anwendungsklassen definieren:

• Datenfreigabe (DS)
• Alarm- oder Ereignismanagement (AE)
• Planung (SCHED)
• Aufzeichnung von Wertänderungen (T, Trending)
• Geräte- (DM) und Netzwerkmanagement (NM)
• Virtuelles Terminal (VT)
• und andere

Dienste

BACnet-Geräte implementieren verschiedene Dienste, die Kommunikations- und Steuerungsfunktionen ausführen. BACnet-Dienste haben ein Client-Attribut (Datenanfrage) - A und ein Server-Attribut (Datenbereitstellung) - B. Zum Beispiel kann ein Eigenschaftsleseblock für ein DS-RP-A Client-Gerät wie folgt dekodiert werden:

• DS ist der Schnittstellenbereich "Datenaustausch"
• RP ist die ReadProperty-Eigenschaft
• A ist der Empfänger der Daten

Zum Beispiel könnte eine BIBB-Klasse zur Fernsteuerung von Geräten die folgenden Dienste umfassen:

• Who-Is (Gerätesuche)
• I-Am (Geräteantwort)
• Who-Has (Objektsuche)
• I-Have (Antwort des Geräts, das das Objekt enthält)
• DeviceCommunicationControl
• ConfirmedPrivateTransfer
• UnconfirmedPrivateTransfer
• ReinitializeDevice
• ConfirmedTextMessage
• UnconfirmedTextMessage
• TimeSynchronization (Zeitsynchronisation)

Dienste können für die BIBB-Objektzugriffsklasse spezifiziert werden:

• CreateObject (Objekt erstellen)
• DeleteObject (Objekt löschen)
• ReadProperty (Eigenschaft lesen)
• ReadPropertyConditional (Eigenschaft bedingt lesen)
• ReadPropertyMultiple (Gruppe von Eigenschaften lesen)
• WriteProperty (Eigenschaft schreiben)
• WritePropertyMultiple (Eigenschaftsgruppe schreiben)
• AddListElement (Element zur Liste hinzufügen)
• RemoveListElement (Element aus der Liste entfernen)

Gerät und Objekte

Jedes BACnet-Gerät besteht aus standardisierten Objekten. Hier sind einige davon:

• Analogeingang (AI)
• Analogausgang (AO)
• Analogwert (AV)
• Binäreingang (BI)
• Binärausgang (BO)
• Binärwert (BV)
• Mehrzustandseingang (Multi-State Input)
• Mehrzustandsausgang (Multi-State Output)
• Kalender
• Ereignisanmeldung
• Datei
• Benachrichtigungsklasse
• Gruppe
• Schleife
• Programm
• Zeitplan
• Befehl
• Gerät
• HLK (Heizung, Lüftung, Klimatisierung)
• und andere

Eigenschaften

Jedes BACnet-Objekt hat eine Reihe von Eigenschaften, die sein Verhalten beschreiben oder steuern, wie zum Beispiel: Objektidentifikator, Objektname und Typ.

Datenverbindungs- und physikalische Schichten der BACnet-Datenübertragung

Es ist möglich, das BACnet-Protokoll über LAN-Netzwerke (Local Area Network) zu übertragen, die durch verschiedene Technologien der Datenverbindungs- und physikalischen Schichten repräsentiert werden:

• ARCNET
• Ethernet
• BACnet/IP
• PTP (Point-To-Point) über RS-232
• MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) über RS-485
• LonTalk

Beispiele für den Aufbau eines BACnet-LAN-Netzwerks:

Wenn BACnet-Geräte dasselbe LAN-Umfeld für die Datenübertragung nutzen, kann jedes Gerät von jedem Hersteller direkt auf ein anderes Gerät zugreifen. Dieser LAN-Typ ermöglicht eine direkte Kommunikation von Gerät zu Gerät.

Wenn BACnet-Geräte unterschiedliche LAN-Umgebungen nutzen, werden spezielle Gateway-Router verwendet, um sie zu verbinden. Diese verpacken BACnet-Nachrichten gemäß einem bestimmten Standard dieses BACnet-Netzwerks neu.

Wenn Geräte mit einem anderen Protokoll und Datenübertragungsmedium an BACnet-Geräte angeschlossen werden müssen, werden spezielle Protokoll-Gateways eingesetzt. Damit Geräte über IP-Netzwerke kommunizieren können, bietet das BACnet-Protokoll zwei Betriebsmodi: Tunneln von IP-Nachrichten und die Verwendung des BACnet/IP-Protokolls.

BVLL-Konzept für BACnet/IP

Das Addendum 135a zum BACnet-Protokoll führt das Konzept der BACnet Virtual Link Layer (BVLL) ein, das es einem BACnet/IP-Gerät ermöglicht, auf die IP-Netzwerkinfrastruktur zuzugreifen, als wäre es ein lokales LAN-Netzwerk. Diese Art der Verbindung wird als "virtuelle Datenverbindung" bezeichnet. Sie ermöglicht die bequeme Nutzung verschiedener Netzwerke wie Ethernet, ATM, SONET, Frame Relay, ISDN und andere.

Der Nachrichtentransfer von Gerät zu BACnet/IP-Gerät erfolgt direkt über ein Ethernet-LAN oder das Internet. Für Broadcasts ist die Verwendung eines speziellen BACnet/IP Broadcast Management Device (BBMD) erforderlich. Das BBMD ermöglicht auch die Registrierung eines Geräts, das extern zum BACnet-Netzwerk ist.

Beispiele für den Aufbau eines BACnet-LAN-Netzwerks:

IP-Nachrichten-Tunneling

Im BACnet-IP-Tunneling-Modus muss das Gerät das IP-Protokoll nicht "verstehen". Die meisten Aufgaben im Zusammenhang mit dem IP-Protokoll werden von einem spezialisierten Router namens Annex-H-Router übernommen.

Verwendung von BACnet/IP

Geräte mit dem BACnet/IP-Protokoll sind vollwertige Knoten des IP-Netzwerks. Sie haben eine eigene IP-Adresse, unterstützen den IP-Protokollstack und erledigen alle Arbeiten mit dem IP-Protokoll selbst. Daher übertragen BACnet/IP-Geräte Nachrichten über das lokale Netzwerk oder das Internet direkt ohne Zwischenstationen.

Broadcast-Daten

BACnet/IP-Broadcast-Daten werden über ein spezielles BACnet/IP Broadcast Management Device (BBMD) verarbeitet.

Verbindung eines externen Geräts

Um ein externes Gerät aus dem Internet mit einem BACnet-Netzwerk zu verbinden, verwenden Sie das BBMD-Gerät.

Anschluss von BACnet-Geräten an APCS

Es gibt viele Geräte mit BACnet-Protokoll, die verschiedene Aufgaben für Gebäudeautomation, Heizung, Lüftung und Klimaanlagensteuerung (HVAC), Beleuchtungs- und Zugangskontrolle sowie die Gewährleistung des Betriebs von Brandmeldesystemen und anderen Geräten lösen. Alle diese Geräte sind zur Lösung von Aufgaben innerhalb des Gebäudes vorgesehen, können jedoch normalerweise nicht direkt an industrielle Steuerungssysteme und SCADA-Systeme angeschlossen werden, oder umgekehrt. Um dieses Problem zu lösen, wurden spezielle Protokoll-Gateways entwickelt, die unten vorgestellt werden.

GW-2492M - BACnet/IP Server zu Modbus RTU Master Gateway

GW-2493M - BACnet/IP Server zu Modbus TCP Client Gateway

GW-2439M - Modbus TCP Server zu BACnet/IP Client Gateway

MGate 5217I-600-T - Modbus RTU/ASCII/TCP Master/Client zu BACnet/IP Server Gateway, max. 600 Verbindungen

MGate 5217I-1200-T - Modbus RTU/ASCII/TCP Master/Client zu BACnet/IP Server Gateway, max. 1200 Verbindungen

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