Protocol BACnet: arhitectură, lucru, tipuri, obiecte și aplicațiile sale

Protocolul BACnet a fost dezvoltat de un comitet numit ASHRAE sau Societatea Americană a Inginerilor de Încălzire, Refrigerare și Aer Condiționat în 1987. Motto-ul principal al acestui comitet este de a realiza un protocol care să ofere sisteme de la diverși producători pentru a comunica împreună într-un mod plăcut. . Deci, acest protocol este o marcă înregistrată de ASHRAE. De când a fost elaborat protocolul, acesta suferă modificări continue cu o procedură de acord deschis. Astfel încât toate părțile interesate sunt binevenite să participe fără taxe. Deci, acest articol discută o privire de ansamblu asupra Protocolul Bacnet elemente de bază – lucrul cu aplicații.

Ce este protocolul BACnet?

O date protocol de comunicare care este folosit pentru a construi o rețea de control automatizat, este cunoscut sub numele de BACnet sau Building Automation Control Network. Acest protocol de comunicare de date este atât un standard ISO, cât și ANSI, utilizat pentru interoperabilitatea între dispozitivele de automatizare a clădirilor cooperante. Protocolul Bacnet include un set de reguli pentru guvernarea schimbului de date într-o rețea de calculatoare, care acoperă pur și simplu toate tipurile de cablu de utilizat, pentru a forma o anumită comandă sau cerere într-un mod normal.

Pentru a obține interoperabilitatea într-un spectru larg de echipamente, specificația BACnet include trei părți majore. Primar, secundar și terțiar. Deci, partea primară definește o tehnică pentru a reprezenta orice tip de aparat de automatizare a clădirii într-un mod normal.

Partea secundară descrie mesajele care pot fi transmise printr-o rețea de computere pentru a verifica și gestiona astfel de echipamente. Partea finală descrie un set de rețele LAN adecvate care sunt utilizate pentru transmiterea comunicațiilor BACnet.

De ce este necesar Protocolul Bacnet?

The Importanta protocolului BACnet este de a defini tehnici tipice pe care producătorii le pot executa pentru a construi componente, precum și sisteme care sunt interoperabile prin alte componente și sisteme ale BACnet.

De asemenea, specifică modul în care datele sunt semnificate în rețea, precum și serviciile care sunt utilizate pentru a transmite date de la un nod al BACnet la un alt nod. Are și mesaje care recunosc nodurile de rețea și de date.

BACnet este folosit ca instrument de către proprietarii de clădiri și specificatorii de sistem pentru specificarea sistemului interoperabil. Acest protocol nu schimbă necesitatea de a indica ceea ce are nevoie consumatorul. Deci, oferă pur și simplu câteva instrumente consistente pentru a ajuta la crearea și specificarea sistemelor care pot interopera.

Protocolul BACnet este utilizat în toate tipurile de sisteme automate de construcție. Deci, există produse interoperabile disponibile în diferite categorii, cum ar fi securitate, incendiu, iluminat, lifturi, HVAC etc. Acest protocol abordează pur și simplu obiectivul de interoperabilitate prin simpla definire a unui model de lucru general al dispozitivelor de automatizare, o tehnică utilizată pentru definirea datelor pe care le include și, de asemenea, o tehnică folosită pentru a explica protocoalele pe care un singur dispozitiv le poate utiliza pentru a solicita încă un dispozitiv să execute o acțiune preferată.

Arhitectura protocolului Bacnet

Arhitectura protocolului BACnet este predominant limitată la comenzile iluminatului, HVAC și gateway-uri. Acest protocol evidențiază comunicarea ușoară și eficientă, care este optimizată pentru mesaje scurte, rețele mici și inter-rețele.

Arhitectura protocolului BACnet este o arhitectură restrânsă care se potrivește cu 4 straturi ale OSI model . Cele patru straturi din arhitectura BACnet includ în principal aplicație, rețea, legătură de date și fizică. Chiar dacă, doar stratul de rețea și stratul de aplicație sunt pur și simplu BACnet.

Arhitectura de mai sus este stiva de protocoale BACnet care include diferite straturi, așa cum se arată în diagramă. Acest protocol este o versiune restrânsă a stivei OSI. Straturile transport și sesiune nu sunt utilizate. Stratul de aplicare preia funcțiile acestor două straturi.

Stratul fizic BACnet

Straturile superioare ale BACnet nu depind de stratul fizic. Deci, stratul fizic al BACnet face posibil ca BACnet să fie executat pe diferite rețele. Straturile fizice ale BACnet au fost specificate cu ARCNET, Ethernet, tuneluri IP, BACnet/IP, RS-232, RS485 și Lonworks/LonTalk. RS232 este pentru comunicare punct la punct. RS485 suportă până la 32 de noduri cu o distanță de 1200 m la 76 Kbps.

Stratul de legătură protocol BACnet

Protocolul BACnet este implementat direct cu straturi de legătură LonTalk sau IEEE802.2. Deci, specifică stratul de legătură de date Point to Point (PTP) pentru conexiunile RS232. Specifică nivelul de legătură de date MS/TP destinat conexiunilor RS-485. Standardul specifică pur și simplu BVLL (BACnet Virtual Link Layer) care precizează toate serviciile necesare prin intermediul dispozitivului BACnet la acest nivel de legătură.

IP BACnet Virtual Link Layer încapsulează datele de control necesare într-un antet al informațiilor de control BACnet virtual link. Datorită protocolului IP, BVLL și BACnet, dispozitivele pot comunica direct prin rețele IP fără a fi nevoie de niciun dispozitiv de ruter.

Protocolul BACnet utilizează conceptul BBMD (dispozitiv de management al difuzării BACnet) care execută transmisia necesară pentru nivelul de legătură preferat. Deci, mesajul de difuzare BACnet este schimbat în mesaje de difuzare sau multicast bazate pe IP.

Stratul de rețea BACnet

Acest strat specifică pur și simplu adresele necesare ale rețelei pentru rutare. Rețeaua BACnet include cel puțin unul sau mai multe segmente care sunt conectate cu poduri odată ce utilizează tehnologii LAN similare. Dacă folosesc diverse protocoale LAN, atunci sunt conectate prin routere.

Strat de aplicație

BACnet nu separă atât straturile de prezentare, cât și de aplicație. Așadar, are grijă de mecanismele de fiabilitate și secvențiere sau segmentare, în general conectate atât cu straturile de sesiune, cât și de transport. BACnet include dispozitive precum obiecte pentru schimbul de primitive de serviciu care sunt descrise cu sintaxa ASN.1 și serializate cu ASN.1 BER.

Stratul de securitate BACnet

Conceptul de securitate BACnet poate fi înțeles cu ușurință cu un exemplu, cum ar fi atunci când dispozitivul BACnet-A solicită o cheie de sesiune de la serverul de chei pentru stabilirea unei comunicații securizate prin dispozitivul-B, atunci această cheie este transmisă atât dispozitivului-A, cât și dispozitivului-B prin serverul de chei cunoscut sub numele de „SKab”. Protocolul BACnet utilizează criptarea DES pe 56 de biți.

Cum funcționează protocolul Bacnet?

BACnet este un protocol tipic de comunicație electronică care funcționează permițând diferite tipuri de automatizări ale clădirilor ale producătorilor, precum și sisteme de monitorizare, cum ar fi alarmele de incendiu, HVAC și securitatea perimetrului pentru comunicarea între ele. Acest protocol poate funcționa cu aproape orice protocol normal de date, inclusiv TCP/IP.

Protocolul BACnet permite dezvoltarea cuprinzătoare a BMS-urilor (sisteme de management al clădirilor), care permite operatorilor să construiască, să observe și să controleze diferite sisteme de clădire într-o singură aplicație.
Acest protocol este, de asemenea, utilizat pentru a extinde flexibilitatea și domeniul de aplicare a automatizării care poate fi executată. De exemplu, un sistem de automatizare ar putea fi configurat astfel încât, odată ce sistemul de protecție împotriva incendiilor observă un incendiu, sistemul să trimită comenzi către următorii.

• La sistemul de control al liftului pentru a trimite imediat toate lifturile la parter.
• Sistemului de paginare al clădirii pentru a transmite un semnal vocal sonor pentru a informa ocupanții clădirii oriunde a fost detectat incendiul și cum să iasă din clădire.
• De la sistemele audio sau vizuale ale clădirii până la mesajele flash pe ecranele TV din sălile de conferințe.
• La o interfață de sistem telefonic pentru trimiterea de alerte prin mesaj text către facilitățile și echipele de inginerie ale clădirii.

Cu protocolul BACnet, toate datele sunt semnificate în termeni de obiect. Deci fiecare obiect semnifică date referitoare la un dispozitiv sau componentă. Semnificația informațiilor ca un obiect oferă pur și simplu beneficiul că cele mai recente obiecte pot fi formate, altfel obiectele existente pot fi modificate în funcție de cerințele utilizatorului.

Un obiect înseamnă informații fizice (intrări fizice, ieșiri) și informații non-fizice (software/calcule). Este foarte semnificativ de observat că fiecare obiect poate semnifica o singură porțiune de informație, altfel un grup de informații care execută aceeași funcție exactă.

Obiect BACnet

Obiectul BACnet este un concept care permite comunicarea precum și un grup de date legate de i/ps, o/ps, software și calcule să fie executate. Obiectul BACnet se poate vedea în diferite moduri, cum ar fi puncte unice, grupuri logice, logica programului, programări și date istorice.

Obiectele BACnet sunt atât fizice, cât și non-fizice. De exemplu, un termostat este considerat un concept fizic, iar sistemul HVAC este considerat dispozitivul de ieșire. Cel mai bun exemplu de concept non-fizic este programul de întreținere al unui HVAC sub formă de software.

Toate obiectele BACnet includ diferite proprietăți de schimb de informații și comenzi. Aceste proprietăți sunt reprezentate într-un format tabelar cu două coloane. Prima coloană include numele proprietății, iar a doua coloană oferă valoarea proprietății. În a doua coloană, informațiile pot exista într-un format de scriere/doar citire.

Exemplul de obiect BACnet pentru o intrare binară a unui senzor într-o clădire este prezentat mai jos.

În tabelul de mai sus, primele patru proprietăți sunt necesare conform standardului BACnet, în timp ce ultimele două proprietăți sunt considerate pur și simplu opționale. Deci, aceste obiecte opționale sunt adesea necesare de către un dezvoltator, cu toate acestea, acele obiecte ar trebui să se potrivească cu standardul BACnet. Exemplul va arăta doar câteva dintre proprietățile unui obiect. În viața reală, în special într-un cadru de automatizare a clădirilor, diferite proprietăți ar fi acolo în interiorul obiectului. Majoritatea experților și surselor specifică că există 23 de obiecte standard BACnet utilizate în sistemele de automatizare a clădirilor. Deci, obiectele standard operează în standardul BACnet.

Cele 23 de obiecte standard BACnet sunt Binary i/p, Binary o/p, Binary value, Analog i/p, Analog o/p, Analog value, Average, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, valoare cu mai multe stări, buclă, calendar, clasă de notificare, comandă, fișier, program, program, jurnal tendințe, grup, înregistrare eveniment și dispozitiv.

Odată ce un set de obiecte execută o anumită funcție, acesta este cunoscut sub numele de dispozitiv BACnet. Toate aceste obiecte ar trebui să includă un identificator, tip de date și informații suplimentare, cum ar fi numai citire, modificate prin alte dispozitive și multe altele.

Tipuri diferite

Diferitul tipuri de protocoale BACnet sunt discutate mai jos.

BACnet/IP

Acesta este utilizat în mod normal cu rețelele VLAN și WAN existente. Deci, dispozitivele se pot conecta direct la hub-uri sau switch-uri Ethernet. Acest LAN este un tip de înaltă performanță și rapid, dar foarte costisitor. BACnet/IP utilizează UDP/IP pentru compatibilitate prin infrastructura IP existentă. Odată ce BACnet/IP este utilizat cu mai multe subrețele IP, atunci este necesară o funcționalitate suplimentară a dispozitivului, cunoscută sub numele de BBMD (dispozitive de management al difuzării BACnet) pentru a gestiona mesajele de difuzare ale BACnet inter-subrețea.

BACnet MS/TP

Acest tip de LAN folosește pereche răsucită EIA-485 pentru semnalizarea până la 4k picioare. Deci, este un tip foarte faimos de BACnet LAN care este folosit pentru controlere unitare, precum și pentru aplicații specifice. Acest BACnet MS/TP nu este scump.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet este utilizat direct cu Ethernet 8802-3 care sunt similare cu BACnet/IP în ceea ce privește viteza și costul, deși limitate la o singură infrastructură fizică care nu utilizează routere IP.

BACnet peste ARCNET

Acest BACnet este de tip MAC care include două forme precum 2,5 Mbs coaxial și 156 Kbs peste EIA-485. Acest BACnet este susținut de un număr limitat de furnizori cu ARCNET.

BACnet punct la punct

Acest BACnet Point-to-Point este pur și simplu utilizat în rețelele de telefoane dial-up. În general, astfel conexiunea directă EIA-232 nu mai este utilizată pentru o conexiune Ethernet directă.

BACnet peste cadre străine LonTalk

Acest BACnet permite pur și simplu componenta de transport a lui LonTalk să transporte mesaje BACnet. Dar cele două protocoale nu sunt interoperabile.

BACnet peste ZigBee

În general, acest MAC este o rețea mesh wireless utilizată cu dispozitive mai puțin costisitoare. Deci, este folosit în mod normal ca o poartă de acces către dispozitivele ZigBee și nu ca un transport BACnet nativ.

Convertor Bacnet în Modbus

Protocon-P3 Gateway este un convertor BACnet la Modbus care este utilizat în proiectarea sistemelor de automatizare în diferite aplicații, cum ar fi HVAC, controlul accesului, controlul iluminatului și sistemele de detectare a incendiilor și echipamentele aferente acestora. Gateway-ul Protocon-P3 combină astfel de sisteme și dispozitive BACnet cu sisteme de management bazate pe Modbus prin protocolul Modbus RTU și Modbus TCP/IP.

Principalele caracteristici ale convertorului Bacnet în Modbus includ următoarele.

• Include un panou frontal care are LED pentru indicarea diagnosticului rapid
• Utilitar de configurare bazat pe Windows.
• Suportă până la 100 de dispozitive BACnet interfață cu TCP Master/Slave sau Modbus RTU.
• Are capacitatea de a interfata pana la 5K puncte de cartografiere.
• Acceptă caracteristica de ambalare a biților COV.

Protocol Bacnet Vs Modbus

Diferența dintre protocolul Bacnet și Modbus include următoarele.

Avantaje

The avantajele Protocolului Bacnet includ următoarele.

• Protocolul BACnet este conceput în special pentru automatizarea clădirilor, precum și pentru rețelele de control.
• Nu depinde de tehnologiile actuale LAN sau WAN.
• Este un standard național american și un pre-standard european.
• Este complet scalabil de la aplicații mici pentru o singură clădire până la rețele universale de dispozitive.
• Implementatorii BACnet pot include în siguranță extensii non-standard, precum și îmbunătățiri, fără a influența interoperabilitatea existentă.
• Este adoptat de cele mai renumite companii de protecție împotriva incendiilor atât din SUA, cât și din Europa.
• Este susținut de diferiți producători de răcitori precum Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York și Trane.
• În aplicațiile reale de control al clădirilor, acest protocol are un istoric dovedit.

Dezavantaje

The dezavantajele Protocolului Bacnet includ următoarele.

Principalul dezavantaj al protocolului BACnet a fost o problemă de conformitate. Deci, din cauza acestei probleme, BTL (laboratoarele de testare BACnet) a fost introdus în anul 2000. BTL este o organizație independentă de testare și de conformitate. Intenția principală este de a testa produsele BACnet pentru a verifica conformitatea cu standardul. Odată aprobat; produsul va primi sigla BTL.

Problemele sau atacurile net-worthy care sunt întâlnite pe scară largă în acest protocol sunt; Lipsa de falsificare și autentificare, atacuri DoS, conexiuni de rețea imobilizate și lipsă de criptare și acces de scriere pe dispozitive.

Aplicații

The utilizarea protocolului Bacnet include următoarele.

• BACnet este utilizat în aplicații HVAC, controlul luminii pentru controlul incendiilor, securitate, alarmă și interfața cu companiile de utilități.
• Acest protocol a fost conceput în special pentru automatizarea clădirilor, precum și pentru aplicații de control.
• Acest protocol este folosit pentru a furniza mecanisme, în special pentru dispozitivele de automatizare pentru schimbul de date, indiferent de serviciul de clădire specific pe care îl efectuează.
• Acest protocol poate fi utilizat de controlere digitale, computere și controlere specifice aplicației, altfel unitare, cu efect echivalent.
• Protocolul BACnet a fost dezvoltat inițial pentru a dezvolta interoperabilitatea între dispozitivele de automatizare a clădirilor; cu toate acestea, descrierile sale de date, precum și arhitectura flexibilă, îl vor face să funcționeze într-o gamă largă de aplicații de control.
• Acesta este un protocol orientat pe obiecte, folosit deci pentru a semnifica echipamentele de control accesibile în rețea.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra protocolului Bacnet – de lucru cu aplicatii. Acesta este cel mai bun protocol folosit pentru a construi automatizări și, de asemenea, pentru a conecta diferite sisteme. Deci, Protocolul Bacnet în tehnologia IoT are un viitor grozav și se va dezvolta cu un pas rapid. Acest protocol oferă o soluție excelentă și din punct de vedere al scalabilității. Având în vedere criticitatea și cererea aplicației, siguranța trebuie acordată și dezvoltarea trebuie făcută având în vedere securitatea. Având în vedere lipsa standardelor, trebuie definite standardele potrivite pentru ca furnizorii să le urmeze și să le execute. Iată o întrebare pentru tine, ce este protocolul I2S?