BACnet protokolas: architektūra, darbas, tipai, objektai ir jo taikymas

BACnet protokolą 1987 m. sukūrė komitetas, pavadintas ASHRAE arba Amerikos šildymo, šaldymo ir oro kondicionavimo inžinierių draugija. Pagrindinis šio komiteto šūkis yra sudaryti protokolą, kuris suteiktų įvairių gamintojų sistemoms maloniai bendrauti tarpusavyje. . Taigi šis protokolas yra registruotas ASHRAE prekės ženklas. Nuo tada, kai buvo sukurtas laiko protokolas, jis nuolat keičiasi atviro susitarimo tvarka. Kad visi suinteresuoti asmenys būtų kviečiami dalyvauti be jokių mokesčių. Taigi šiame straipsnyje aptariama apžvalga Bacnet protokolas pagrindai – darbas su programomis.

Kas yra BACnet protokolas?

A duomenis ryšio protokolas kuris naudojamas automatizuotam valdymo tinklui sukurti, yra žinomas kaip BACnet arba pastatų automatikos valdymo tinklas. Šis duomenų perdavimo protokolas yra ir ISO, ir ANSI standartas, naudojamas bendradarbiaujančių pastatų automatikos įrenginių sąveikai užtikrinti. „Bacnet Protocol“ apima taisyklių rinkinį, reglamentuojantį keitimąsi duomenimis kompiuterių tinkle, kuris tiesiog apima viską, nuo kokio tipo kabelio naudoti, kad įprastu būdu suformuotų tam tikrą komandą ar užklausą.

Siekiant užtikrinti sąveikumą tarp plataus spektro įrangos, BACnet specifikaciją sudaro trys pagrindinės dalys. Pirminis, antrinis ir tretinis. Taigi pagrindinė dalis apibrėžia techniką, leidžiančią įprastu būdu pavaizduoti bet kokio tipo pastatų automatikos aparatus.

Antrinėje dalyje aprašomi pranešimai, kurie gali būti perduodami kompiuterių tinklu, siekiant patikrinti ir valdyti tokią įrangą. Paskutinėje dalyje aprašomas tinkamų LAN, naudojamų BACnet ryšiui perduoti, rinkinys.

Kodėl reikalingas Bacnet protokolas?

The BACnet protokolo svarba yra apibrėžti tipinius metodus, kuriuos gamintojai gali naudoti kurdami komponentus ir sistemas, kurios būtų sąveikaujančios su kitais BACnet komponentais ir sistemomis.

Taip pat nurodoma, kaip duomenys žymimi tinkle, taip pat paslaugos, kurios naudojamos duomenims iš vieno BACnet mazgo perduoti į kitą mazgą. Jame taip pat yra pranešimų, atpažįstančių tinklo ir duomenų mazgus.

BACnet kaip įrankį naudoja pastatų savininkai ir sistemų specifikatoriai, nustatydami sąveikią sistemą. Šis protokolas nekeičia poreikio nurodyti, ko vartotojui reikia. Taigi, jame pateikiami tik keli nuoseklūs įrankiai, padedantys kurti ir specifikuoti sistemas, kurios gali sąveikauti.

BACnet protokolas naudojamas visų tipų automatizuotose pastatų sistemose. Taigi, yra įvairių kategorijų, pvz., saugumo, gaisro, apšvietimo, liftų, ŠVOK ir tt, yra suderinamų produktų. Šis protokolas paprasčiausiai siekia sąveikos tikslo, paprasčiausiai apibrėžiant bendrą automatizavimo įrenginių veikimo modelį – techniką, naudojamą jų duomenims apibrėžti. apima ir taip pat metodą, naudojamą paaiškinti protokolus, kuriuos vienas įrenginys gali naudoti, kad paklaustų dar vieno įrenginio, kad būtų atliktas koks nors pageidaujamas veiksmas.

Bacnet protokolo architektūra

BACnet protokolo architektūra daugiausia apsiriboja apšvietimo valdikliais, ŠVOK ir šliuzais. Šis protokolas pabrėžia lengvą ir efektyvų ryšį, kuris yra optimizuotas trumposioms žinutėms, mažiems tinklams ir tarptinklams.

BACnet protokolo architektūra yra sutraukta architektūra, atitinkanti 4 sluoksnius OSI modelis . Keturi BACnet architektūros sluoksniai daugiausia apima taikomąją programą, tinklą, duomenų ryšį ir fizinį. Nepaisant to, tik tinklo sluoksnis ir programos sluoksnis yra tiesiog BACnet.

Aukščiau pateikta architektūra yra BACnet protokolų krūva, kurią sudaro skirtingi sluoksniai, kaip parodyta diagramoje. Šis protokolas yra sutraukta OSI dėklo versija. Transportavimo ir seanso sluoksniai nenaudojami. Taikymo sluoksnis atlieka šių dviejų sluoksnių funkcijas.

BACnet fizinis sluoksnis

Viršutiniai BACnet sluoksniai nepriklauso nuo fizinio sluoksnio. Taigi fizinis BACnet sluoksnis leidžia BACnet vykdyti skirtinguose tinkluose. Fiziniai BACnet sluoksniai buvo nurodyti naudojant ARCNET, Ethernet, IP tunelius, BACnet/IP, RS-232, RS485 ir Lonworks/LonTalk. RS232 yra skirtas tiesioginiam ryšiui. RS485 palaiko iki 32 mazgų, kurių atstumas yra 1200 m, esant 76Kbps.

BACnet protokolo nuorodos sluoksnis

BACnet protokolas įgyvendinamas tiesiogiai su LonTalk arba IEEE802.2 nuorodų sluoksniais. Taigi RS232 jungtims nurodomas taškas į tašką (PTP) duomenų ryšio sluoksnis. Jis nurodo MS/TP duomenų ryšio sluoksnį, skirtą RS-485 jungtims. Standartas tiesiog nurodo BVLL (BACnet Virtual Link Layer), kuris nurodo visas paslaugas, reikalingas per BACnet įrenginį šiame nuorodų lygyje.

IP BACnet virtualios nuorodos sluoksnis įtraukia reikalingus valdymo duomenis į BACnet virtualios nuorodos valdymo informacijos antraštę. Dėl IP, BVLL ir BACnet protokolo įrenginiai gali tiesiogiai susisiekti per IP tinklus, nereikalaujant jokio maršrutizatoriaus įrenginio.

BACnet protokolas naudoja BBMD (BACnet transliacijos valdymo įrenginio) koncepciją, kuri vykdo reikiamą transliaciją pageidaujamam ryšio sluoksniui. Taigi, BACnet transliacijos pranešimas pakeičiamas į IP pagrįstą transliaciją arba daugialypės siuntimo pranešimus.

BACnet tinklo sluoksnis

Šis sluoksnis tiesiog nurodo reikalingus tinklo adresus, kad būtų galima nukreipti. BACnet tinkle yra mažiausiai vienas arba daugiau segmentų, kurie yra sujungti tiltais, kai jie naudoja panašias LAN technologijas. Jei jie naudoja įvairius LAN protokolus, jie yra prijungti per maršrutizatorius.

Taikymo sluoksnis

BACnet neatskiria pateikimo ir taikymo sluoksnių. Taigi jis rūpinasi patikimumu ir sekos ar segmentavimo mechanizmais, paprastai susijusiais su seanso ir transportavimo lygiais. BACnet apima įrenginius, tokius kaip objektai, skirti keistis paslaugų primityvais, kurie aprašyti naudojant ASN.1 sintaksę ir suskirstyti su ASN.1 BER.

BACnet saugumo sluoksnis

BACnet saugumo sąvoką galima lengvai suprasti pateikus pavyzdį, kai BACnet įrenginys-A prašo seanso rakto iš raktų serverio, kad būtų užmegztas saugus ryšys per įrenginį-B, tada šis raktas perduodamas ir įrenginiui-A, ir įrenginiui-B. per rakto serverį, žinomą kaip „SKab“. BACnet protokolas naudoja 56 bitų DES šifravimą.

Kaip veikia Bacnet protokolas?

BACnet yra tipiškas elektroninio ryšio protokolas, veikiantis leidžiantis įvairių gamintojų pastatų automatizavimui, taip pat stebėjimo sistemoms, pvz., gaisro signalizacijai, ŠVOK ir perimetro apsaugai bendrauti tarpusavyje. Šis protokolas gali veikti su beveik bet kokiu įprastu duomenų protokolu, įskaitant TCP/IP.

BACnet protokolas įgalina visapusišką BMS (pastato valdymo sistemų) kūrimą, leidžiantį operatoriams kurti, stebėti ir valdyti skirtingas pastato sistemas vienoje programoje.
Šis protokolas taip pat naudojamas išplėsti automatizavimo, kurį galima vykdyti, lankstumą ir apimtį. Pavyzdžiui, automatizavimo sistema gali būti nustatyta taip, kad priešgaisrinei sistemai pastebėjus gaisrą, sistema siųstų komandas toliau nurodytiems asmenims.

• Į lifto valdymo sistemą nedelsiant visus liftus siųsti į pirmą aukštą.
• Į pastato paieškos sistemą, kad būtų perduotas garsinis balso signalas, informuojantis pastato gyventojus, kad ir kur būtų aptiktas gaisras ir kaip išeiti iš pastato.
• Nuo pastato garso ar vaizdo sistemų iki greitų pranešimų TV ekranuose konferencijų salėse.
• Į telefono sistemos sąsają, skirtą įspėjimams tekstiniu pranešimu siųsti pastato patalpoms ir inžinierių komandoms.

Naudojant BACnet protokolą, visi duomenys yra žymimi kaip objektas. Taigi kiekvienas objektas reiškia duomenis apie įrenginį ar komponentą. Informacijos, kaip objekto, žymėjimas paprasčiausiai suteikia naudą, kad gali būti suformuoti naujausi objektai, kitaip esami objektai gali būti modifikuojami pagal vartotojo poreikius.

Objektas reiškia fizinę informaciją (fizinę įvestį, išvestį) ir nefizinę informaciją (programinę įrangą / skaičiavimus). Labai svarbu pažymėti, kad kiekvienas objektas gali reikšti vieną informacijos dalį, kitaip informacijos grupę, kuri atlieka tą pačią ir tikslią funkciją.

BACnet objektas

BACnet objektas yra koncepcija, leidžianti vykdyti ryšį, taip pat duomenų, susijusių su i/ps, o/ps, programine įranga ir skaičiavimais, grupę. BACnet objektas gali matyti save įvairiais būdais, pavyzdžiui, pavieniais taškais, loginėmis grupėmis, programos logika, tvarkaraščiais ir istoriniais duomenimis.

BACnet objektai yra fiziniai ir nefiziniai. Pavyzdžiui, termostatas laikomas fizine koncepcija, o ŠVOK sistema – išvesties įrenginiu. Geriausias nefizinės koncepcijos pavyzdys yra ŠVOK priežiūros grafikas programinės įrangos formoje.

Visi BACnet objektai turi skirtingas informacijos mainų ir komandų savybes. Šios savybės pateikiamos lentelės formatu su dviem stulpeliais. Pirmame stulpelyje pateikiamas nuosavybės pavadinimas, o antrame stulpelyje – turto vertė. Antrame stulpelyje informacija gali būti rašymo įgalinimo / tik skaitymo formatu.

Žemiau parodytas BACnet objekto pavyzdys, skirtas dvejetainei jutiklio įvesties pastate.

Aukščiau pateiktoje lentelėje pirmosios keturios savybės yra būtinos pagal BACnet standartą, o paskutinės dvi savybės yra tiesiog neprivalomos. Taigi, šie pasirenkami objektai dažnai reikalingi kūrėjui, tačiau tie objektai turi atitikti BACnet standartą. Pavyzdyje bus parodytos tik kelios objekto savybės. Realiame gyvenime, ypač pastato automatizavimo aplinkoje, objekte būtų skirtingų savybių. Dauguma ekspertų ir šaltinių nurodo, kad pastatų automatizavimo sistemose naudojami 23 standartiniai BACnet objektai. Taigi, standartiniai objektai veikia BACnet standarte.

23 standartiniai BACnet objektai yra dvejetainis i/p, dvejetainis o/p, dvejetainė reikšmė, analoginė i/p, analoginė o/p, analoginė vertė, vidurkis, gyvybės saugos zona, gyvybės saugos taškas, kelių būsenų i/p, kelių būsenų. o/p, kelių būsenų reikšmė, ciklas, kalendorius, pranešimų klasė, komanda, failas, programa, tvarkaraštis, tendencijų žurnalas, grupė, įvykių registracija ir įrenginys.

Kai objektų rinkinys vykdo konkrečią funkciją, jis vadinamas BACnet įrenginiu. Visuose šiuose objektuose turėtų būti identifikatorius, duomenų tipas ir papildoma informacija, pvz., tik skaitoma, modifikuota kitais įrenginiais ir daug daugiau.

Skirtingi tipai

Skirtingas BACnet protokolų tipai aptariami toliau.

BACnet/IP

Paprastai tai naudojama esamuose VLAN ir WAN tinkluose. Taigi įrenginiai gali jungtis tiesiogiai prie šakotuvų arba eterneto jungiklių. Šis LAN yra didelio našumo ir greitas, tačiau labai brangus. BACnet/IP naudoja UDP/IP suderinamumui per esamą IP infrastruktūrą. Kai BACnet/IP naudojamas su keliais IP potinkliais, norint apdoroti tarppotinklio BACnet transliuojamus pranešimus, reikia papildomų įrenginio funkcijų, žinomų kaip BBMD (BACnet Broadcast Management Devices).

BACnet MS/TP

Tokio tipo LAN naudoja EIA-485 vytos poros signalus iki 4k pėdų. Taigi tai labai garsus BACnet LAN tipas, naudojamas tiek vienetiniams, tiek konkrečioms programoms skirtiems valdikliams. Šis BACnet MS/TP nėra brangus.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet yra tiesiogiai naudojamas su Ethernet 8802-3 tinklai, kurie savo greičiu ir kaina yra panašūs į BACnet/IP, nors apsiriboja viena fizine infrastruktūra, kuri nenaudoja IP maršrutizatorių.

BACnet per ARCNET

Šis BACnet yra MAC tipo, kurį sudaro dvi formos, pvz., 2,5 Mbs koax ir 156 Kbs virš EIA-485. Šį BACnet palaiko ribotas ARCNET tiekėjų skaičius.

BACnet taškas į tašką

Šis BACnet taškas į tašką tiesiog naudojamas per telefono ryšio telefonų tinklus. Paprastai tiesioginis EIA-232 ryšys nebenaudojamas tiesioginiam Ethernet ryšiui.

BACnet per LonTalk užsienio rėmelius

Šis BACnet tiesiog leidžia „LonTalk“ transportavimo komponentui perduoti BACnet pranešimus. Tačiau abu protokolai nėra sąveikūs.

BACnet per ZigBee

Paprastai šis MAC yra belaidis tinklelis, naudojamas su pigesniais įrenginiais. Taigi jis paprastai naudojamas kaip vartai į ZigBee įrenginius, o ne kaip vietinis BACnet transportas.

Bacnet į Modbus konverteris

„Protocon-P3 Gateway“ yra BACnet į Modbus keitiklis, naudojamas projektuojant automatizavimo sistemas įvairiose srityse, pvz., ŠVOK, prieigos kontrolės, apšvietimo valdymo ir gaisro aptikimo sistemos bei su jomis susijusi įranga. Protocon-P3 Gateway sujungia tokias BACnet sistemas ir įrenginius su Modbus pagrindu veikiančiomis valdymo sistemomis per Modbus RTU protokolą ir Modbus TCP/IP.

Pagrindinės „Bacnet to Modbus Converter“ funkcijos yra šios.

• Jame yra priekinis skydelis su šviesos diodu, rodančiu greitą diagnostiką
• „Windows“ pagrindu sukurta konfigūravimo priemonė.
• Jis palaiko iki 100 BACnet įrenginių sąsajų su TCP Master/Slave arba Modbus RTU.
• Jis gali susieti iki 5K žemėlapių taškų.
• Jis palaiko COV bitų pakavimo funkciją.

Bacnet Protocol Vs Modbus

Skirtumas tarp „Bacnet Protocol“ ir „Modbus“ yra toks.

Privalumai

The Bacnet protokolo pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• BACnet protokolas yra specialiai sukurtas pastatų automatizavimui ir valdymo tinklams.
• Tai nepriklauso nuo dabartinių LAN ar WAN technologijų.
• Tai Amerikos nacionalinis standartas ir Europos išankstinis standartas.
• Jis visiškai keičiamas nuo mažų vieno pastato programų iki universalių įrenginių tinklų.
• BACnet diegėjai gali saugiai įtraukti nestandartinius plėtinius ir patobulinimus, nedarant įtakos esamai sąveikai.
• Jį naudoja garsiausios priešgaisrinės apsaugos įmonės tiek JAV, tiek Europoje.
• Jį palaiko įvairūs aušintuvų gamintojai, tokie kaip Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• Realiose pastatų valdymo programose šis protokolas yra pasiteisinęs.

Trūkumai

The Bacnet protokolo trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

Pagrindinis BACnet protokolo trūkumas buvo suderinamumo problema. Taigi dėl šios problemos 2000 metais buvo pristatyta BTL (BACnet Testing Laboratories). BTL yra atitikties ir nepriklausoma testavimo organizacija. Pagrindinis tikslas yra išbandyti BACnet gaminius, siekiant patikrinti atitiktį standartui. Patvirtinus; produktas gaus BTL logotipą.

Problemos arba tinklo vertos atakos, kurios plačiai aptinkamos šiame protokole: Apgaulės ir autentifikavimo trūkumas, DoS atakos, imobilizuoti tinklo ryšiai ir šifravimo bei rašymo prieigos per įrenginius trūkumas.

Programos

The Bacnet protokolo naudojimas apima toliau nurodytus dalykus.

• BACnet naudojamas ŠVOK, gaisro kontrolės apšvietimo valdymui, apsaugai, signalizacijai ir sąsajoms su komunalinėmis įmonėmis.
• Šis protokolas buvo ypač sukurtas pastatų automatizavimui ir valdymo programoms.
• Šis protokolas naudojamas mechanizmams teikti, ypač automatiniams įrenginiams, skirtiems keistis duomenimis, neatsižvelgiant į tai, kokias konkrečias pastato paslaugas jie atlieka.
• Šį protokolą gali naudoti skaitmeniniai valdikliai, kompiuteriai ir konkrečių taikomųjų programų vienetiniai valdikliai, turintys lygiavertį poveikį.
• BACnet protokolas iš pradžių buvo sukurtas siekiant plėtoti pastatų automatikos įrenginių sąveiką; tačiau dėl duomenų aprašymų ir lanksčios architektūros jis veiks įvairiose valdymo programose.
• Tai į objektą orientuotas protokolas, todėl naudojamas tinkle pasiekiamai valdymo įrangai reikšti.

Taigi, tai yra Bacnet protokolo – veikimo apžvalga su programomis. Tai geriausias protokolas, naudojamas automatizavimui kurti ir skirtingoms sistemoms sujungti. Taigi, „Bacnet Protocol“ daiktų interneto technologijoje turi puikią ateitį ir jis vystysis nepaprastai greitai. Šis protokolas taip pat yra puikus sprendimas mastelio keitimo požiūriu. Atsižvelgiant į programos kritiškumą ir paklausą, turi būti užtikrinta sauga, o plėtra turi būti atliekama atsižvelgiant į saugumą. Atsižvelgiant į standartų trūkumą, turi būti nustatyti tinkami standartai, kurių pardavėjai turėtų laikytis ir vykdyti. Štai jums klausimas, kas yra I2S protokolas?