BACnet Grundlagen René Quirighetti allgemeinverständlich René Quirighetti Siemens Schweiz AG, Building Technologies Group Oktober 2005 1

GA-Systemebenen Positionierung BACnet im CEN - Ebenenmodell Standards: Management- Ebene Standard: BACnet Automations- Ebene Standard: LonMark Konnex BACnet Feld- Ebene

Protokollschichten und ihre Bedeutung Transport der Daten Netzwerkschicht Sicherungsschicht Physikalische Schicht Interpretation der Daten Anwendungsschicht Dienste Objekte BACnet Application Layer BACnet Network Layer TCP/IP Dial-up PTP MS / TP MS / TP ISO 8802-2 LonTalk ETHERNET ARCNET RS 485 RS 232

Transport: Der Bus Flexibilität durch verschiedene Medien Medien bedingen bestimmte Sicherungsschichten Ethernet / TCP/IP: Mit TCP/IP Zugang zu Firmennetzen LonTalk: Mit allen dort definierten Medien Punkt zu Punkt (PTP): Vor allem für Modem-Übertragung Arcnet MS/TP

Transport: Die Netzwerkschicht BACnet besitzt eine homogene Netzwerkschicht Routing (Routenwahl) über verschiedenartige Busse möglich, z.B. von Modemverbindung (PTP) über Ethernet zu einem LonTalk Zweig. Annex J des BACnet Standards definiert das Routing über ein TCP/IP Netzwerk. Damit ist die Einbindung von BACnet in Firmennetzwerke gewährleistet Die homogene Netzwerkschicht ist entscheidend für die Flexibilität von BACnet Netzwerken

Beispiel: Netzwerke Routers: Arbeiten auf Netzwerkschicht, d.h. völlig unabhängig von Anwendungsschicht Standard-Routers in “IP-Netzen”, d.h. BACnet lässt sich in beliebig komplexe Firmennetze integrieren Standard IP- Router (Serieprodukt) BACnet auf Ethernet/IP Intermediate Network (Internet) z.B.Weitverkehrsnetz BACnet LON-IP router BACnet auf LON Ethernet-IP Beliebiger WAN / LAN-IP Standard

Anwendung: Objekte Datenpunkt-Objekte Analog In / Out / Value Binäre In / Out / Value Mehrstufige In / Out / Value Objekte für Zählwerte / Impulse Alarmbehandlungs-Objekte Notification Class (Verteilung der Alarmmeldungen) Event Enrollment (Festlegen der Alarmbedingungen) Diverse Objekte Geräte-Informationen (Device Object) Zeitschaltkatalog / Ausnahmekatkalog Trenddaten-Objekte Regler-Objekt (Loop) Programm / File Objekte Virtual Terminal

Amwendung: Objekt-Properties Properties sind Parameter von Objekten Beispiele: Hauptwert, Alarmgrenzen, Name, Status BACnet unterscheidet zwischen obligatorischen und optionalen Properties Properties können nur lesbasr oder auch schreibbar (mit BACnet Diensten veränderbar) sein object-identifier [75] BACnetObjectIdentifier, object-name [77] CharacterString, object-type [79] BACnetObjectType, present-value [85] REAL, description [28] CharacterString OPTIONAL, device-type [31] CharacterString OPTIONAL, status-flags [111] BACnetStatusFlags, event-state [36] BACnetEventState, reliability [103] BACnetReliability OPTIONAL, out-of-service [81] BOOLEAN, update-interval [118] Unsigned OPTIONAL, units [117] BACnetEngineeringUnits, min-pres-value [69] REAL OPTIONAL, max-pres-value [65] REAL OPTIONAL, resolution [106] REAL OPTIONAL cov-increment [22] REAL OPTIONAL, time-delay [113] Unsigned OPTIONAL, notification-class [17] Unsigned OPTIONAL, high-limit [45] REAL OPTIONAL, und so weiter

Anwendung: Dienste BACnet bietet 38 Dienste auf Anwendungsebene Diese sind in folgende 6 Klassen aufgeteilt: Alarm-Handhabung Objekt-Zugriff Geräte-Verwaltung Netzwerk Sicherheit File-Zugriff Virtuelles Terminal Beispiele: Lesen, Schreiben, Information über Wertänderung (COV-Notification), Zeitsynchronisation, Alarmmeldung

Modelle: Reales Gerät und BACnet Objekte Mit BACnet Objekten wird die "äussere" Sicht auf das Gerät via Netzwerk abgebildet die BACnet Objekte definieren keine internen Gerätefunktionen (Algorithmen) BACnet Objekte geben die “äussere” Sicht von Gerätefunktionen wieder Beispiel: Das BACnet Loop Objekt ist so ausgelegt, dass verschiedene Regelalgorithmen, z.B. PI, PID, Sequenzen, Zustandsregler, prediktive Regler abgebildet werden können

Modelle: Client - Server Beziehung Der Client (Kunde) beansprucht die Dienste des Servers (Dienstleister) Der Client abonniert sich auf Wertänderungen gibt Trendaufzeichnung in Auftrag setzt Alarmgrenzen Der Server hält ein Abbild der Gerätefunktion und führt die geforderten Dienste darauf aus Client-Server Beziehung

Modell: Peer to Peer Kommunikation Management Ebene Automations Feld Router

Beispiel: COV-Handhabung 1. Client abonniert sich auf einen Wert (Datenpunkt) des Servers 2. Server sendet mit Quittierung den Wert 3. Server sendet den Wert, wann immer er sich ändert 4. Client erneuert Abonnement oder wiederruft es COV Client Router COV Server 1 2 3 4

Erweiterbarkeit des BACnet Protokolls Das BACnet Protokoll ist so ausgelegt, dass es jederzeit erweitert werden kann Erweiterungen durch das BACnet Standard Komitee (SSPC-135) Proprietäre Erweiterungen durch Hersteller Erweitert werden können Objekte: Neue Objekte und / oder neue Properties Neue Services Damit ist BACnet zukunftssicher

Kompatibilität und Konformität Kompatibilität von GA-Systemen - Interoperabilität BACnet Interoperabilitätsbausteine BIBBs und Geräteprofile für den Überblick. PICS für die Details: Dienste als Client / Server, Objekttypen, Bustypen, .... Konformität zum Standard als Voraussetzung Nur Norm-Konformität ermöglicht Interoperabilität ASHRAE definiert Testprozeduren BACnet Interest Group ist daran, Testumgebungen und Zertifizierungsverfahren bereit zu stellen