BACnet protokol: arhitektura, rad, vrste, objekti i njegove primjene

BACnet protokol razvio je odbor pod nazivom ASHRAE ili Američko društvo inženjera grijanja, hlađenja i klimatizacije 1987. Glavni moto ovog odbora je napraviti protokol koji bi omogućio sustavima različitih proizvođača da međusobno komuniciraju na ugodan način . Dakle, ovaj protokol je registrirani brend ASHRAE-a. Otkako je vremenski protokol razvijen, on prolazi stalne promjene uz otvoreni postupak dogovora. Tako da su svi zainteresirani dobrodošli sudjelovati bez naknade. Dakle, ovaj članak govori o pregledu Bacnet protokol osnove – rad s aplikacijama.

Što je BACnet protokol?

Podaci komunikacijski protokol koji se koristi za izgradnju automatizirane upravljačke mreže, poznat je kao BACnet ili Building Automation Control Network. Ovaj protokol za podatkovnu komunikaciju je ISO i ANSI standard koji se koristi za interoperabilnost između surađujućih uređaja za automatizaciju zgrade. Bacnet Protocol uključuje skup pravila za upravljanje razmjenom podataka na računalnoj mreži koja jednostavno pokriva sve od vrste kabela za korištenje do formiranja određene naredbe ili zahtjeva na normalan način.

Kako bi se postigla interoperabilnost preko širokog spektra opreme, BACnet specifikacija uključuje tri glavna dijela. Primarni, sekundarni i tercijarni. Dakle, primarni dio definira tehniku ​​za predstavljanje bilo koje vrste uređaja za automatizaciju zgrade na normalan način.

Sekundarni dio opisuje poruke koje se mogu prenijeti preko mreže računala za provjeru i upravljanje takvom opremom. Završni dio opisuje skup odgovarajućih LAN-ova koji se koriste za prijenos BACnet komunikacija.

Zašto je potreban Bacnet protokol?

The Važnost BACnet protokola je definirati tipične tehnike koje proizvođači mogu izvršiti za izgradnju komponenti kao i sustava koji su interoperabilni kroz druge komponente i sustave BACneta.

Također navodi kako se podaci označavaju na mreži kao i usluge koje se koriste za prijenos podataka s jednog čvora BACneta na drugi čvor. Također ima poruke koje prepoznaju mrežne i podatkovne čvorove.

BACnet koriste vlasnici zgrada i specifikatori sustava kao alat za specifikaciju interoperabilnog sustava. Ovaj protokol ne mijenja potrebu za označavanjem onoga što potrošač treba. Dakle, pruža samo neke konzistentne alate za pomoć pri stvaranju i specifikaciji sustava koji mogu međusobno funkcionirati.

BACnet protokol koristi se u svim vrstama automatiziranih sustava zgrada. Dakle, postoje interoperabilni proizvodi dostupni unutar različitih kategorija kao što su sigurnost, požari, rasvjeta, dizala, HVAC, itd. Ovaj protokol jednostavno se bavi ciljem interoperabilnosti jednostavnim definiranjem općeg radnog modela uređaja za automatizaciju, tehnike koja se koristi za definiranje podataka koje oni uključuju i također tehniku ​​koja se koristi za objašnjavanje protokola koje jedan uređaj može upotrijebiti da zatraži još jedan uređaj da izvrši neku željenu radnju.

Arhitektura Bacnet protokola

Arhitektura BACnet protokola pretežno je ograničena na kontrole rasvjete, HVAC i pristupnike. Ovaj protokol ističe laganu i učinkovitu komunikaciju koja je optimizirana za kratke poruke, male mreže i međumreže.

Arhitektura BACnet protokola je skupljena arhitektura koja se podudara s 4 sloja OSI model . Četiri sloja u BACnet arhitekturi uglavnom uključuju aplikaciju, mrežu, podatkovnu vezu i fizički. Iako su samo mrežni sloj i aplikacijski sloj jednostavno BACnet.

Gornja arhitektura je skup protokola BACnet koji uključuje različite slojeve kao što je prikazano na dijagramu. Ovaj protokol je skraćena verzija OSI stoga. Prijenosni sloj i sloj sesije se ne koriste. Aplikacijski sloj preuzima funkcije ova dva sloja.

BACnet fizički sloj

Gornji slojevi BACneta ne ovise o fizičkom sloju. Dakle, fizički sloj BACneta omogućuje izvođenje BACneta na različitim mrežama. Fizički slojevi BACneta specificirani su s ARCNET, Ethernet, IP tunelima, BACnet/IP, RS-232, RS485 i Lonworks/LonTalk. RS232 je za komunikaciju od točke do točke. RS485 podržava do 32 čvora s udaljenosti od 1200 m pri 76Kbps.

Sloj veze BACnet protokola

BACnet protokol implementiran je izravno s LonTalk ili IEEE802.2 slojevima veze. Dakle, specificira Point to Point (PTP) sloj podatkovne veze za RS232 veze. Određuje MS/TP sloj podatkovne veze namijenjen za RS-485 veze. Standard jednostavno specificira BVLL (BACnet Virtual Link Layer) koji navodi sve usluge potrebne preko BACnet uređaja na ovom link sloju.

IP BACnet Virtual Link Layer enkapsulira potrebne kontrolne podatke u zaglavlje BACnet virtualnih kontrolnih informacija. Zbog IP, BVLL i BACnet protokola uređaji mogu izravno komunicirati preko IP mreža bez potrebe za usmjerivačem.

BACnet protokol koristi koncept BBMD (BACnet uređaj za upravljanje emitiranjem) koji izvršava potrebno emitiranje za preferirani sloj veze. Dakle, BACnet emitirana poruka se mijenja u IP baziranu na emitiranje ili multicast poruke.

BACnet mrežni sloj

Ovaj sloj jednostavno specificira potrebne adrese mreže za usmjeravanje. BACnet mreža uključuje najmanje jedan ili više segmenata koji su povezani mostovima nakon što koriste slične LAN tehnologije. Ako koriste različite LAN protokole onda su spojeni putem rutera.

Aplikacijski sloj

BACnet ne razdvaja prezentacijske i aplikacijske slojeve. Stoga se brine o pouzdanosti i mehanizmima sekvenciranja ili segmentacije koji su općenito povezani sa slojem sesije i prijenosom. BACnet uključuje uređaje poput objekata za razmjenu servisnih primitiva koji su opisani ASN.1 sintaksom i serijalizirani ASN.1 BER-om.

BACnet sigurnosni sloj

Koncept BACnet sigurnosti može se lako razumjeti na primjeru kada BACnet uređaj-A zatraži ključ sesije od ključnog poslužitelja za uspostavljanje sigurne komunikacije putem uređaja-B, tada se taj ključ prenosi i na uređaj-A i na uređaj-B putem poslužitelja ključeva koji je poznat kao 'SKab'. BACnet protokol koristi 56-bitnu DES enkripciju.

Kako radi Bacnet protokol?

BACnet je tipičan elektronički komunikacijski protokol koji funkcionira tako da dopušta različitim vrstama automatizacije zgrada proizvođača, kao i sustavima nadzora poput protupožarnih alarma, HVAC-a i zaštite perimetra za međusobno komuniciranje. Ovaj protokol može raditi s gotovo svim normalnim podatkovnim protokolima uključujući TCP/IP.

BACnet protokol omogućuje sveobuhvatan razvoj BMS-a (sustava za upravljanje zgradom) koji operaterima omogućuje konstruiranje, promatranje i kontrolu različitih sustava zgrade unutar jedne aplikacije.
Ovaj se protokol također koristi za proširenje fleksibilnosti i opsega automatizacije koja se može izvršiti. Na primjer, sustav automatizacije može se postaviti tako da jednom kada protupožarni sustav primijeti požar, sustav šalje naredbe sljedećem.

• Kontrolnom sustavu dizala da odmah pošalje sva dizala u prizemlje.
• Paging sustavu zgrade za prijenos zvučnog glasovnog signala za obavještavanje stanara zgrade gdje god je požar otkriven i kako izaći iz zgrade.
• Od audio ili vizualnih sustava zgrade do flash poruka na TV zaslonima unutar konferencijskih soba.
• Na sučelje telefonskog sustava za slanje upozorenja putem tekstualne poruke objektima i inženjerskim timovima zgrade.

S BACnet protokolom, svi podaci su označeni u smislu objekta. Dakle, svaki objekt označava podatke koji se odnose na uređaj ili komponentu. Označavanje informacija poput objekta jednostavno pruža prednost da se najnoviji objekti mogu formirati inače se postojeći objekti mogu modificirati na temelju zahtjeva korisnika.

Objekt označava fizičke informacije (fizičke ulaze, izlaze) i nefizičke informacije (softver/izračuni). Vrlo je značajno primijetiti da svaki objekt može označavati jedan dio informacije ili skupinu informacija koje izvršavaju istu i točnu funkciju.

BACnet objekt

BACnet objekt je koncept koji omogućuje komunikaciju kao i grupu podataka koji se odnose na i/ps, o/ps, softver i izračune. BACnet objekt može sam sebe vidjeti na različite načine kao što su pojedinačne točke, logičke grupe, programska logika, rasporedi i povijesni podaci.

BACnet objekti su fizički i nefizički. Na primjer, termostat se smatra fizičkim konceptom, a HVAC sustav se smatra izlaznim uređajem. Najbolji primjer nefizičkog koncepta je raspored održavanja HVAC sustava u softverskom obliku.

Svi BACnet objekti uključuju različita svojstva razmjene informacija i naredbi. Ova svojstva predstavljena su u obliku tablice s dva stupca. Prvi stupac sadrži naziv svojstva, a drugi stupac daje vrijednost svojstva. U drugom stupcu informacije mogu postojati u formatu za pisanje/samo za čitanje.

Primjer BACnet objekta za binarni ulaz senzora unutar zgrade prikazan je u nastavku.

U gornjoj tablici, prva četiri svojstva su neophodna prema BACnet standardu, dok se posljednja dva svojstva jednostavno smatraju izbornim. Dakle, ovi izborni objekti su često potrebni programeru, međutim, ti objekti bi trebali odgovarati standardu BACneta. Primjer će pokazati samo nekoliko svojstava objekta. U stvarnom životu, posebno u postavkama automatizacije zgrade, unutar objekta bi bila prisutna različita svojstva. Većina stručnjaka i izvora navodi da se u sustavima automatizacije zgrada koriste 23 standardna BACnet objekta. Dakle, standardni objekti rade u BACnet standardu.

23 standardna BACnet objekta su Binary i/p, Binary o/p, Binary value, Analog i/p, Analog o/p, Analog value, Averaging, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, vrijednost s više stanja, petlja, kalendar, klasa obavijesti, naredba, datoteka, program, raspored, dnevnik trendova, grupa, upis događaja i uređaj.

Jednom kada skup objekata izvrši određenu funkciju, poznat je kao BACnet uređaj. Svi ti objekti trebaju uključivati ​​identifikator, vrstu podataka i dodatne informacije kao što su samo za čitanje, modificirani putem drugih uređaja i još mnogo toga.

Različiti tipovi

Drugačiji vrste BACnet protokola razmatraju se u nastavku.

BACnet/IP

Ovo se obično koristi s postojećim VLAN i WAN mrežama. Tako se uređaji mogu spojiti izravno na čvorišta ili Ethernet preklopnike. Ovaj LAN je visokoučinkovit i brz, ali vrlo skup. BACnet/IP koristi UDP/IP za kompatibilnost kroz postojeću IP infrastrukturu. Jednom kada se BACnet/IP koristi s nekoliko IP podmreža, potrebna je dodatna funkcija uređaja poznata kao BBMD (BACnet Broadcast Management Devices) za rukovanje porukama emitiranja inter-subnet BACneta.

BACnet MS/TP

Ova vrsta LAN-a koristi EIA-485 upredenu paricu za signalizaciju do 4k stopa. Dakle, to je vrlo poznata vrsta BACnet LAN-a koja se koristi za jedinstvene kontrolere kao i kontrolere specifične za aplikaciju. Ovaj BACnet MS/TP nije skup.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet se izravno koristi sa Ethernet 8802-3 mreže koje su slične BACnet/IP-u u smislu brzine i cijene, iako su ograničene na jednu fizičku infrastrukturu koja ne koristi IP usmjerivače.

BACnet preko ARCNET-a

Ovaj BACnet je MAC tipa koji uključuje dva oblika kao što su 2,5 Mbs koaksijalni i 156 Kbs iznad EIA-485. Ovaj BACnet podržava ograničen broj dobavljača s ARCNET-om.

BACnet Point-to-Point

Ovaj BACnet Point-to-Point jednostavno se koristi preko mreža dial-up telefona. Općenito, stoga se izravna EIA-232 veza više ne koristi za izravnu Ethernet vezu.

BACnet preko LonTalk stranih okvira

Ovaj BACnet jednostavno omogućuje LonTalkovoj transportnoj komponenti prijenos BACnet poruka. Ali ta dva protokola nisu interoperabilna.

BACnet preko ZigBee

Općenito, ovaj MAC je bežična isprepletena mreža koja se koristi s manje skupim uređajima. Stoga se obično koristi kao pristupnik ZigBee uređajima, a ne kao izvorni BACnet prijenos.

Bacnet u Modbus pretvarač

Protocon-P3 Gateway je BACnet u Modbus pretvarač koji se koristi u projektiranju automatiziranih sustava u različitim aplikacijama kao što su HVAC, kontrola pristupa, kontrola rasvjete i sustavi za otkrivanje požara, i njihova povezana oprema. Protocon-P3 Gateway kombinira takve BACnet sustave i uređaje sa sustavima upravljanja temeljenim na Modbusu preko Modbus RTU protokola & Modbus TCP/IP.

Glavne značajke pretvarača Bacnet u Modbus uključuju sljedeće.

• Uključuje prednju ploču koja ima LED za indikaciju brze dijagnostike
• Uslužni program za konfiguraciju temeljen na sustavu Windows.
• Podržava do 100 sučelja BACnet uređaja na TCP Master/Slave ili Modbus RTU.
• Ima kapacitet za povezivanje do 5K točaka mapiranja.
• Podržava značajku pakiranja bitova COV.

Bacnet protokol protiv Modbusa

Razlika između Bacnet protokola i Modbusa uključuje sljedeće.

Prednosti

The prednosti Bacnet protokola uključuju sljedeće.

• BACnet protokol posebno je dizajniran za automatizaciju zgrada kao i za kontrolne mreže.
• Ne ovisi o trenutnim LAN ili WAN tehnologijama.
• To je američki nacionalni standard i europski predstandard.
• Potpuno je skalabilan od malih pojedinačnih građevinskih aplikacija do univerzalnih mreža uređaja.
• Implementatori BACneta mogu sigurno uključiti nestandardna proširenja kao i poboljšanja bez utjecaja na postojeću interoperabilnost.
• Usvojile su ga najpoznatije tvrtke za zaštitu od požara u SAD-u i Europi.
• Podržavaju ga različiti proizvođači rashladnih uređaja kao što su Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• U stvarnim aplikacijama upravljanja zgradama, ovaj protokol ima dokazane rezultate.

Nedostaci

The nedostatke Bacnet protokola uključuju sljedeće.

Glavni nedostatak BACnet protokola bio je problem usklađenosti. Dakle, zbog ovog problema, BTL (BACnet Testing Laboratories) je uveden 2000. godine. BTL je usklađenost i neovisna organizacija za testiranje. Glavna namjera ovoga je testiranje proizvoda BACneta kako bi se potvrdila usklađenost sa standardom. Nakon odobrenja; proizvod će dobiti logo BTL-a.

Problemi ili napadi vrijedni mreže koji se naširoko nalaze u ovom protokolu su; Nedostatak prijevare i autentifikacije, DoS napadi, blokirane mrežne veze i nedostatak enkripcije i pristupa pisanju preko uređaja.

Prijave

The korištenje Bacnet protokola uključuje sljedeće.

• BACnet se koristi u HVAC aplikacijama, kontroli rasvjete za kontrolu požara, sigurnosti, alarma i sučelja s komunalnim tvrtkama.
• Ovaj je protokol posebno dizajniran za automatizaciju zgrada kao i za upravljačke aplikacije.
• Ovaj protokol se koristi za pružanje mehanizama, posebno za uređaje za automatizaciju za razmjenu podataka bez obzira na konkretnu građevinsku uslugu koju obavljaju.
• Ovaj protokol mogu koristiti digitalni kontroleri, računala i inače unitarni kontroleri specifični za aplikaciju s jednakim učinkom.
• Protokol BACnet prvobitno je razvijen za razvoj interoperabilnosti između uređaja za automatizaciju zgrada; međutim, njegovi opisi podataka, kao i fleksibilna arhitektura, omogućit će rad u širokom rasponu kontrolnih aplikacija.
• Ovo je objektno orijentirani protokol, pa se koristi za označavanje mrežno dostupne upravljačke opreme.

Dakle, ovo je pregled Bacnet protokola – radi s aplikacijama. Ovo je najbolji protokol koji se koristi za izgradnju automatizacije i za povezivanje različitih sustava. Dakle, Bacnet protokol u IoT tehnologiji ima sjajnu budućnost i razvijat će se velikom brzinom. Ovaj protokol pruža odlično rješenje i sa stajališta skalabilnosti. Uzimajući u obzir kritičnost i zahtjeve aplikacije, mora se osigurati sigurnost i razvoj se mora provoditi imajući na umu sigurnost. S obzirom na nedostatak standarda, moraju se definirati pravi standardi koje će prodavači slijediti i izvršavati. Evo pitanja za vas, što je I2S protokol?