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BA

Cn

et G

run

dla

gen BACnet Grundlagen

allgemeinverständlich

BACnet Grundlagenallgemeinverständlich

René QuirighettiSiemens Schweiz AG, Building Technologies Group

Oktober 2005

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GA-Systemebenen• Positionierung BACnet im CEN - Ebenenmodell

Management-Ebene

Automations-Ebene

Feld-Ebene

Standards:BACnet

Standard:BACnet

Standard:LonMarkKonnexBACnet

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Protokollschichten und ihre Bedeutung

• Transport der Daten– Netzwerkschicht– Sicherungsschicht– Physikalische Schicht

• Interpretation der Daten– Anwendungsschicht

• Dienste• Objekte

BACnet Application Layer

BACnet Network Layer

MS / TP Dial-upPTP

RS 485 RS 232ETHERNETLonTalk

ARCNET

ISO 8802-2TCP/IP

MS / TP

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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

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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

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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

F ile Ed it A pp lica tions Se tt ings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

User : MullerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

M S60 - Shell

Standard IP- Router(Serieprodukt)

BACnet auf Ethernet/IP IntermediateNetwork(Internet)z.B.Weitverkehrsnetz

BACnet LON-IP router BACnet auf LON

BACnet auf Ethernet/IP

Ethernet-IPBeliebigerWAN / LAN-IP Standard

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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

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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

Seite 9

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

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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

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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-ServerBeziehung

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Modell: Peer to Peer Kommunikation

ManagementEbene

AutomationsEbene

FeldEbene

Router Router

File Edit Applica tions Se ttings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

Use r : M u llerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

MS60 - Shell

F ile Ed it Applica tions Se ttings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

Use r : M u llerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

MS60 - Shell File Edit Applica tions Se ttings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

Use r : M u llerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

MS60 - Shell

File Edit Applica tions Se ttings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

Use r : M u llerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

MS60 - Shell

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Beispiel: COV-Handhabung1. 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 Router

File Edit Applications Se ttings H elp

Date: 2.9.94Time: 14:45

Use r : Mu llerLevel: 3

Unacknowledged alarms: 1High priority alarms : 3

21.0 C

22. 4 C232 P

0 % 75 %

O f f

O nO ut sit e : 2 9.5 C

7 5 %

2 2 . 4 C

O n

MS60 - Shell

COV Server

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COV ServerCOV Client

14

2

3

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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

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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