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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
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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
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22. 4 C232 P
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O nO ut sit e : 2 9.5 C
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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
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MS60 - Shell File Edit Applica tions Se ttings H elp
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22. 4 C232 P
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O nO ut sit e : 2 9.5 C
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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
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O nO ut sit e : 2 9.5 C
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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
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O nO ut sit e : 2 9.5 C
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MS60 - Shell
COV Server
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COV ServerCOV Client
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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