BACnet-Grundlagen

Die American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers Inc. (ASHRAE) entwickelte 1991 den „Building Automation and Control networks“, kurz BACnet. Dieser wurde 1995 in der ANSI/ASHRAE Standard 135-1995 genormt.

Entwickelt wurde das Protokoll um Geräte und Systeme in der Gebäudeautomatisierung und Gebäudeleittechnik interoperabel zu vernetzen. Von einfachen Datenaustausch-Anwendungen bis hin zu komplexen Gebäudemanagement-Infrastrukturen ist BACnet sehr skalierbar.

Physik

BACnet/MSTP

MSTP steht für Master/Slave Token Pasing und basiert auf der seriellen Übertragung von RS485. Der Master initiiert die Kommunikation zu den Slaves. Ein Netzwerk kann mehrere Master beinhalten die sich beim Buszugriff abwechseln, jeder Master übergibt nach Abschluss der Kommunikation an den nächsten. Dieses Verfahren nennt sich Token Pasing.

Als Kabel wird eine verdrillte Zweidrahtleitung verwendet. Die maximale empfohlene Leitungslänge beträgt 1200 m (bei 38.400 Baud). Die mögliche Kabellänge ist abhängig von der verwendeten Baudrate.
Die Baudrate kann zwischen 9.600 Bit/s bis 115.200 Bit/s gewählt werden (übliche Baudraten sind 19.200 und 38.400).

Am Anfang und am Ende muss der Bus mit 120 Ohm zwischen den Signalleitungen terminiert werden.
Es können bis zu 127 Teilnehmer in einem BACnet/MSTP Netzwerk betrieben werden.

BACnet/IP basiert auf Ethernet (IEEE802.3) und dem IP-Layer. Dem entsprechend sind verschiedene Topologien möglich. Es sind keine speziellen Infrastruktur-Komponenten (z.B Switch) erforderlich.
Beim Routing von BACnet/IP zwischen verschiedenen IP-Subnetzwerken muss beachtet werden, dass Broadcast-Nachrichten üblicherweise ohne weitere Konfiguration nicht über den Router übertragen werden. Es gibt hierzu Geräte mit der speziellen Funktion BACnet Broadcast Management Device (BBMD).

Topologie


BACnet/MSTP nutzt bedingt durch die RS485 Physik eine Linientopologie.
Es können bis zu 245 Byte in einem Telegramm übertragen werden.

BACnet/IP folgt dem Client/Server Prinzip, wobei die meisten Teilnehmer oft Client und Server sind abhängig davon ob diese gerade eine Anfrage initiieren oder auf eine Anfrage antworten.

Allgemein

Standardisierte BACnet-Objekte sorgen für eine hohe Interoperabilität zwischen BACnet-Teilnehmern. Es gibt reale BACnet-Objekte wie z.B. analoge oder digitale Ein- und Ausgänge oder virtuelle wie Kalender, Ereignisse usw.
Es gibt optionale Objekte und Objekte, die jeder Teilnehmer haben muss, wie zum Beispiel zur Identifikation oder Konfiguration. Standard BACnet-Objekte haben festgelegte Eigenschaften (Properties) wie z.B. Identifier, Name, Wert, Beschreibung, Einheit, Grenzen, Auflösung, Min-/Max-Werte und viele weitere, je nach Objekt-Typ (Device, Analog, Binary,…)

BACnet-Dienste beschreiben die Kommunikation der Teilnehmer untereinander. Dabei gibt es Alarm-, Ereignisdienste, Objektzugriffsdienste, Dateizugriffsdienste und das Gerätemanagement. Über Prioritäten wird die Reihenfolge der Abarbeitung festgelegt. Sicherheitsrelevante und gerätekritische Dienste haben grundsätzlich Priorität, weitere Befehle können frei priorisiert werden.

Übertragung bei Wertänderung (Change of Value – COV) macht die Übertragung deutlich effizienter, da nur noch neue Werte übertragen werden. Zusätzlich lässt sich ein Totband definieren, damit Wert-Änderungen erst ab einer bestimmten Grenze übertragen werden.

Ein Alarm- und Eventmanagement ermöglicht die Überwachung bestimmter Werte, die dann aufgezeichnet und ggf. von einem Nutzer quittiert werden müssen.

Im „Protocol Implementation Conformance Statement“-Dokument (PICS) gibt der Hersteller eine Geräteauskunft über die Funktionen seines Gerätes. Diese beinhaltet Informationen über die Konformitätsklasse aber auch weiteren Details.

Konformitätsklassen definieren einen minimalen Funktionsumfang einer Geräteklasse.
Die höheren Geräteklassen beinhalten alle Funktionen der niedrigeren Klassen:

  • Class 1: Sensor
  • Class 2: Aktor
  • Class 3: Regler
  • Class 4: Controller
  • Class 5: Bediengerät
  • Class 6: Geräte mit Zeit-, Kalenderfunktion und Eventmanagement

BACnet standardisierte Geräteprofile (Device Profiles) definieren/beschreiben Funktionen, die ein Spezifikation konformer Geräte-Typ erfüllen muss. Die folgenden acht Geräte-Profile sind definiert:

  • B-AWS          Management- und Bedienstation mit größerem Leistungsumfang( Advanced Workstation)
  • B-OWS          Management- und Bedienstation (Operator Workstation)
  • B-OD             Bediengerät (Operator Device)
  • B-BC             Frei programmierbares Automationsgerät (Building Controller)
  • B-AAC           Automationsgerät mit Programmauswahl (Advanced Application Controller)
  • B-ASC           Automationsgerät mit festem Programm (Application Specific Controller)
  • B-SA             Schalt- oder Stellgerät (Smart Actuator)
  • B-SS             Sensor (Smart Sensor)

Die BACnet Interoperability Building Blocks (BIBBs) betrachten die Interoperabilität rein aus Sicht der Funktionen, die in verschiedenen Gruppen zusammengefasst werden:

  • Datenaustausch
  • Trenderfassung
  • Zeitplaner
  • Alarme und Ereignisse
  • Netzwerk-Management
  • Geräte-Management

​​​​​​​Konfiguration

Die Konfiguration wird über das Geräte- und Netzwerkmanagement durchgeführt. Dabei werden Verknüpfungen (Bindings) zwischen Geräten hergestellt die statisch oder dynamisch sein können. Die statische Konfiguration wird üblicherweise über entsprechende Konfigurations-Software der Hersteller der BACnet Controller durchgeführt. Die dynamische Verknüpfung erfordert Geräte die über entsprechende Funktion verfügen Geräte im Netzwerk zu suchen und zu identifizieren (Who-is?-, I-Am-Dienste). Bei BACnet/MSTP wird eine MAC-Adresse oft per DIP- oder Drehschalter eingestellt.

Varianten / Versionen


BACnet PTP ist eine serielle Verbindung (RS232) von zwei Teilnehmern die auch über Modems realisiert werden kann.

BACnet über LONTalk nutzt als physikalischen Layer das „Local Operating Network“ (LON) und dessen Vielfalt an möglichen Übertragungsmedien.

Anwendungsgebiete

Management von Heizung, Kühlung und Klimaanlagen und weiteren Aufgaben in der Gebäudeautomatisierung.

Weitere Informationen:

Nutzerorganisation BACnet Interest Group Europe

https://www.big-eu.org/

Unser BACnet-Portfolio:

Fernwartung

Modular aufgebaute Fernwartungs- und M2M-Router Ewon Flexy für Fernwartung und Datendienste

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Bedienen & Beobachten

Die Smarten HMIs der cMT-Serie - Server / Client HMI-Architektur - Hohe Flexibilität und starke Verbesserung der Arbeitseffizienz.

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Bedienen & Beobachten

Professionelle Mensch-Maschinen-Schnittstelle - Ästhetisches Design und ergonomische Bedienung.

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Gateways

BACnet/IP oder BACnet MS/TP möglich...
Client/Server oder Master/Slave
verschiedene Gehäusebauformen...

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Industrial Ethernet Switches

Switches verbinden industrielle Kommunikationskomponenten wie z. B. Steuerungen, Panel-PC, IOs oder Frequenzumrichter an einem dedizierten Punkt und bilden die zentralen Komponenten einer Ethernet-basierten Kommunikation, wie z.B. BACnet.

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Wireless Bolt

für eine drahtlose Verbindung für PROFINET, Ethernet/IP, ModbusTCP oder BACnet/IP. Kombiniert Bluetooth und WLAN-Technologie in einem Gerät

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