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Bussysteme sicher verbinden

in Industrie & Gebäudeautomation

BACnet (Building Automation and Control Networks)

ist ein Feldbus für die Gebäudeautomation dieser durch ASHRAE, ANSI und als ISO 16484-5 standardisiert wurde. Wenn sich alle Teilnehmer von unterschiedlichen Herstellern auf bestimmte BBIBs einigen, die durch die Norm definiert sind, bietet BACnet die Fähigkeit unterschiedliche Systeme, möglichst nahtlos zusammen arbeiten zulassen.
Die Norm definiert eine Reihe von Diensten (Services), die zur Kommunikation zwischen Geräten der Gebäudeautomation verwendet werden. Ein BIBB (BACnet Interoperability Building Block) definiert, welche Services und Prozeduren auf Server- und Client-Seite unterstützt werden müssen, um eine bestimmte Anforderung des Systems zu realisieren. Das zu einem Gerät gehörende Dokument PICS (Protocol Implementation Conformance Statement) listet alle unterstützten BIBBs, Objekttypen, Zeichensätze und Optionen der Kommunikation auf. Das PICS Dokument finden Sie zu jedem BACnet Gateway bei uns auf der Homepage bei dem Produkt.

Zu den BACnet-Gateways


CAN-Bus (Controller Area Network)

ist ein serielles Bussystem welches 1983 von dem Unternehmen Bosch entwickelt und 1986 zusammen mit Intel vorgestellt wurde. Der CAN-Bus ist als ISO11898 international standardisiert und definiert die Layer 1 und 2 im OSI-Referenzmodell. Er arbeitet nach dem „Multi-Master-Prinzip“ das heißt er verbindet mehrere gleichberechtigte Steuergeräte miteinander.
Ein CAN-Netzwerk wird überwiegend als Linienstruktur aufgebaut, ein sternförmiger Aufbau ist ebenfalls möglich bringt jedoch Nachteile mit sich.
Das CAN-Netzwerk sollte immer mit je einem 120 Ohm Widerstand am Leistungsende abgeschlossen werden. Bei unseren Wachendorff-Gateways kann dieser Abschlusswiderstand über DIP-Schalter dazu oder wegschalten werden. Man unterscheidet zwischen einem Highspeed- und einem Lowspeed-Bus, dadurch wird die maximale Datenübertragungsrate, sowie die maximale Leitungslänge definiert. Bei einem Highspeed-Bus liegt die maximale Datenübertragungsrate bei 1 Mbit/s und die maximale Leitungslänge bei 25 Meter.
Bei einem Lowspeed-Bus liegt die max. Datenübertragungsrate bei 125 kbit/s und die max. Leitungslänge bei 500 Meter.
Der Objekt-Identifier kennzeichnet den Inhalt der Nachricht und nicht das Gerät. Es gibt zwei Identifier-Formate:
11-Bit Identifier, auch bekannt als „Base frame format“ (CAN 2.0A)
29-Bit-Identifier, auch bekannt als „Extended frame format“ (CAN 2.0B)

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CANopen

ist ein auf CAN basierendes Kommunikationsprotokoll, welches überwiegend in der Automatisierungstechnik, für die Vernetzung innerhalb komplexer Geräte verwendet wird. Seit 1995 wird es von der Organisation CAN in Automation (CiA) gepflegt und ist als Europäische Norm EN 50325-4 standardisiert. Dieser Standard umfasst eine Adressierung, mehrere Kommunikationsprotokolle und eine Applikationsschicht, diese werden von einem Gerät definiert. Ursprünglich wird die Anwendungsschicht 7 im OSI-Modell vom CANopen abgedeckt und nutzt CAN als Schicht-2-Transportmedium.
Für jedes Kommunikationsobjekt existiert eine eindeutige COB-ID (Communication Object Identifier) im Netzwerk, diese besteht aus 32-Bit-Werten. Die Kommunikation erfolgt im Allgemeinen über Servicedatenobjekte (SDOs) und/oder über Prozessdatenobjekte (PDOs).

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M-Bus

Der M-Bus wurde 1992 zum Fernauslesen von Verbrauchsdaten (Zählern) an der Universität Paderborn von Prof. Dr. Horst Ziegler in Kooperation mit der Texas Instruments Deutschland Gmbh und der Techem GmbH entwickelt.
Im Umfeld der Messgeräte-Hersteller hat der M-Bus einiges an Marktbedeutung gewonnen. Interessant ist er vor allem im Zusammenhang von preiswerter Verbrauchs- und Erfassungs-Messtechnik in der Gebäudeleittechnik, es gibt unteranderem Gas-, Strom-, Wärme-, Wasserzähler. Der M-Bus arbeitet nach dem Master-Slave Prinzip und ist ein kostengünstiger und störungsunanfälliger Feldbus.
In dem Bus-System wird ein M-Bus-Gerät (bei uns das Gateway) als Master deklariert. Dieser ist dafür zuständig, dass die Daten von den M-Bus-Slaves gesammelt und weiterverarbeitet werden. Die Anbindung von bis zu 250 M-Bus-Slaves pro Segment per Primär-ID ist möglich. Jedoch ist der M-Bus mit einer Baudrate von 300 bis 9600 Baud ist Relativ langsamer Feldbus.

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Modbus

Der ModbusRTU stellt eine serielle Master-Slave-Kommunikation über die RS232 oder RS485 her - ein Master fragt einen oder mehrere Slaves ab. Um den ModbusRTU ansprechen zu können, müssen zuerst die seriellen Kommunikations-Parameter bekannt sein bzw. definiert werden. Dazu gehören Baudrate, Parität und Stoppbits. Des Weiteren kommt die Slave-Adresse/n hinzu, die von dem Master angesprochen werden soll. Die Leitungslänge bei RS232 ist auf ca. 15 m beschränkt.
Wenn der Modbus über eine RS485 betrieben wird, werden alle Teilnehmer (max. 32) auf die gleiche Busleitung geklemmt. Dabei wird die Leitung A (+) und die Leitung B (-) unterschieden. Die maximale Leitungslänge liegt bei ca.12 m wenn die maximale Baudrate von 115200 Baud eingestellt wird. Wird eine Baudrate von 1200 Baud eingestellt, ist maximal eine Leitungslänge von 1200 m möglich. Der Bus wird am Ende mit einem Widerstand von 120 Ohm zwischen Leitung A (+) und B (-) abgeschlossen.   

Der ModbusTCP stellt eine Client-Server-Kommunikation her - ein oder mehrere Clients (Master) fragen ein oder mehrere Server (Slaves) ab. Dazu müssen die Teilnehmer lediglich im gleichen IP-Adressbereich sein. Eine zusätzliche Einstellung wird über die Geräteadresse getätigt, die jedoch nicht bei allen Herstellern manuell einstellbar ist. Mit dieser Geräteadresse können Sie z.B. über ein ModbusTCP / ModbusRTU Gateway durch das Ansprechen der Gateway-IP-Adresse die dahinter liegenden ModbusRTU Teilnehmer mithilfe der Geräteadressen erreichen. Der Modbus arbeitet mit 4 unterschiedlichen Adressbereichen. Jeder Adressbereich ist für einen bestimmten Variablen-Typ reserviert. Zu jedem Variablen-Typ gehören ein oder mehrere Funktionscodes (FC) um eine bestimmte Aktion auszuführen wie z.B. Lesen oder Schreiben. Diese Funktionscodes werden automatisch von Ihrem Modbus Master (seriell) oder Client (Ethernet) angewendet.

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