Kundenspezifische Software-Entwicklung

BACnet

Normung und Standardisierung

Das Datenkommunikationsprotokoll BACnet (Building Automation and Control network) ist heute wohl das bekannteste und meist verbreitete Kommunikationsprotokoll in der Gebäudeautomation. Als herstellerneutrale und lizenzfreie Spezifikation bietet es umfassende und leistungsfähige Funktionen und Dienste für die Anforderungen der Datenkommunikation in der Gebäudeautomation. Es wurde Ende 2003 als einziges Protokoll in die internationale Norm für Gebäudeautomation DIN EN ISO 16484 als Teil 5 aufgenommen. Seit 2011 ist sie als DIN EN ISO 16484-5 gleichzeitig auch eine deutsche Norm. Die Norm basiert auf dem Standard ANSI/ASHRAE 135 (American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers).

Die BACnet-Normung unterliegt einem laufenden Prozess, somit ist sichergestellt, dass neue Erkenntnisse sowie aktuelle Anforderungen berücksichtigt werden. Da die einzelnen Normen zeitlich unterschiedlich verabschiedet werden, ergeben sich daraus Unterschiede bezüglich der Produktanforderungen.

BACTools, der BACnet-Browser für die Praxis

Scannen von BACnet-Netzwerken, Generierung von EDE-Dateien, Anzeige der Onlinedaten, Dokumentation, Plausibilitätstests u.v.m.
Made in Germany

BACTools - BACnet ExplorerBACTools - BACnet Explorer

BACTools im Einsatz als BACnet Explorer

Grundidee

BACnet soll die herstellerneutrale Kommunikation in heterogenen Umgebungen zwischen den Komponenten wie Sensoren, Aktoren, Reglern, Management-Systemen usw. ermöglichen (Interoperabilität). Es beschreibt darüber hinaus aber auch alle benötigten Elemente wie Messeingang, Schaltausgang, usw. mit genau definierten Eigenschaften. Somit wurde die Grundlage für eine einheitliche Sichtweise aller Beteiligten auf die benötigten Komponenten der Gebäudeautomation geschaffen.

  • Bei der Beschreibung verwendet BACnet einen in der Informationstechnik bekannten und bewährten objektorientierten Ansatz. Jedes Element wird hierbei als ein Objekt betrachtet.
  • BACnet deckt alle Funktionsebenen (Feld-, Automations- und Managementebene) der Gebäudeautomation ab.
  • Die Kommunikation erfolgt auf Basis des Client-Server-Prinzips. Vereinfacht ausgedrückt stellt der Server die Daten bereit, der Client wirkt als „Anwender“, der auf die Daten zugreift. Die Kommunikation erfolgt dabei abhängig vom Dienst gezielt (Punkt-zu-Punkt) oder an alle Teilnehmer (Broadcast).
  • BACnet kann herstellerspezifisch erweitert werden, so können z.B. herstellerspezifische Objekttypen, Eigenschaften und Dienste definiert werden.

Die Objekte werden durch Objekteigenschaften (Properties) beschrieben.

Wesentliche Bestandteile der Spezifikation

Objekttypen

BACnet definiert in der aktuellen Fassung weit über 50 verschiedene Objekttypen. Ein kleiner Auszug:

  • Gerät (Device DEV)
  • Analogeingabe (Analog Input AI)
  • Analogausgabe (Analog Output AO)
  • Analogwert (Analog Value AV)
  • Binäreingabe (Binary Input BI)
  • Binärausgabe (Binary Output BO)
  • Binärwert (Binary Value BV)
  • Mehrstufige Eingabe (Multistate Input MI)
  • Mehrstufige Ausgabe Multistate Output MO)
  • Mehrstufiger Wert (Multistate Value MV)
  • Datei (File FIL)
  • Meldungsklasse (Notification Class NC)
  • Zeitplan (Schedule SCHED)
  • Kalender (Calendar CAL)
Objekte

BACnet Objekte stellen die Instanzen der Objekttypen dar, sie enthalten eine eindeutige Kennzeichnung, die sich aus dem Objekttyp sowie einer Instanz-Nummer zusammensetzt, also max. 4.194.303 pro Objekttp und Gerät.
BACnet verfolgt den Ansatz der dezentralen Datenhaltung, d.h. die Definition von Zeitplänen oder Trend-Aufzeichnungen erfolgt nicht zentral sondern bereits vor Ort in den Geräten und Automationsstationen.

Eigenschaften (Properties)

Properties beinhalten die Informationen, die zur Funktionalität der Objekte benötigt werden. Die Norm definiert für jeden Objekttyp Pflichteigenschaften (mandatory properties) und legt fest, ob diese nur lesbar oder darüber hinaus auch schreibbar sein müssen. Darüber hinaus gibt es auch optionale Eigenschaften, die je noch Aufgabenstellung implementiert werden können.
Typische Vertreter für Properties sind z.B.:

  • Objektname (Object_Name)
  • Objkttyp (Object_Type)
  • Aktueller Wert (Present_Value)
Dienste (Services)

Dienste beschreiben Verfahren die den Teilnehmern zum Lesen und Schreiben der Objekteigenschaften zur Verfügung stehen. In der aktuellen Fassung definiert der Standard 40 Dienste, die den folgenden fünf Kategorien zugeordnet sind:

  • Zugriff auf Objekte (Object Access Services)
  • Zugriff auf Geräte und das Netzwerk (Device and Network Management Services)
  • Verarbeitung von Alarmen und Ereignissen (Alarm and Event Services)
  • Zugriff auf Dateien (File Access Services)
  • Konfiguration und Diagnose von Geräten (Virtual Terminal Services)

 

Hier ein kleiner Auszug der zur Verfügung stehenden Dienste:

  • Lesen von Eigenschaften (Read Property)
  • Schreiben von Objekteigenschaften (Write Property)
  • Dynamisches Neuanlegen eines Objects (Create Object)
  • Dynamisches Löschen eines Objekts (Delete Object)
Netzwerke (Network)

Der BACnet-Standard basiert auf dem ISO-Schichten-Modell für Kommunikationssysteme. Somit können BACnet-Daten über mehrere Medien mit unterschiedlichen Zugriffsverfahren ausgetauscht werden. BACnet kann bis zu 65.535 Teilnetzwerke verwalten.

Aktuell sind sieben unterschiedliche Medien beschrieben, in Europa sind am häufigsten die folgenden anzutreffen:

  • BACnet/IP
  • BACnet MS/TP
  • BACnet LonTalk
Funktionsbereiche

In BACnet-Systemen sind vier Funktionsbereiche, sog. Interoperabilitätsbereiche definiert:

  • Gemeinsame Datennutzung (Data Sharing, DS)
  • Alarm- und Ereignisbehandlung (Alarm-/Event Management, AE)
  • Zeitplan (Schedule, SCHED)
  • Trendaufzeichnung (Trending, T)
  • Geräte und Netzwerk Management (Device and Network Management, DM)
Geräteprofile

In der Norm werden standardisierte Profile von BACnet-Geräten beschrieben. Jedes Profil legt die Anforderungen fest, welche die Geräte erfüllen müssen, um als standardisierte BACnet-Geräte zu gelten. Die folgenden acht Geräte-Profile sind definiert:

  • Management- und Bedienstation mit größerem Leistungsumfang als B-OWS (B-AWS -Advanced Workstation)
  • Management- und Bedienstation (B-OWS – Operator Workstation)
  • Bediengerät (vor Ort) (B-OD – Operator Display)
  • Frei programmierbares Automationsgerät (B-BC – Building Controller)
  • Automationsgerät mit Programmauswahl (B-AAC – Advanced Application Controller)
  • Automationsgerät mit festem Programm (B-ASC – Application Specific Controller)
  • Schalt- oder Stellgerät (B-SA – Smart Actuator)
  • Sensor (B-SS – Smart Sensor)
Links zum Thema:

Über 15 Jahre Know-How

Datenerfassung / Datenverarbeitung / Datenauswertung Prozessvisualisierung / Leitsysteme / HMI / SCADA Industrielle Feldbuskommunikation wie z.B. BACnet, Modbus, OPC Classic , OPC UA, ...

Software Technologien

Microsoft .NET, C++, C#, WCF, XAML, WPF, ADO.NET, ...
Moderne Desktop-Programme: WPF, PRISM, MVVM, Entity Framework