BACnet-Bussystem

Herstellerunabhängiges Kommunikationsprotokoll

BACnet steht für „Building Automation and Control network“ und ist ein Netzwerkprotokoll für die Gebäudeautomation. Es stellt Kommunikationsmöglichkeiten zwischen Geräten zur Verfügung.

Die Initative für das herstellerunabhängige Kommunikationsprotokoll BACnet geht bis auf das Jahr 1987 zurück. In diesem Jahr gründete die ASHRAE (American Society of Heating and Refrigerating Engineers) ein Komitee zur Spezifikation und Entwicklung des BACnet-Protokolls. 1995 wurde die erste Version des Standards veröffentlicht, 2002 erschien die zweite, erweiterte Ausgabe. Die Entwicklung erfolgt nach dem Open-Source-Prinzip: Jeder Interessierte kann im Komitee mitarbeiten und die Erweiterungsvorschläge kommentieren und ergänzen. BACnet ist 2003 in die internationale Norm als ISO 16484-5 Systeme der Gebäudeautomation: Datenkommunikationsprotokoll sowie bereits in den Jahren vorher in zahlreiche nationale Normen (in Europa als DIN EN 13321 Offene Datenkommunikation für die Gebäudeautomation und Gebäudemanagement - Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude und DIN V ENV 1805-1 Datenübertragungsprotokoll für die HLK-Gebäudetechnik - Managementebene: Datenkommunikation für Gebäudeautomation (BACnet)) aufgenommen worden.

Wie bei jeder Kommunikation notwendig, legt der BACnet-Standard drei wesentliche Säulen der Kommunikation fest: Die physikalischen Übertragungsschichten, Objekte zur Beschreibung der Daten und Dienste zum Zugriff auf Objekte oder zur Ausführung von Funktionen.

Die physikalischen Übertragungsschichten

Der BACnet-Standard unterstützt zur Kommunikation insgesamt sechs physikalische Schichten. Dabei orientiert sich der BACnet-Standard am ISO/OSI-Modell der Kommunikation mit den Schichten 1, 2 ,3 und 7. BACnet-Geräte können einen oder mehrere der folgenden physikalischen Übertragungsschichten (Layer) verwenden:

  • Ethernet nach ISO/IEC 8802-3 Informationstechnik - Telekommunikation und Informationsaustausch zwischen Systemen - Lokale und Regionale Werte; Spezifische Anforderungen: Steuerungsverfahren mit Vielfachzugriff, Aktivitätsüberwachung mit Kollisionserkennung (CSMA/CD) mit Beschreibung der Bitübertragungsschicht
  • BACnet/IP basierend auf UDP/IP
  • ARCnet
  • RS232 mit Protokoll PTP (Point-To-Point)
  • RS485 mit Protokoll MS/TP (Master-Slave Token Passing)
  • BACnet over LonTalk
Router ermöglichen, falls erforderlich, den Transport der Daten zwischen verschiedenen Layern. In Europa hat sich der Transport über das Internetprotokoll (BACnet/IP) weitegehend durchgesetzt. Dabei erfolgt der Transport mit Hilfe des UDP (User-Datagramme Protocol), welches verbindungslos arbeitet und daher einfach zu implementieren ist.

Für die Aufschaltung entfernter Liegenschaften setzt sich zunehmend der BACnet-Transportlayer RS232 mit dem Protokoll PTP in Verbindung mit Analog- oder ISDN-Modems durch.

Objekte zur Beschreibung der Daten

BACnet-Objekte bilden die Eigenschaften von Daten der Gebäudeautomation ab. Jedes BACnet-Objekt besteht aus einzelnen Eigenschaften. Dabei legt der Standard eine Reihe von Eigenschaften wie z.B. den aktuellen Wert, Namen und Nummer des Objektes, die physikalische Einheit, usw. als zwingend erforderlich fest. Andere Eigenschaften wie Beschreibungstexte oder Grenzwerte für die Alarmierung können optional unterstützt werden.

Beispiele für Objekte, die physikalische Eigenschaften repräsentieren:
  • Analogwerte als Sollwerte, Istwerte oder errechnete Werte
  • Binäre Werte als Sollwerte, Istwerte oder errechnete Werte
  • Mehrstufige Werte als Sollwerte, Istwerte oder errechnete Werte
  • Reglerobjekt
Beispiele für Objekte zur Weiterverarbeitung:
  • Geräteobjekt
  • Alarmklassen
  • Gruppenobjekt
  • Trendobjekt
  • Zeitplanobjekt
  • Kalenderobjekt
  • u.v.a.m.
Dienste zum Zugriff auf Objekte oder zur Ausführung von Funktionen
Insgesamt zehn Dienste sind auf der Netzwerkebene verfügbar, um die Weiterleitung (Routing) von Nachrichten zwischen Geräten mit unterschiedlichen Netzwerklayern zu ermöglichen.

Auf der Anwendungsschicht (Schicht 7) sind insgesamt 38 Dienste definiert, mit denen der Zugriff auf Objekte wie z.B. Lesen und Schreiben von Objekteigenschaften oder die Ausführung von Funktionen in anderen Geräten wie z.B. Neustart, Anmeldung für Alarme, usw. bereit gestellt werden.

Organisationen rund um BACnet
Das SSPC 135 (Projektkomitee der ASHRAE) legt Erweiterungen des Standards fest. Verschiedene Nutzer- und Interessengruppen wurden gegründet:
  • BACnet Interest Group Europe
  • BACnet Interest Group Northamerica
  • BACnet Interest Group Austral/Asia
  • BACnet Interest Group Middle East
In den USA gibt es außerdem eine Herstellervereinigung, die BACnet Manufacturers Association (BMA) mit dem angeschlossenen BACnet Test-Lab (BTL). Die BMA und die BACnet Interest Group Europe haben gemeinsame Bestrebungen begonnen, BACnet-Geräte zu testen und zu zertifizieren.

Zertifizierungen
In einem zusätzlichen Dokument zum BACnet Standard 135.1, der DIN EN ISO 16484-6 Systeme der Gebäudeautomation: Datenübertragungsprotokoll - Konformitätsprüfung, werden Verfahren zum Test von BACnet-Funktionen spezifiziert. Anhand dieser Testverfahren können BACnet-Geräte getestet und anschließend zertifiziert werden.

Quelle: Frank Schubert, MBS, Krefeld

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