Grundlagen PPT Quirighetti - BACnet Interest Group Europe

BACnet Grundlagen
BACnet Grundlagen
allgemeinverständlich
René Quirighetti
Siemens Schweiz AG, Building Technologies Group
Oktober 2005
Seite 1
GA-Systemebenen
• Positionierung BACnet im CEN - Ebenenmodell
Standards:
BACnet
ManagementEbene
Standard:
BACnet
AutomationsEbene
Standard:
FeldEbene
LonMark
Konnex
BACnet
Seite 2
Protokollschichten und ihre Bedeutung
• Transport der Daten
– Netzwerkschicht
– Sicherungsschicht
– Physikalische Schicht
• Interpretation der Daten
– Anwendungsschicht
• Dienste
• Objekte
BACnet Application Layer
BACnet Network Layer
TCP/IP
ISO 8802-2
ETHERNET
ARCNET
MS / TP
RS 485
Dial-up
PTP
LonTalk
RS 232
Seite 3
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 ModemÜbertragung
– Arcnet
– MS/TP
Seite 4
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
Seite 5
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
MS60 - Shell
File
Standard IP- Router
(Serieprodukt)
Edit
Applications
Settings
Help
O n
232
P2 2 . 4
C
Out sit e: 29.5 C
2 2 .4 C
21.0C
0
%
Of f
75
%
On
75 %
Date: 2.9.94
Time: 14:45
User : Muller
Level: 3
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
BACnet auf
Ethernet/IP
BACnet auf Ethernet/IP
Intermediate
Network
(Internet)
z.B.Weitverkehrsnetz
BACnet
LON-IP
router
BACnet auf LON
Ethernet-IP
Beliebiger
WAN / LAN-IP Standard
Seite 6
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
Seite 7
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
object-name
object-type
present-value
description
device-type
status-flags
event-state
reliability
out-of-service
update-interval
units
min-pres-value
max-pres-value
resolution
cov-increment
time-delay
notification-class
high-limit
[75]
[77]
[79]
[85]
[28]
[31]
[111]
[36]
[103]
[81]
[118]
[117]
[69]
[65]
[106]
[22]
[113]
[17]
[45]
BACnetObjectIdentifier,
CharacterString,
BACnetObjectType,
REAL,
CharacterString OPTIONAL,
CharacterString OPTIONAL,
BACnetStatusFlags,
BACnetEventState,
BACnetReliability OPTIONAL,
BOOLEAN,
Unsigned OPTIONAL,
BACnetEngineeringUnits,
REAL OPTIONAL,
REAL OPTIONAL,
REAL OPTIONAL
REAL OPTIONAL,
Unsigned OPTIONAL,
Unsigned OPTIONAL,
REAL OPTIONAL,
und so weiter
Seite 8
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
Seite 9
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
Seite 10
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-Server
Beziehung
Seite 11
Modell: Peer to Peer Kommunikation
MS60 - Shell
MS60 - Shell
File
Edit
Applications
MS60 - Shell
Settings
Help
File
Edit
Applications
File
Settings
Edit
Applications
Settings
Help
Help
O n
232
P2 2 . 4
C
Out sit e: 29.5 C
2 2 .4 C
O n
21.0C
O n
232
P2 2 . 4
C
232
Out sit e: 29.5 C
%
Of f
75
Date: 2.9.94
Time: 14:45
C
0
2 2 .4 C
21.0C
0
P2 2 . 4
Out sit e: 29.5 C
2 2 .4 C
0
%
Of f
75
%
Of f
21.0C
%
On
75 %
75
%
On
75 %
%
On
75 %
User : Muller
Level: 3
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
Date: 2.9.94
Time: 14:45
User : Muller
Level: 3
Date: 2.9.94
Time: 14:45
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
User : Muller
Level: 3
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
Management
Ebene
MS60 - Shell
File
Router
Edit
Applications
Settings
Help
O n
232
P2 2 . 4
C
Out sit e: 29.5 C
2 2 .4 C
21.0C
0
%
Of f
75
%
On
75 %
Date: 2.9.94
Time: 14:45
User : Muller
Level: 3
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
Router
Automations
Ebene
Feld
Ebene
Seite 12
Beispiel: COV-Handhabung
COV Client
MS60 - Shell
File
Edit
Applications
Settings
Help
O n
232
P2 2 . 4
C
Out sit e: 29.5 C
2 2 .4 C
21.0C
0
%
Of f
75
%
On
75 %
Date: 2.9.94 User : Muller
Time: 14:45 Level: 3
Unacknowledged alarms: 1
High priority alarms
:3
2
1
Router
4
Router
1
3
4
1. 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
2
COV Server
COV Client
3
COV Server
Seite 13
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
Seite 14
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
Seite 15