Protokol BACnet : Seni Bina, Kerja, Jenis, Objek & Aplikasinya

Protokol BACnet telah dibangunkan oleh jawatankuasa bernama ASHRAE atau American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers pada tahun 1987. Moto utama jawatankuasa ini adalah untuk membuat protokol yang akan menyediakan sistem daripada pelbagai pengeluar untuk berkomunikasi bersama dengan cara yang menyenangkan. . Jadi protokol ini adalah jenama berdaftar ASHRAE. Sejak protokol masa dibangunkan, ia sedang mengalami perubahan berterusan dengan prosedur perjanjian terbuka. Supaya semua pihak yang berminat dialu-alukan untuk menyertai tanpa sebarang bayaran. Jadi artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan Protokol Bacnet asas – bekerja dengan aplikasi.

Apakah itu Protokol BACnet?

A data protokol komunikasi yang digunakan untuk membina rangkaian kawalan automatik, dikenali sebagai BACnet atau Rangkaian Kawalan Automasi Bangunan. Protokol komunikasi data ini adalah piawaian ISO & ANSI yang digunakan untuk saling kendali antara peranti automasi bangunan yang bekerjasama. Protokol Bacnet termasuk satu set peraturan untuk mengawal pertukaran data pada rangkaian komputer yang hanya meliputi semua jenis kabel yang hendak digunakan, untuk membentuk arahan atau permintaan tertentu dengan cara biasa.

Untuk mencapai kebolehoperasian merentasi spektrum peralatan yang luas, spesifikasi BACnet merangkumi tiga bahagian utama. Rendah, Menengah, dan tertiari. Jadi bahagian utama mentakrifkan teknik untuk mewakili apa-apa jenis radas automasi bangunan dengan cara biasa.

Bahagian kedua menerangkan mesej yang boleh dihantar merentasi rangkaian komputer untuk menyemak dan mengurus peralatan tersebut. Bahagian akhir menerangkan satu set LAN yang sesuai yang digunakan untuk menyampaikan komunikasi BACnet.

Mengapakah Protokol Bacnet diperlukan?

The Kepentingan protokol BACnet adalah untuk mentakrifkan teknik tipikal yang boleh dilaksanakan oleh pengeluar untuk membina komponen serta sistem yang boleh dikendalikan melalui komponen & sistem BACnet yang lain.

Ia juga menentukan cara data ditandakan pada rangkaian serta perkhidmatan yang digunakan untuk menghantar data dari satu nod BACnet ke nod yang lain. Ia juga mempunyai mesej yang mengenali nod rangkaian & data.

BACnet digunakan sebagai alat oleh pemilik bangunan & penentu sistem untuk spesifikasi sistem saling kendali. Protokol ini tidak mengubah keperluan untuk menunjukkan apa yang diperlukan oleh pengguna. Jadi, ia hanya menyediakan beberapa alat yang konsisten untuk membantu penciptaan & spesifikasi sistem yang boleh saling beroperasi.

Protokol BACnet digunakan dalam semua jenis sistem bangunan automatik. Jadi, terdapat produk saling kendali yang tersedia dalam kategori yang berbeza seperti keselamatan, kebakaran, pencahayaan, lif, HVAC, dll. Protokol ini hanya menangani matlamat kebolehoperasian melalui hanya mentakrifkan model kerja am peranti automasi, teknik yang digunakan untuk menentukan data yang mereka sertakan, & juga teknik yang digunakan untuk menerangkan protokol yang boleh digunakan oleh satu peranti untuk menyiasat satu lagi peranti untuk melaksanakan beberapa tindakan pilihan.

Seni Bina Protokol Bacnet

Seni bina protokol BACnet kebanyakannya terhad kepada kawalan pencahayaan, HVAC & get laluan. Protokol ini menyerlahkan komunikasi yang ringan dan cekap yang dioptimumkan untuk mesej ringkas, rangkaian kecil dan antara rangkaian.

Seni bina protokol BACnet ialah seni bina runtuh yang sepadan dengan 4 lapisan model OSI . Empat lapisan dalam seni bina BACnet terutamanya termasuk Aplikasi, Rangkaian, Pautan Data & Fizikal. Walaupun, hanya lapisan Rangkaian & lapisan Aplikasi hanyalah BACnet.

Seni bina di atas ialah timbunan protokol BACnet yang merangkumi lapisan berbeza seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Protokol ini ialah versi timbunan OSI yang runtuh. Lapisan pengangkutan dan sesi tidak digunakan. Lapisan aplikasi mengambil fungsi kedua-dua lapisan ini.

Lapisan Fizikal BACnet

Lapisan atas BACnet tidak bergantung pada lapisan fizikal. Jadi lapisan Fizikal BACnet menjadikannya layak untuk BACnet dilaksanakan pada rangkaian yang berbeza. Lapisan fizikal BACnet telah ditentukan dengan ARCNET, Ethernet, terowong IP, BACnet/IP, RS-232, RS485 dan Lonworks/LonTalk. RS232 adalah untuk komunikasi point-to-point. RS485 menyokong sehingga 32 nod dengan jarak 1200 m pada 76Kbps.

Lapisan Pautan Protokol BACnet

Protokol BACnet dilaksanakan secara langsung dengan lapisan pautan LonTalk atau IEEE802.2. Jadi ia menentukan lapisan pautan data Point to Point (PTP) untuk sambungan RS232. Ia menentukan lapisan pautan data MS/TP yang dimaksudkan untuk sambungan RS-485. Standard hanya menentukan BVLL (BACnet Virtual Link Layer) yang menyatakan semua perkhidmatan yang diperlukan melalui peranti BACnet pada lapisan pautan ini.

Lapisan Pautan Maya IP BACnet merangkum data kawalan yang diperlukan dalam pengepala maklumat kawalan pautan maya BACnet. Oleh kerana peranti protokol IP, BVLL dan BACnet boleh berkomunikasi secara langsung melalui rangkaian IP tanpa memerlukan sebarang peranti penghala.

Protokol BACnet menggunakan konsep BBMD (BACnet broadcast management device) yang melaksanakan siaran yang diperlukan untuk lapisan pautan pilihan. Jadi, mesej siaran BACnet ditukar kepada siaran berasaskan IP atau mesej multicast.

Lapisan Rangkaian BACnet

Lapisan ini hanya menentukan alamat rangkaian yang diperlukan untuk penghalaan. Rangkaian BACnet termasuk sekurang-kurangnya satu atau lebih segmen yang disambungkan dengan jambatan sebaik sahaja mereka menggunakan teknologi LAN yang serupa. Jika mereka menggunakan pelbagai protokol LAN maka mereka disambungkan melalui penghala.

Lapisan Aplikasi

BACnet tidak memisahkan pembentangan serta lapisan aplikasi. Oleh itu, ia menjaga kebolehpercayaan & penjujukan atau mekanisme pembahagian yang umumnya berkaitan dengan kedua-dua lapisan sesi & pengangkutan. BACnet termasuk peranti seperti objek untuk menukar primitif perkhidmatan yang diterangkan dengan sintaks ASN.1 & bersiri dengan ASN.1 BER.

Lapisan Keselamatan BACnet

Konsep keselamatan BACnet boleh difahami dengan mudah dengan contoh katakan apabila peranti BACnet-A meminta kunci sesi daripada pelayan utama untuk mewujudkan komunikasi selamat melalui peranti-B, maka kunci ini dihantar ke kedua-dua peranti-A & peranti-B melalui pelayan utama yang dikenali sebagai 'SKab'. Protokol BACnet menggunakan penyulitan DES 56-bit.

Bagaimanakah Protokol Bacnet Berfungsi?

BACnet ialah protokol komunikasi elektronik biasa yang berfungsi dengan membenarkan pelbagai jenis automasi bangunan pengeluar serta sistem pemantauan seperti penggera kebakaran, HVAC dan keselamatan perimeter untuk berkomunikasi antara satu sama lain. Protokol ini boleh berfungsi dengan hampir mana-mana protokol data biasa termasuk TCP/IP.

Protokol BACnet membolehkan pembangunan BMS (sistem pengurusan bangunan) komprehensif yang membolehkan pengendali membina, memerhati & mengawal sistem bangunan yang berbeza dalam satu aplikasi.
Protokol ini juga digunakan untuk mengembangkan fleksibiliti & skop automasi yang boleh dilaksanakan. Sebagai contoh, sistem automasi boleh disediakan supaya apabila sistem perlindungan kebakaran menyedari kebakaran, maka sistem menghantar arahan kepada yang berikut.

• Kepada sistem kawalan lif untuk menghantar semua lif ke tingkat bawah dengan segera.
• Kepada sistem paging bangunan untuk menghantar isyarat suara yang boleh didengar untuk memaklumkan penghuni bangunan di mana sahaja kebakaran dikesan & cara keluar dari bangunan.
• Daripada sistem audio atau visual bangunan kepada mesej kilat pada paparan TV dalam bilik persidangan.
• Ke antara muka sistem telefon untuk menghantar makluman melalui mesej teks kepada kemudahan & pasukan kejuruteraan bangunan.

Dengan protokol BACnet, semua data ditandakan dari segi objek. Jadi setiap objek menandakan data mengenai peranti atau komponen. Menandakan maklumat seperti objek hanya memberikan faedah bahawa objek terkini boleh dibentuk sebaliknya objek sedia ada boleh diubah suai berdasarkan keperluan pengguna.

Objek menandakan maklumat fizikal (input fizikal, output) & maklumat bukan fizikal (perisian/pengiraan). Adalah sangat penting untuk diperhatikan bahawa setiap objek mungkin menandakan satu bahagian maklumat sebaliknya kumpulan maklumat yang melaksanakan fungsi yang sama dan tepat.

Objek BACnet

Objek BACnet ialah konsep yang membolehkan komunikasi serta sekumpulan data yang berkaitan dengan i/ps, o/ps, perisian & pengiraan dilaksanakan. Objek BACnet boleh melihat dirinya dalam cara yang berbeza seperti Mata Tunggal, Kumpulan Logik, Logik Program, Jadual & Data Sejarah.

Objek BACnet adalah fizikal & bukan fizikal. Sebagai contoh, termostat dianggap sebagai konsep fizikal & sistem HVAC dianggap sebagai peranti output. Contoh terbaik konsep bukan fizikal ialah jadual penyelenggaraan HVAC dalam bentuk perisian.

Semua objek BACnet termasuk sifat pertukaran maklumat & arahan yang berbeza. Sifat ini diwakili dalam format jadual dengan dua lajur. Lajur pertama termasuk nama harta & lajur kedua memberikan nilai harta tersebut. Dalam lajur kedua, Maklumat boleh wujud dalam format boleh tulis/baca sahaja.

Contoh objek BACnet untuk input binari penderia dalam bangunan ditunjukkan di bawah.

Dalam jadual di atas, empat sifat pertama diperlukan oleh piawaian BACnet manakala dua sifat terakhir hanya dianggap sebagai pilihan. Jadi, objek pilihan ini selalunya diperlukan oleh pembangun, namun, objek tersebut harus sepadan dengan standard BACnet. Contoh akan menunjukkan hanya beberapa sifat objek. Dalam kehidupan sebenar, terutamanya dalam tetapan automasi bangunan, sifat yang berbeza akan ada di dalam objek. Kebanyakan pakar & sumber menyatakan terdapat 23 objek BACnet standard yang digunakan dalam membina sistem automasi. Jadi, objek standard beroperasi dalam piawaian BACnet.

23 objek BACnet standard ialah Binary i/p, Binary o/p, Binary value, Analog i/p, Analog o/p, Analog value, Average, LifeSafety Zone, LifeSafety Point, Multi-State i/p, Multi-State o/p, Nilai Berbilang Negeri, Gelung, Kalendar, Kelas Pemberitahuan, Perintah, Fail, Program, Jadual, Log Aliran, Kumpulan, Pendaftaran Acara & Peranti.

Sebaik sahaja satu set objek melaksanakan fungsi tertentu maka ia dikenali sebagai peranti BACnet. Semua objek ini harus termasuk pengecam, jenis data & maklumat tambahan seperti baca sahaja, diubah suai melalui peranti lain dan banyak lagi.

Pelbagai Jenis

Perbezaan jenis protokol BACnet dibincangkan di bawah.

BACnet/IP

Ini biasanya digunakan dengan rangkaian VLAN & WAN sedia ada. Jadi peranti boleh menyambung terus ke hab atau suis Ethernet. LAN ini adalah jenis berprestasi tinggi & pantas, tetapi sangat mahal. BACnet/IP menggunakan UDP/IP untuk keserasian melalui infrastruktur IP sedia ada. Setelah BACnet/IP digunakan dengan beberapa subnet IP, maka fungsi peranti tambahan yang dikenali sebagai BBMD (Peranti Pengurusan Siaran BACnet) diperlukan untuk mengendalikan mesej siaran BACnet antara subnet.

BACnet MS/TP

LAN jenis ini menggunakan pasangan terpiuh EIA-485 untuk memberi isyarat sehingga 4k kaki. Jadi ia adalah jenis LAN BACnet yang sangat terkenal yang digunakan untuk unitari serta pengawal khusus aplikasi. BACnet MS/TP ini tidak mahal.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet digunakan secara langsung dengan Ethernet Rangkaian 8802-3 yang serupa dengan BACnet/IP dari segi kelajuan & kos, walaupun terhad kepada satu infrastruktur fizikal yang tidak menggunakan penghala IP.

BACnet berbanding ARCNET

BACnet ini adalah jenis MAC yang merangkumi dua bentuk seperti 2.5Mbs coax & 156Kbs di atas EIA-485. BACnet ini disokong oleh bilangan vendor yang terhad dengan ARCNET.

BACnet Point-to-Point

BACnet Point-to-Point ini hanya digunakan melalui rangkaian telefon dail. Secara amnya, sambungan langsung EIA-232 tidak lagi digunakan untuk sambungan Ethernet terus.

BACnet melalui Bingkai Asing LonTalk

BACnet ini hanya membenarkan komponen pengangkutan LonTalk untuk membawa mesej BACnet. Tetapi, kedua-dua protokol itu tidak boleh beroperasi.

BACnet melalui ZigBee

Secara amnya, MAC ini ialah rangkaian jaringan wayarles yang digunakan dengan peranti yang lebih murah. Jadi ia biasanya digunakan sebagai pintu masuk ke peranti ZigBee & bukan seperti pengangkutan BACnet asli.

Penukar Bacnet ke Modbus

Gerbang Protocon-P3 ialah penukar BACnet ke Modbus yang digunakan dalam mereka bentuk sistem automasi dalam aplikasi berbeza seperti HVAC, kawalan akses, kawalan pencahayaan & sistem pengesanan kebakaran, dan peralatan berkaitannya. Gerbang Protocon-P3 menggabungkan sistem & peranti BACnet sedemikian dengan sistem pengurusan berasaskan Modbus melalui protokol RTU Modbus & Modbus TCP/IP.

Ciri-ciri utama Penukar Bacnet ke Modbus termasuk yang berikut.

• Ia termasuk panel hadapan yang mempunyai LED untuk petunjuk diagnostik pantas
• Utiliti konfigurasi berasaskan Windows.
• Ia menyokong sehingga 100 antara muka peranti BACnet ke TCP Master/Slave atau Modbus RTU.
• Ia mempunyai kapasiti untuk antara muka sehingga 5K titik pemetaan.
• Ia menyokong ciri pembungkusan bit COV.

Protokol Bacnet Vs Modbus

Perbezaan antara Protokol Bacnet dan Modbus termasuk yang berikut.

Kelebihan

The kelebihan Protokol Bacnet termasuk yang berikut.

• Protokol BACnet direka khusus untuk membina automasi serta rangkaian kawalan.
• Ia tidak bergantung pada teknologi LAN atau WAN sekarang.
• Ia adalah Standard Kebangsaan Amerika & pra-standard Eropah.
• Ia boleh berskala sepenuhnya daripada aplikasi bangunan tunggal kecil kepada rangkaian peranti universal.
• Pelaksana BACnet boleh memasukkan sambungan bukan standard serta penambahbaikan dengan selamat tanpa mempengaruhi kesalingoperasian sedia ada.
• Ia diterima pakai oleh syarikat perlindungan kebakaran yang paling terkenal di Amerika Syarikat & Eropah.
• Ia disokong oleh pengeluar penyejuk yang berbeza seperti Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York & Trane.
• Dalam aplikasi kawalan bangunan sebenar, protokol ini mempunyai rekod prestasi yang terbukti.

Keburukan

The keburukan Protokol Bacnet termasuk yang berikut.

Kelemahan utama protokol BACnet ialah masalah pematuhan. Oleh itu kerana isu ini, BTL (BACnet Testing Laboratories) telah diperkenalkan pada tahun 2000. BTL adalah pematuhan & dan organisasi ujian bebas. Tujuan utama ini adalah untuk menguji produk BACnet untuk mengesahkan pematuhan dengan piawaian. Setelah diluluskan; produk akan mendapat logo BTL.

Masalah atau serangan bernilai bersih yang banyak ditemui dalam protokol ini ialah; Kekurangan pemalsuan & pengesahan, serangan DoS, sambungan rangkaian tidak bergerak dan kekurangan penyulitan & akses tulis melalui peranti.

Aplikasi

The penggunaan Protokol Bacnet termasuk yang berikut.

• BACnet digunakan dalam aplikasi HVAC, kawalan lampu kawalan kebakaran, keselamatan, penggera & antara muka kepada syarikat utiliti.
• Protokol ini direka khusus untuk membina automasi serta aplikasi kawalan.
• Protokol ini digunakan untuk menyediakan mekanisme, terutamanya untuk peranti automasi untuk bertukar-tukar data tanpa mengira perkhidmatan bangunan tertentu yang mereka lakukan.
• Protokol ini boleh digunakan oleh pengawal digital, komputer & pengawal unit khusus aplikasi dengan kesan yang setara.
• Protokol BACnet pada mulanya dibangunkan untuk membangunkan kebolehoperasian antara peranti automasi bangunan; walau bagaimanapun, perihalan datanya, serta seni bina yang fleksibel, akan menjadikannya berfungsi dalam julat luas aplikasi kawalan.
• Ini ialah protokol berorientasikan objek, jadi digunakan untuk menandakan peralatan kawalan boleh diakses rangkaian.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan protokol Bacnet – berfungsi dengan aplikasi. Ini adalah protokol terbaik yang digunakan untuk membina automasi dan juga untuk menyambungkan sistem yang berbeza. Jadi, Protokol Bacnet dalam teknologi IoT mempunyai masa depan yang hebat & ia akan berkembang dengan pesat. Protokol ini juga menyediakan penyelesaian yang hebat dari sudut kebolehskalaan. Memandangkan kritikal & permintaan aplikasi, keselamatan mesti diberikan & pembangunan mesti dilakukan dengan mengambil kira keselamatan. Memandangkan kekurangan piawaian, piawaian yang betul mesti ditakrifkan untuk diikuti & dilaksanakan oleh vendor. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah protokol I2S?