Protocolo BACnet: arquitectura, funcionamiento, tipos, objetos y sus aplicaciones

El protocolo BACnet fue desarrollado por un comité llamado ASHRAE o la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado en 1987. El lema principal de este comité es crear un protocolo que proporcione sistemas de varios fabricantes para comunicarse entre sí de una manera agradable. . Entonces este protocolo es una marca registrada de ASHRAE. Desde que se elaboró ​​el protocolo de tiempo está en constante cambio con un procedimiento de acuerdo abierto. Para que todas las partes interesadas sean bienvenidas a participar sin costo alguno. Por lo tanto, este artículo analiza una descripción general de Protocolo Bacnet Conceptos básicos: trabajar con aplicaciones.

¿Qué es el protocolo BACnet?

un dato Protocolo de comunicación que se utiliza para construir una red de control automatizado, se conoce como BACnet o Building Automation Control Network. Este protocolo de comunicación de datos es un estándar ISO y ANSI utilizado para la interoperabilidad entre dispositivos de automatización de edificios cooperantes. El Protocolo Bacnet incluye un conjunto de reglas para gobernar el intercambio de datos en una red informática que simplemente cubre todo, desde qué tipo de cable utilizar, para formar un comando o solicitud en particular de manera normal.

Para lograr la interoperabilidad en un amplio espectro de equipos, la especificación BACnet incluye tres partes principales. Primaria, Secundaria y Terciaria. Entonces, la parte primaria define una técnica para representar cualquier tipo de aparato de automatización de edificios de una manera normal.

La parte secundaria describe los mensajes que se pueden transmitir a través de una red de computadoras para verificar y administrar dichos equipos. La parte final describe un conjunto de LAN adecuadas que se utilizan para transmitir comunicaciones BACnet.

¿Por qué se requiere el Protocolo Bacnet?

los La importancia del protocolo BACnet es definir técnicas típicas que los fabricantes pueden ejecutar para construir componentes y sistemas que sean interoperables a través de otros componentes y sistemas de BACnet.

También especifica cómo se significan los datos en la red, así como los servicios que se utilizan para transmitir datos de un nodo de BACnet a otro nodo. También tiene mensajes que reconocen la red y los nodos de datos.

BACnet es utilizado como una herramienta por los propietarios de edificios y especificadores de sistemas para la especificación del sistema interoperable. Este protocolo no cambia la necesidad de indicar lo que necesita un consumidor. Por lo tanto, proporciona simplemente algunas herramientas consistentes para ayudar en la creación y especificación de sistemas que pueden interoperar.

El protocolo BACnet se utiliza en todo tipo de sistemas de construcción automatizados. Por lo tanto, hay productos interoperables disponibles dentro de diferentes categorías como seguridad, incendios, iluminación, ascensores, HVAC, etc. Este protocolo simplemente aborda el objetivo de interoperabilidad simplemente definiendo un modelo de trabajo general de dispositivos de automatización, una técnica utilizada para definir los datos que incluir, y también una técnica utilizada para explicar los protocolos que un solo dispositivo puede utilizar para pedirle a otro dispositivo que ejecute alguna acción preferida.

Arquitectura del protocolo Bacnet

La arquitectura del protocolo BACnet está predominantemente restringida a controles de iluminación, HVAC y puertas de enlace. Este protocolo destaca la comunicación ligera y eficiente que está optimizada para mensajes cortos, redes pequeñas e interredes.

La arquitectura del protocolo BACnet es una arquitectura colapsada que coincide con 4 capas del modelo OSI . Las cuatro capas de la arquitectura BACnet incluyen principalmente aplicación, red, enlace de datos y física. Aunque, solo la capa de red y la capa de aplicación son simplemente BACnet.

La arquitectura anterior es la pila de protocolos BACnet que incluye diferentes capas, como se muestra en el diagrama. Este protocolo es una versión colapsada de la pila OSI. Las capas de transporte y de sesión no se utilizan. La capa de aplicación asume las funciones de estas dos capas.

Capa física de BACnet

Las capas superiores de BACnet no dependen de la capa física. Entonces, la capa física de BACnet hace posible que BACnet se ejecute en diferentes redes. Las capas físicas de BACnet se han especificado con ARCNET, Ethernet, túneles IP, BACnet/IP, RS-232, RS485 y Lonworks/LonTalk. RS232 es para comunicación punto a punto. RS485 admite hasta 32 nodos con una distancia de 1200 m a 76 Kbps.

Capa de enlace del protocolo BACnet

El protocolo BACnet se implementa directamente con capas de enlace LonTalk o IEEE802.2. Por lo tanto, especifica la capa de enlace de datos punto a punto (PTP) para conexiones RS232. Especifica la capa de enlace de datos MS/TP prevista para conexiones RS-485. El estándar simplemente especifica BVLL (capa de enlace virtual de BACnet) que establece todos los servicios requeridos a través del dispositivo BACnet en esta capa de enlace.

La capa de enlace virtual IP BACnet encapsula los datos de control requeridos en un encabezado de información de control de enlace virtual BACnet. Debido a los protocolos IP, BVLL y BACnet, los dispositivos pueden comunicarse directamente a través de redes IP sin necesidad de ningún dispositivo enrutador.

El protocolo BACnet utiliza el concepto BBMD (dispositivo de gestión de transmisión BACnet) que ejecuta la transmisión requerida para la capa de enlace preferida. Por lo tanto, el mensaje de difusión BACnet se cambia a mensajes de difusión o multidifusión basados ​​en IP.

Capa de red BACnet

Esta capa simplemente especifica las direcciones requeridas de la red para el enrutamiento. La red BACnet incluye un mínimo de uno o más segmentos que están conectados con puentes una vez que utilizan tecnologías LAN similares. Si utilizan varios protocolos LAN, se conectan a través de enrutadores.

Capa de aplicación

BACnet no separa las capas de presentación y aplicación. Por lo tanto, se ocupa de la confiabilidad y la secuenciación o los mecanismos de segmentación generalmente conectados con las capas de sesión y transporte. BACnet incluye dispositivos como objetos para intercambiar primitivas de servicio que se describen con sintaxis ASN.1 y se serializan con ASN.1 BER.

Capa de seguridad BACnet

El concepto de seguridad BACnet se puede entender fácilmente con un ejemplo, cuando el dispositivo BACnet-A solicita una clave de sesión del servidor de claves para establecer una comunicación segura a través del dispositivo-B, luego esta clave se transmite tanto al dispositivo-A como al dispositivo-B. a través del servidor de claves conocido como 'SKab'. El protocolo BACnet utiliza encriptación DES de 56 bits.

¿Cómo funciona el protocolo Bacnet?

BACnet es un protocolo de comunicación electrónica típico que funciona al permitir diferentes tipos de automatización de edificios de fabricantes, así como sistemas de monitoreo como alarmas contra incendios, HVAC y seguridad perimetral para comunicarse entre sí. Este protocolo puede funcionar con casi cualquier protocolo de datos normal, incluido TCP/IP.

El protocolo BACnet permite el desarrollo integral de BMS (sistemas de gestión de edificios) que permite a los operadores construir, observar y controlar diferentes sistemas de edificios dentro de una sola aplicación.
Este protocolo también se utiliza para ampliar la flexibilidad y el alcance de la automatización que se puede ejecutar. Por ejemplo, un sistema de automatización podría configurarse de tal manera que una vez que el sistema de protección contra incendios detecte un incendio, el sistema envíe comandos a los siguientes.

• Al sistema de control del ascensor para enviar todos los ascensores a la planta baja inmediatamente.
• Al sistema de megafonía del edificio para transmitir una señal de voz audible para informar a los ocupantes del edificio dónde se detectó el incendio y cómo salir del edificio.
• Desde los sistemas de audio o visuales del edificio hasta mensajes flash en pantallas de TV dentro de las salas de conferencias.
• A una interfaz de sistema telefónico para el envío de alertas a través de mensajes de texto a las instalaciones y equipos de ingeniería del edificio.

Con el protocolo BACnet, todos los datos se expresan en términos de un objeto. Entonces, cada objeto significa datos sobre un dispositivo o componente. Significar información como un objeto simplemente proporciona el beneficio de que se pueden formar los últimos objetos; de lo contrario, los objetos existentes se pueden modificar en función de los requisitos del usuario.

Un objeto significa información física (entradas físicas, salidas) e información no física (software/cálculos). Es muy significativo notar que cada objeto puede significar una sola porción de información o un grupo de información que ejecuta la misma y exacta función.

Objeto BACnet

El objeto BACnet es un concepto que permite la comunicación y la ejecución de un grupo de datos relacionados con i/ps, o/ps, software y cálculos. El objeto BACnet puede verse a sí mismo de diferentes maneras, como puntos únicos, grupos lógicos, lógica de programa, horarios y datos históricos.

Los objetos BACnet son tanto físicos como no físicos. Por ejemplo, un termostato se considera un concepto físico y el sistema HVAC se considera el dispositivo de salida. El mejor ejemplo de un concepto no físico es el programa de mantenimiento de un HVAC en forma de software.

Todos los objetos BACnet incluyen diferentes propiedades de intercambio de información y comandos. Estas propiedades representadas en un formato tabular con dos columnas. La primera columna incluye el nombre de la propiedad y la segunda columna proporciona el valor de la propiedad. En la segunda columna, la información puede existir en un formato habilitado para escritura/solo lectura.

El ejemplo de objeto BACnet para una entrada binaria de un sensor dentro de un edificio se muestra a continuación.

En la tabla anterior, las primeras cuatro propiedades son necesarias según el estándar BACnet, mientras que las dos últimas propiedades simplemente se consideran opcionales. Por lo tanto, estos objetos opcionales suelen ser necesarios para un desarrollador; sin embargo, esos objetos deben coincidir con el estándar de BACnet. El ejemplo mostrará simplemente algunas de las propiedades de un objeto. En la vida real, particularmente en un entorno de automatización de edificios, diferentes propiedades estarían allí dentro del objeto. La mayoría de los expertos y fuentes especifican que hay 23 objetos BACnet estándar utilizados en los sistemas de automatización de edificios. Por lo tanto, los objetos estándar funcionan en el estándar BACnet.

Los 23 objetos BACnet estándar son i/p binaria, o/p binaria, valor binario, i/p analógica, o/p analógica, valor analógico, promedio, zona de seguridad de vida, punto de seguridad de vida, i/p multiestado, multiestado o/p, valor multiestado, bucle, calendario, clase de notificación, comando, archivo, programa, horario, registro de tendencias, grupo, registro de eventos y dispositivo.

Una vez que un conjunto de objetos ejecuta una función específica, se lo conoce como dispositivo BACnet. Todos estos objetos deben incluir un identificador, tipo de datos e información adicional como solo lectura, modificados a través de otros dispositivos y muchos más.

Diferentes tipos

Lo diferente tipos de protocolos BACnet se discuten a continuación.

BACnet/IP

Esto se usa normalmente con redes VLAN y WAN existentes. De modo que los dispositivos pueden conectarse directamente a concentradores o conmutadores Ethernet. Esta LAN es de tipo rápido y de alto rendimiento, pero muy costosa. BACnet/IP utiliza UDP/IP para la compatibilidad a través de la infraestructura IP existente. Una vez que BACnet/IP se utiliza con varias subredes IP, entonces se necesita una funcionalidad de dispositivo adicional conocida como BBMD (dispositivos de administración de transmisión de BACnet) para manejar los mensajes de transmisión de BACnet entre subredes.

MS/TP BACnet

Este tipo de LAN utiliza par trenzado EIA-485 para señalizar hasta 4k pies. Por lo tanto, es un tipo muy famoso de BACnet LAN que se utiliza para controladores unitarios y específicos de la aplicación. Este BACnet MS/TP no es caro.

BACnet ISO 8802-3 (Ethernet)

BACnet se utiliza directamente con ethernet Redes 8802-3 que son similares a BACnet/IP en términos de velocidad y costo, aunque restringidas a una única infraestructura física que no utiliza enrutadores IP.

BACnet sobre ARCNET

Esta BACnet es de tipo MAC que incluye dos formas como coaxial de 2,5 Mbs y 156 Kbs por encima de EIA-485. Esta BACnet es compatible con un número limitado de proveedores con ARCNET.

BACnet punto a punto

Este punto a punto de BACnet se utiliza simplemente sobre las redes de teléfonos de acceso telefónico. Por lo general, la conexión EIA-232 directa ya no se usa para una conexión Ethernet directa.

BACnet sobre tramas extranjeras LonTalk

Esta BACnet simplemente permite que el componente de transporte de LonTalk transporte mensajes BACnet. Pero, los dos protocolos no son interoperables.

BACnet sobre ZigBee

Generalmente, esta MAC es una red de malla inalámbrica utilizada con dispositivos menos costosos. Por lo tanto, normalmente se usa como una puerta de enlace a los dispositivos ZigBee y no como un transporte BACnet nativo.

Convertidor Bacnet a Modbus

Protocon-P3 Gateway es un convertidor de BACnet a Modbus que se utiliza en el diseño de sistemas de automatización en diferentes aplicaciones como HVAC, control de acceso, control de iluminación y sistemas de detección de incendios, y sus equipos relacionados. La puerta de enlace Protocon-P3 combina dichos sistemas y dispositivos BACnet con sistemas de gestión basados ​​en Modbus sobre el protocolo Modbus RTU y Modbus TCP/IP.

Las características principales de Bacnet to Modbus Converter incluyen las siguientes.

• Incluye un panel frontal que tiene LED para indicación de diagnóstico rápido
• Utilidad de configuración basada en Windows.
• Admite hasta 100 interfaces de dispositivos BACnet a TCP Master/Slave o Modbus RTU.
• Tiene la capacidad de interconectar hasta 5K puntos de mapeo.
• Es compatible con la función de empaquetamiento de bits COV.

Protocolo Bacnet vs Modbus

La diferencia entre el protocolo Bacnet y Modbus incluye lo siguiente.

ventajas

los ventajas del Protocolo Bacnet Incluya lo siguiente.

• El protocolo BACnet está especialmente diseñado para la automatización de edificios y redes de control.
• No depende de las tecnologías LAN o WAN actuales.
• Es un estándar nacional americano y un pre-estándar europeo.
• Es completamente escalable, desde pequeñas aplicaciones de un solo edificio hasta redes universales de dispositivos.
• Los implementadores de BACnet pueden incluir de forma segura extensiones no estándar y mejoras sin influir en la interoperabilidad existente.
• Es adoptado por las compañías de protección contra incendios más famosas tanto en los EE. UU. como en Europa.
• Cuenta con el respaldo de diferentes fabricantes de enfriadores como Dunham-Bush, Carrier, McQuay, York y Trane.
• En aplicaciones de control de edificios reales, este protocolo tiene un historial comprobado.

Desventajas

los desventajas del protocolo Bacnet Incluya lo siguiente.

El principal inconveniente del protocolo BACnet era un problema de cumplimiento. Entonces, debido a este problema, BTL (BACnet Testing Laboratories) se introdujo en el año 2000. BTL es una organización de cumplimiento y prueba independiente. La intención principal de esto es probar los productos de BACnet para verificar el cumplimiento del estándar. Una vez aprobado; el producto obtendrá el logotipo de BTL.

Los problemas o ataques netos que se encuentran ampliamente en este protocolo son; Falta de suplantación de identidad y autenticación, ataques DoS, conexiones de red inmovilizadas y falta de cifrado y acceso de escritura en los dispositivos.

Aplicaciones

los uso del Protocolo Bacnet incluye lo siguiente.

• BACnet se utiliza en aplicaciones HVAC, control de iluminación de control de incendios, seguridad, alarma e interfaz para empresas de servicios públicos.
• Este protocolo se diseñó especialmente para la automatización de edificios y aplicaciones de control.
• Este protocolo se utiliza para proporcionar mecanismos, especialmente para dispositivos de automatización, para intercambiar datos independientemente del servicio de construcción específico que realicen.
• Este protocolo puede ser utilizado por controladores digitales, computadoras y controladores unitarios específicos de la aplicación con un efecto equivalente.
• El protocolo BACnet se desarrolló inicialmente para desarrollar la interoperabilidad entre dispositivos de automatización de edificios; sin embargo, sus descripciones de datos, así como su arquitectura flexible, harán que funcione dentro de una amplia gama de aplicaciones de control.
• Este es un protocolo orientado a objetos, por lo que se utiliza para indicar equipos de control accesibles a la red.

Así, esto es una descripción general del protocolo Bacnet: en funcionamiento con aplicaciones. Este es el mejor protocolo utilizado para construir automatización y también para conectar diferentes sistemas. Entonces, el Protocolo Bacnet en la tecnología IoT tiene un gran futuro y se desarrollará a pasos agigantados. Este protocolo también proporciona una gran solución desde el punto de vista de la escalabilidad. Teniendo en cuenta la criticidad y la demanda de la aplicación, se debe brindar seguridad y el desarrollo debe realizarse teniendo en cuenta la seguridad. Teniendo en cuenta la falta de estándares, se deben definir los estándares correctos para que los proveedores los sigan y los ejecuten. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es el protocolo I2S?