Protokol BACnet

• Podporované typy a verzie zariadení

• Konfigurácia komunikačnej linky

• Konfigurácia komunikačnej stanice

• Konfigurácia meraných bodov

• Scheduler v zariadeniach Siemens Desigo

• Scheduler v zariadeniach Delta Controls

• Informácie o eventoch

• Informácie o alarmoch

• Poznámka k cachovaniu adries

• Poznámka k zariadeniam Delta Controls

• Poznámka k zariadeniam E-DDC3.1

• Poznámka k zariadeniam Klimasoft MBG-MSTP

• Poznámka k zariadeniam Siemens Desigo

• Poznámka k iLON 10 Ethernet adaptéru

• Poznámka k adaptéru Easylon USB Interface+

• Poznámka k implementácii BACnet MS/TP

• Poznámka k podpore BBMD (BACnet Broadcast Management Devices)

• Tell príkazy

• Literatúra

• Zmeny a úpravy

• Revízie dokumentu

Podporované typy a verzie zariadení

Protokol BACnet (Building Automation and Control Networks) je implementácia štandardu ANSI/ASHRAE 135-2001.
Implementácia bola testovaná na nasledovných zariadeniach:

• Siemens

  • Desigo PXM20 (ovládacia jednotka, LON interface, BACnet over LON)

  • Desigo PXC22 (riadiaca stanica, LON interface, BACnet over LON)

  • Desigo PXC22-E.D (riadiaca stanica, Ethernet interface, BACnet/IP)

  • Desigo PXG80-N (BACnet router, Ethernet interface, LON interface, BACnet/IP, BACnet over LON)

  • Desigo PXC36-E.D (riadiaca stanica, Ethernet interface, BACnet/IP) - testovaná bola časová synchronizácia

• Delta Controls

  • DSC-1212E (System controller, Ethernet interface, BACnet/IP)

  • DAC-633 (Application controller, MS/TP interface pripojené k DSC-1212E, ktorý funguje ako BACnet router)

  • DAC-633 (Application controller, MS/TP interface pripojené k Moxa 5250 serial/ethernet prevodníku a nakomunikované priamo ako BACnet MS/TP zariadenie v UDP móde)

  • DAC-1146 - (Application controller, MS/TP interface pripojené k DSC-1212E, ktorý funguje ako BACnet router)

• Sauter

  • EYK220F001 (automatizačná stanica, Ethernet interface, BACnet/IP)

  • EYR203F001 (univerzálny regulátor, pripojený k EYK220F001)

  • EYR207F001 (univerzálny regulátor, pripojený k EYK220F001)

• York

  • BACnet MS/TP MicroGateway (komunikačná karta pre chladiče York, RS485 rozhranie, BACnet MS/TP)

• SE-Elektronic GmbH:

  • E-DDC3.1 (DDC automatizačná stanica, Ethernet interface, BACnet/IP)

• Klimasoft

  • BACnet/Mbus prevodník MBG-MSTP: prevodník z BACnet na Mbus protokol(RS485 interface, BACnet MS/TP)

Vlastnosti aktuálnej verzie sú:

• komunikácia v sieťach Ethernet (BACnet/IP) a LONTalk

• obmedzená podpora MS/TP siete (master-slave token-passing na RS-485): bez automatického vyhľadávania Master staníc

• podpora BACnet routra (prepojenie medzi BACnet/IP a LONTalk sieťami)

• čítanie a zápis jednoduchých hodnôt (binárne, celočíselné, reálne, reťazce, dátum, čas atď.) aj ľubovoľných ASN sekvencií

• podpora pollingového spôsobu čítania dát (správy ReadProperty-Request a ReadPropertyMultiple-Request)

• podpora zmenového spôsobu čítania dát (voliteľná registrácia pomocou správ SubscribeCOV-Request, resp. SubscribeCOVProperty-Request a následné spracovanie ConfirmedCOVNotification-Request a UnconfirmedCOVNotification-Request)

• zápis hodnôt správou WriteProperty-Request

• dynamická zmena adresy meraného bodu pomocou TELL príkazu SETPTADDR (na načítanie hodnôt objektov typu schedule)

• práca s objektmi typu schedule (časové plány)

Protokol BACnet sa pozerá na všetkých účastníkov komunikácie ako na sieťové zariadenia (network devices). Každé sieťové zariadenie obsahuje aspoň jeden (väčšinou práve jeden) objekt typu Device (jeho Object Identifier musí byť unikátny v celej sieti). Tento objekt obsahuje ďalšie objekty zadefinovaných typov (Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Calendar, Command, Event, Group, File atď.) Zisťovanie objektov - viď popis Request type Who-Is a Who-Has.
Jednotlivé objekty majú vlastnosti (properties), pričom norma definuje pre jednotlivé typy objektov povinné a voliteľné vlastnosti a navyše každý výrobca BACnet zariadení môže implementovať ďalšie rozširujúce vlastnosti podľa potreby.
Správy protokolu BACnet sa týkajú manipulácie s objektmi a ich vlastnosťami. Správy sú definované pomocou ASN.1 (Abstract Syntax Notation version 1) a zakódované pomocou zjednodušenej verzie BER (Basic Encoding Rules - základné kódovanie ASN.1 správ).
Definícia správ obsahuje okrem pevne definovaných položiek aj položky typu 'Abstract Syntax & Notation', čo znamená, že na danom mieste správy môže byť ľubovoľná sekvencia (resp. 'strom'), ktorej význam určuje implementátor. Použitie BER umožňuje parsovanie aj takejto správy s vopred neznámymi položkami. BER definuje dva základné typy položiek (tagov): aplikačné a kontextové. Aplikačné tagy sú preddefinované:

• Null - prázdna hodnota

• Boolean - hodnota typu áno/nie

• Unsigned - kladné celé číslo

• Signed - celé číslo

• Real - 4-bajtové reálne číslo

• Double- 8-bajtové reálne číslo

• Octet String - postupnosť znakov

• Character String - znaková sada + textový reťazec

• Bit String - postupnosť bitov

• Enumerated Value - vymenovaný typ

• Date - dátum

• Time - čas

• Object Identifier - identifikátor objektu (32-bitové číslo, skladá sa z 10-bitového čísla typu-Object Type a 22-bitového čísla inštancie-Instance)

Kontextové tagy sú závislé na kontexte (na mieste v správe). Bez znalosti kontextu (popisu správy, ktorá sa parsuje) je možné zistiť, že na konkrétnom mieste sa nachádza kontextový tag č. 5 s dĺžkou 4 bajty, ale je potrebná dodatočná informácia, či je to Unsigned, Signed, Real, Bitstring alebo iný typ hodnoty.
Okrem jednoduchých aplikačných a kontextových tagov môžu byť vlastnosti aj komplexné:

• Sequence - postupnosť, ktorá sa skladá z ďalších vlastností (jednoduchých aj komplexných), tieto sú buď povinné alebo voliteľné. Príklad:

• Sequence of - postupnosť N-tíc vlastností

• Choice - jedna z N možností

Príklad - výpis z trace súboru KOM procesu so zapnutým debugom:

=== ASN Body beg === objectIdentifier (tag 0) OBJID 0 analog-input,10 listOfResults (tag 1) SEQUENCE { propertyIdentifier (tag 2) ENUM 85 present-value propertyValue (tag 4) SEQUENCE { ENUM 1 } } === ASN Body end ===

Interpretácia:
ide o sekvenciu (Sequence) dvoch tagov: tag objectIdentifier je kontextový s číslom 0, typu Object Identifier. Jeho hodnota je Object type=0 (analógový vstup), Instance=10. Tag listOfResults má kontextový tag 1 a je to sekvencia (Sequence of) dvoch tagov. Prvý tag je propertyIdentifier, je to kontextový tag č. 2 typu Enum s hodnotou 85, ktorá zodpovedá vlastnosti 'present-value'. Druhý tag je kontextový s číslom 4 a je to sekvencia obsahujúca jeden tag typu Enumerated Value s hodnotu 1 (je to aplikačný a nie kontextový tag).
Na parsovanie tejto správy musí poznať KOM proces ASN.1 definíciu správy, pretože bez nej by zistil, že sa v správe nachádza kontextový tag 2 (s hodnotou o dĺžke 1 bajt), ale nevedel by, že ide o Enumerated Value a teda nedokázal by bajt interpretovať (mohlo by ísť o Enumerated Value, Unsigned alebo Signed číslo), nevedel by, že tento kontextový tag má názov propertyIdentifier a hodnota 85 zodpovedá vlastnosti 'present-value'.
Vlastnosti (properties) objektov sú v konfigurácii D2000 mapované na merané body. Kvôli existencii kontextových tagov je na meranom bode možné špecifikovať Application tag, ktorý hovorí, ako treba interpretovať daný kontextový tag. Aby bolo možné získať hodnoty z implementátorom definovanej sekvencie, obsahuje meraný bod položku Complex address, ktorá udáva 'cestu' v parsovanom 'strome'.

Konfigurácia komunikačnej linky

• Kategória komunikačnej linky: TCP/IP-UDP, LonWorks, Serial, SerialOverUDP Device Redundant.

• Parametre linky TCP/IP-UDP:

  • Host: IP adresa sieťového rozhrania, ktoré KOM proces používa na komunikáciu. Je možné zadať aj sybolické meno, ktoré sa dá previesť na IP adresu.
    Pozn: Je možné zadať aj adresu ALL alebo * - v tom prípade sa používajú všetky dostupné rozhrania.

  • Port: číslo UDP portu, ktorý KOM proces používa na komunikáciu (podľa normy 0xBAC0, t.j. 47808).
    Pozn: parametre záložného servera (Host a Port) nie sú v protokole použité

Parametre protokolu linky

Parametre protokolu linky špecifické pre BACnet MS/TP

Konfigurácia komunikačnej stanice

Komunikačná stanica zodpovedá zariadeniu na BACnet sieti, s ktorým KOM proces komunikuje.

•  

  • Typ stanice: Stanica nakonfigurovaná na linke TCP/IP-UDP musí mať typ BACnet/IP, stanica nakonfigurovaná na linke LonWorks musí mať typ LonWorks. Stanica nakonfigurovaná na linkách SerialOverUDP Device Redundant alebo Serial musí mať typ MS/TP.

  • Adresa:

    • Stanica BACnet/IP: IP adresa stanice (v tvare A.B.C.D, napr. 172.16.0.99)

    • Stanica LonWorks : adresa LON subsiete a LON uzla (v tvare subnet.node, kde subnet je 8-bitové číslo a node je 7-bitové číslo)

    • Stanica MS/TP: číslo nodu na linke (0-254, adresa 255 je broadcast)

  • Port: (iba pre BACnet/IP): číslo UDP portu stanice (podľa normy 0xBAC0, tj. 47808)

  • Doména: (iba pre LonWorks): 0 alebo 1, súvisí s konfiguráciou linky. Na linke LonWorks je možné nakonfigurovať príslušnosť k jednej alebo dvom doménam, na stanici BACnet sa výberom domény udáva, do ktorej domény zariadenie patrí (výber ovplyvňuje 'domain' bit v LON adrese)

  • Source network: číslo zdrojovej siete (tj. siete, do ktorej patrí KOM proces). Pre linku LonWorks sa štandardne nenastavuje, pre linku TCP/IP-UDP je to 16-bitové číslo (alebo sa nenastavuje, viď nižšie Poznámka 2).

  • Destination network: 16-bitové číslo cieľovej siete (tj. siete, do ktorej patrí zariadenie, s ktorým KOM proces komunikuje).
    Pre linku LonWorks sa nastavuje v prípade, že KOM proces komunikuje so zariadením, ktoré sa nachádza za BACnet routrom. V takom prípade Adresa stanice je adresa BACnet routra a Destination address je adresa cieľového zariadenia.
    Pre linku TCP/IP-UDP sa parameter Destination network podobne použije iba v prípade komunikácie medzi rôznymi sieťami BACnet.
    
    Poznámka 1: Táto konfigurácia bola otestovaná nasledovne:

    • Linka: TCP/IP-UDP

    • Typ stanice: BACnet/IP

    • Adresa: 172.16.99.1 (adresa BACnet routra PXG80-N)

    • Destination network: 1

    • Destination address: 1.1 (adresa PXC22 na LON sieti za BACnet routrom

    KOM proces komunikoval so zariadením PXC22 pripojeným k LON sieti prostredníctvom BACnet routra PXG80-N. Komunikácia medzi KOM procesom a BACnet routrom je po sieti Ethernet, preto je linka typu TCP/IP-UDP. Komunikácia medzi BACnet routrom a stanicou PXC22 prebiehala po sieti LON.
    
    

    Poznámka 2: Riešili sme podobnú konfiguráciu, kde bol použitý Delta Controls DSM-RTR (pripojený po Ethernet sieti) a za ním cez MS/TP rozhranie pripojené zariadenie Klimasoft MBG (gateway na M-Bus). V skúšanej konfigurácii sa komunikácia rozbehla, pokiaľ nebola nakonfigurovaná Source network, ale iba Destination network (konkr. hodnota 50020) a Destination address (konkr. 96). Pritom v inom prípade v podobnej konfigurácii komunikácia fungovala aj s parametrom Source network, takže treba vyskúšať a poexperimentovať, ktoré nastavenie sieťových parametrov, ktorému zariadeniu vyhovuje.

•  

  • Destination address: Adresa cieľového zariadenia, pokiaľ s ním KOM komunikuje cez BACnet router. Pri zadaní tohto parametra je možné (ale nie nutné, viď poznámku o E-DDC3.1) zadať aj parameter Destination network. Parameter Destination address je zadávaný v tvare subnet.node (ak cieľové zariadenie je na LON sieti) alebo v tvare A.B.C.D (ak cieľové zariadenie je na BACnet/IP sieti).
    
    Poznámka 1: Na stanici typu BACnet/IP je možné nakonfigurovať Destination address v tvare subnet.node (napr. 1.31). Táto konfigurácia zodpovedá BACnet routru, ktorý s KOM procesom komunikuje cez BACnet/IP a k cieľovému zariadeniu je pripojený LONTalk sieťou.
    
    Poznámka 2: Na stanici typu BACnet/IP je možné nakonfigurovať Destination address ako číslo z intervalu 1-255. Táto konfigurácia zodpovedá BACnet routru, ktorý s KOM procesom komunikuje cez BACnet/IP a k cieľovému zariadeniu je pripojený MS/TP zbernicou (DAC-633).
    
    Poznámka 3: Na stanici typu BACnet/IP je možné nakonfigurovať Destination address ako väčšie číslo (napr. 2001), čo fungovalo pre E-DDC3.1.

•  

  • Resubscribe interval: Čas v sekundách, po uplynutí ktorého sa znovu posiela stanici žiadosť o posielanie zmien meraných bodov. Tento parameter sa týka meraných bodov s Request type rovným SubscribeCOV alebo SubscribeCOVProperty.

  • Max APDU: Maximálna veľkosť správy (APDU=application protocol data unit), ktorú KOM proces posiela. Prednastavené hodnota je:

    • 1467 oktetov pre linku TCP/IP-UDP

    • 487 oktetov pre linky SerialOverUDP Device Redundant alebo Serial (BACnet MS/TP)

    • 55 oktetov pre linku LonWorksiLON 10 Ethernet adaptéra)(obmedzenia sú dané veľkosťami paketov, ktoré sú schopné protokoly siete Ethernet a LonWorks prepraviť, v prípade LonWorks je maximálna hodnota 206 a hodnota 55 je kvôli obmedzeniam

    
    Menenie prednastavenej hodnoty má zmysel kvôli testovaniu a na prispôsobenie sa staniciam, ktoré sú schopné spracovať iba menšie správy. V súčasnosti zmenšenie parametra Max APDU má vplyv iba na veľkosť a množstvo správ ReadPropertyMultiple-Request. Tieto správy slúžia na periodické čítanie hodnoty meraného bodu (viď konfigurácia meraného bodu).
    
    Poznámka: Nastavenie Max APDU nemá vplyv na veľkosť parametra max-APDU-length-accepted v APDU BACnet-Confirmed-Request-PDU, ktorým KOM proces oznamuje partnerovi, akú najväčšiu správu je schopný spracovať. Tento parameter je konfigurovaný pomocou parametra protokolu stanice Segment-Response.
    
    

  • Priorita: priorita správy v BACnet protokole. Existujú 4 priority, prednastavená je Normal, vyššie sú Urgent, CriticalEquipment a LifeSafety.

  • Rpt_timer & reply: (iba pre LonWorks): parametre Repeat timer a Retry protokolu LonTalk. Prednastavené hodnoty sú 1 a 1.

  • Tx_timer: (iba pre LonWorks): parameter Tx_timer protokolu LonTalk. Prednastavená hodnota je 3.

  • Timeout a retry: timeout v milisekundách na potvrdenie správy. Prednastavená hodnota je podľa protokolu BACnet 3000 ms. Po vypršaní timeoutu sa správa posiela opäť a to až retry-krát. Ak nie je prijaté žiadne potvrdenie, zvýši sa počítadlo chýb na stanici.
    
    Poznámka: Pri testovaní zariadenia Siemens PXC64-U (komunikácia cez LonTalk) bolo potrebné nastaviť Retry=8, Timeout=300 (viac opakovaní s kratším timeoutom), v dôsledku toho bolo treba zvýšiť aj hodnoty COM_ERR=10, HARD_ERR=20, aby pri opakovaní posielania správy neprechádzala stanica do chybového stavu.

•  

  • COM_ERR: hodnota počítadla chýb na stanici, pri ktorej prechádza stanica do stavu COM_ERR. Za chybu sa považuje, keď stanica neodpovie na výzvu čítania alebo zápisu hodnoty. Chybou nie je negatívne potvrdenie príkazu (odmietnutie zápisu). Prednastavená hodnota je 5. Viď popis parametrov Timeout a retry.

  • HARD_ERR: hodnota počítadla chýb na stanici, pri ktorej prechádza stanica do stavu HARD_ERR. Prednastavená hodnota je 10. Viď popis parametrov Timeout a retry.

  • Register-Foreign-Device, R-F-D Time to live: majme stanice nachádzajúce sa na LONTalk sieti za BACnet routrom, ktorý komunikuje s KOM procesom v sieti Ethernet (napr. Desigo PXG80-N). BACnet router preposiela broadcasty zo siete LONTalk na Ethernet sieť ako UDP broadcasty. Pokiaľ nie je povolené šírenie UDP broadcastov alebo sa nachádza KOM proces na inom segmente siete ako BACnet router (takže UDP broadcasty sa k nemu nedostanú), je vhodné zaškrtnúť na stanici voľbu Register-Foreign-Device. Táto spôsobí, že po štarte pošle KOM proces routru BVLC (BACnet Virtual Link Control) správu Register-Foreign-Device. Správa žiada o registráciu do FDT tabuľky routra (Foreign Device Table). Zariadeniam, ktoré má router registrované v FDT tabuľke, preposiela broadcasty vo forme UDP unicastov (ktorých šírenie nie je obmedzené na jeden segment). Parametrom správy Register-Foreign-Device je TTL - čas v sekundách (1-65535), po ktorom registrácia vyprší a UDP unicasty sa prestanú posielať. KOM proces preto musí pred vypršaním TTL znovu požiadať BACNet router o registráciu.
    Pokiaľ sa nachádza za BACnet routrom niekoľko staníc, stačí zaškrtnúť voľbu Register-Foreign-Device na jedinej stanici.
    
    Poznámka 1: Ak router nepodporuje BBMD funkcionalitu (BACnet/IP Broadcast Management Device), odpovie na správu Register-Foreign-Device chybovým kódom a nebude preposielať LonTalk broadcasty KOM procesu vo forme UDP unicastov. V tom prípade je nutné použiť iné riešenie (komunikácia cez iLon Ethernet Adapter, umiestnenie KOM procesu na rovnaký segment siete ako BACnet router atď).
    Poznámka 2: Router Desigo PXG80-N funkcionalitu podporuje (odskúšané), riadiaca stanica Desigo PXC22-E.D ju údajne podporuje (zatiaľ neodskúšané).
    Poznámka 3: V prípade zariadení Desigo, ak je D2000 KOM proces na inom sieťovom segmente ako Desigo zariadenie, tento parameter musí byť na stanici zaškrtnutý. Bez toho nebudú fungovať dotazy Who-Is a Who-Has (a teda ani adresácia menom objektu), keďže odpovede na tieto dotazy sú posielané ako UDP broadcasty, ktoré neprejdú cez router.

• Master: (iba pre MS/TP): stanica je typu Master. KOM proces bude odovzdávať token stanici typu Master, ktorá má najbližšiu väčšiu adresu ako je adresa KOM procesu (parameter linky MS/TP address). Ak všetky stanice typu Master majú nižšie adresy ako KOM proces, token bude odovzdaný stanici typu Master s najnižšou adresou. Ak nie je nakonfigurovaná žiadna stanica typu Master, KOM proces predpokladá, že je jediný master, a token neodovzdáva. Informáciu o tom, či je stanica typu Master, je potrebné získať od výrobcu alebo z dokumentácie zariadenia.
  
  Poznámka: Aktuálna verzia protokolu neobsahuje implementáciu automatického vyhľadávania Master stanice. Viac informácií je možné nájsť v Poznámke k implementácii BACnet MS/TP.

• Poznámka: je možné zapnúť časovú synchronizáciu BACnet stanice s komunikačným počítačom.

Príklad konfigurácie stanice na linke TCP/IP-UDP:

• Typ stanice: BACnet/IP

• Adresa: 10.0.0.1

• Port: 47808