Trang chủ » BACnet là gì? So sánh BACnet/IP và BACnet MS/TP
BACnet là gì? So sánh BACnet/IP và BACnet MS/TP
Mạng máy tính và truyền thông công nghiệpTechnology

BACnet là gì? So sánh BACnet/IP và BACnet MS/TP

Admin 17 Th11, 2021
Chia sẻ:
21 0

BACnet là gì?

BACnet là một giao thức truyền thông cho các mạng Tự động hóa và Điều khiển Tòa nhà (BAC – Building Automation and Control) sử dụng giao thức ASHRAE, ANSI và tiêu chuẩn ISO 16484-5.

BACnet được thiết kế để cho các ứng dụng hệ thống điều khiển và tự động hóa tòa nhà như: điều khiển hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), ánh sáng, điều khiển ra vào, hệ thống báo cháy, an ninh và các hệ thống liên quan khác. Giao thức BACnet cung cấp cơ chế cho các thiết bị tự động hóa tòa nhà được vi tính hóa trao đổi thông tin, bất kể dịch vụ tòa nhà cụ thể mà chúng thực hiện.

Lịch sử phát triển

BACnet đã được đề xuất phát triển vào tháng 6 năm 1987 khi cuộc họp đầu tiên của Ủy ban Dự án Tiêu chuẩn 135P (SPC 135P) diễn ra tại Hội nghị Thường niên ASHRAE ở Nashville, Tennessee.

BACnet trở thành tiêu chuẩn  ASHRAE / ANSI 135 vào năm 1995, ISO 16.484-5 năm 2003. Phương pháp kiểm tra sự phù hợp với BACnet đã được xuất bản năm 2003 với tiêu chuẩn BSR / ASHRAE 135.1. BACnet đang được phát triển và bảo trợ bởi Ủy ban dự án tiêu chuẩn thường trực ASHRAE 135.

Vào ngày 12 tháng 7 năm 2017 BACnet đã đạt được một cột mốc quan trọng với việc phát hành ID nhà cung cấp thứ 1000. ID nhà cung cấp được gán bởi ASHRAE và được phân phối trên toàn thế giới.

Tiêu chuẩn BACnet đã được tái bản hai lần, vào năm 2001 và 2004, mỗi lần có các khả năng mới được thêm vào tiêu chuẩn. Phiên bản 2001 nổi bật với các phần tính năng mở rộng để hỗ trợ các hệ thống chữa cháy / an toàn.

Giao thức BACnet

Giao thức BACnet dùng các dịch vụ để kết nối các thiết bị trong tòa nhà. Các dịch vụ bao gồm Tôi là ai (Who-Is), Tôi là (I-Am), Ai có (Who-Has), Tôi có ( I-Have), dùng cho phát hiện thiết bị và đối tượng. Dịch vụ Thuộc tính đọc (Read-Property ) và Thuộc tính ghi (Write-Property) dùng để chia sẻ dữ liệu. Giao thức BACnet định nghĩa đối tượng thực thi theo dịch vụ. Các đối tượng bao gồm: Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Multi-State Input, Multi-State Output, Calendar, Event-Enrollment, File, Notification-Class, Group, Loop, Program, Schedule, Command, và Device.

BACnet không xác định cấu hình bên trong, cấu trúc dữ liệu hoặc logic điều khiển của bộ điều khiển. Thông tin cần hiển thị qua mạng truyền thông được tóm tắt từ các chi tiết thực hiện thông qua việc sử dụng các đối tượng tiêu chuẩn.

Đối tượng chính trong BACnet

BACnet dựa trên kiến trúc thu gọn bốn lớp tương ứng với các lớp vật lý, liên kết dữ liệu, mạng và ứng dụng của mô hình OSI. Lớp ứng dụng và lớp mạng đơn giản được định nghĩa trong tiêu chuẩn BACnet.

Lớp ứng dụng – BACnet Application Layer

Chìa khóa để hiểu Lớp ứng dụng BACnet là nghĩ về nó như hai phần riêng biệt nhưng có liên quan chặt chẽ với nhau: một mô hình thông tin có trong một thiết bị tự động hóa của tòa nhà; và một nhóm các chức năng hoặc “dịch vụ” được sử dụng để trao đổi thông tin đó.

Thiết kế và cấu hình bên trong của thiết bị BACnet có bản chất độc quyền và khác nhau đối với từng nhà cung cấp. BACnet khắc phục trở ngại này bằng cách xác định một tập hợp các cấu trúc dữ liệu trừu tượng được gọi là “đối tượng”, các thuộc tính của chúng đại diện cho các khía cạnh khác nhau của phần cứng, phần mềm và hoạt động của thiết bị.

Các đối tượng BACnet cung cấp phương tiện xác định và truy cập thông tin mà không yêu cầu kiến ​​thức về các chi tiết của thiết kế bên trong của thiết bị. Phần mềm giao tiếp trong thiết bị có thể diễn giải các yêu cầu thông tin về các đối tượng trừu tượng này và dịch các yêu cầu đó để lấy thông tin từ các cấu trúc dữ liệu thực bên trong thiết bị. Nói chung, các đối tượng này cung cấp một đại diện “có thể nhìn thấy mạng” của thiết bị BACnet. Ví dụ kiểu đối tượng của BACnet như Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Calendar, Command, và Device

Mục đích của hầu hết các đối tượng BACnet nêu rõ ràng từ tên của đối tượng.

  • Calendar: đại diện cho một danh sách các ngày có ý nghĩa đặc biệt khi thiết bị bắt đầu hoạt động.
  • Command: đại diện cho một trình tự các lệnh hành động, chẳng hạn như quy trình khởi động theo trình tự của một số thiết bị.
  • Device: chứa thông tin chung về một thiết bị cụ thể như tên nhà cung cấp, tên kiểu máy, vị trí, phiên bản giao thức được hỗ trợ, loại đối tượng được hỗ trợ,…
  • Event Enrollment: cung cấp một cách để xác định cảnh báo hoặc các loại sự kiện khác và cho biết ai sẽ được nhận thông báo khi chúng xảy ra. Một số đối tượng (Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value và Loop) chứa các thuộc tính tùy chọn để hỗ trợ khả năng báo cáo sự kiện nội tại và không cần sử dụng các đối tượng Event Enrollment.
  • Group: cung cấp một cách viết tắt để đọc một số nhóm giá trị trong một yêu cầu.
  • Loop: có thể được sử dụng để biểu diễn bất kỳ vòng điều khiển phản hồi nào – là một vài sự kết hợp của điều khiển tỷ lệ, tích phân hoặc đạo hàm.
  • Notification Class: cung cấp cách quản lý việc điều phối các thông báo báo động hoặc sự kiện sẽ được gửi đến nhiều thiết bị khác nhau.

Lớp mạng – BACnet Network Layer

BACnet cung cấp một số tùy chọn cho công nghệ mạng cho phép thiết kế linh hoạt dựa trên nhu cầu về chi phí và hiệu suất. Một công nghệ mạng duy nhất có thể được sử dụng trong một hệ thống hoặc nhiều tùy chọn có thể được kết hợp để tạo thành BACnet internetwork. Mục đích của giao thức lớp mạng là cung cấp phương tiện mà thông điệp có thể được định tuyến từ mạng BACnet này sang mạng BACnet khác, bất kể công nghệ liên kết dữ liệu BACnet đang được sử dụng trên mạng đó là gì.

Liên kết dữ liệu và lớp vật lý

Giao thức BACnet cũng định nghĩa một số liên kết dữ liệu/ lớp vật lý, bao gồm cả ARCNET, Ethernet (BACnet/ IP), Point-To-Point qua RS-232, Master-Slave / Token-Passing (BACnet MS/TP) qua RS-485,  LonTalk.

Tính linh hoạt này cho phép các nhà thiết kế hệ thống chọn một tùy chọn hoặc các tùy chọn thích hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể. Các hệ thống tự động hóa tòa nhà lớn thường có nhiều mạng được sắp xếp theo cấu trúc phân cấp. Các bộ điều khiển dành riêng cho ứng dụng nằm trên một mạng LAN tốc độ thấp, chi phí thấp và được giám sát bởi các bộ điều khiển phức tạp hơn được kết nối với nhau bằng một mạng LAN tốc độ cao. BACnet cho phép loại cấu trúc phân cấp này nhưng không yêu cầu. Tính linh hoạt được cung cấp bởi kiến trúc phân lớp BACnet cũng sẽ cho phép giao thức thích ứng với những thay đổi trong tương lai về công nghệ.

ISO 8802-3 hay Ethernet (BACnet/ IP)

ISO 8802-3, còn được gọi là “Ethernet”, giao thức được phát triển bởi Digital Equipment Corporation, Intel và Xerox, dựa trên tiêu chuẩn quốc tế. Ethernet cung cấp tốc độ cao (10 Mbps) và việc sử dụng nó rất phổ biến. Một số phương tiện vật lý được xác định cho ISO 8802-3, tất cả đều được chấp nhận để sử dụng trong BACnet. Tiêu chuẩn BACnet tuyên bố rằng ISO 8802-3, đã được sửa đổi và mở rộng, được đưa vào BACnet theo tham chiếu. Do đó, những cải tiến trong tương lai đối với giao thức Ethernet sẽ tự động trở thành một phần của BACnet.

ARCNET

ARCNET, được phát triển bởi Datapoint Corporation. Bây giờ ARCNET là một tiêu chuẩn quốc gia của Mỹ (ATA / ANSI 878.1). ARCNET là một giải pháp thay thế chi phí thấp hơn nhưng vẫn hoạt động ở tốc độ đáng nể là 2,5 Mbps.

Tiêu chuẩn ARCNET, đã được sửa đổi và mở rộng, được đưa vào BACnet bằng cách tham khảo. Do đó, giống như Ethernet, bất kỳ cải tiến nào trong tương lai sẽ tự động trở thành một phần của BACnet. Tất cả các tùy chọn phương tiện được định nghĩa trong ATA / ANSI 878.1 đều được chấp nhận trong BACnet. ARCNET là một giao thức truyền mã thông báo và do đó có tính xác định, có nghĩa là có thể đặt giới hạn về thời gian tối đa mà thiết bị có thể phải đợi trước khi có cơ hội truyền tin nhắn. Đây có thể là một tính năng rất quan trọng trong một số ứng dụng.

EIA-485 hay RS-485 (BACnet MS/TP)

Khả năng kết nối mạng thứ ba trong BACnet dựa trên việc sử dụng tiêu chuẩn lớp vật lý EIA-485 (Hiệp hội các ngành công nghiệp điện tử). Lớp vật lý EIA-485 là một trong những công nghệ lớp vật lý được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống điều khiển tòa nhà, đặc biệt là cho các mạng bộ điều khiển dành riêng cho ứng dụng. Vì tiêu chuẩn EIA-485 là tiêu chuẩn lớp vật lý, nó không giải quyết vấn đề điều chỉnh quyền truy cập vào phương tiện truyền dẫn. BACnet định nghĩa giao thức Master-Slave / Token-Passing (MS / TP) để cung cấp chức năng lớp liên kết dữ liệu này.

EIA-232 hay RS-232 (Point to point -PTP)

Giao thức Point-To-Point (PTP) truy cập phương tiện truyền thông thông qua giao diện song công đầy đủ EIA-232. Một ứng dụng điển hình sẽ là kết nối với một modem để truy cập quay số vào hệ thống tự động hóa tòa nhà từ xa. Giao thức PTP không xác định cách thiết lập kết nối vật lý. Điều này cho phép sử dụng trình tự kết nối tùy chỉnh có thể được sử dụng với modem. Giao thức PTP xác định cách thức giao tiếp BACnet được khởi tạo, duy trì và kết thúc khi kết nối vật lý được thiết lập.

LonTalk

Tùy chọn giao thức LAN cuối cùng trong BACnet là LonTalk. LonTalk là một giao thức độc quyền, được cấp bằng sáng chế được phát triển bởi Echelon Corporation. LonTalk là một giao thức bảy lớp được thực hiện trên một chip duy nhất được gọi là nơ-ron. Không có phương tiện vật lý nào được chỉ định trong giao thức LonTalk. Thay vào đó, một giao diện thu phát được xác định. Có thể sử dụng nhiều loại phương tiện vật lý khác nhau bằng cách chọn các bộ thu phát tương thích thích hợp. Giao thức LonTalk có chi phí thấp, tốc độ thấp và có kích thước bản tin rất hạn chế (128 octet). Cần có các công cụ phát triển độc quyền từ Echelon để triển khai giao thức.

So sánh BACnet/IP và BACnet MS/TP

BACnet MS/TP dựa trên nền tảng nối tiếp lớp vật lý EIA-485 trong khi phiên bản Ethernet chiếm ưu thế hơn là BACnet/IP.

BACnet/IP đã được phát triển để cho phép giao thức BACnet sử dụng mạng TCP/IP. Có thể nói rằng BACnet/IP là một cách kết nối BACnet với Internet và truyền thông với các Mạng cục bộ khác – Local Area Networks (LANs). Điều này cho phép chủ sở hữu hệ thống, người quản lý cơ sở hoặc thậm chí nhà cung cấp bên ngoài truy cập mạng BACnet và quản lý thiết bị và hệ thống của họ từ xa.

  BACnet/IP BACnet MS/TP
Nền tảng kết nối dựa trên Ethernet sử dụng UDP cho việc truyền dữ liệu EIA-485 (RS-485) với giao thức chuyển mã thông báo Master/Slave (Master/Slave Token Passing protocol)
Cấu trúc liên kết Line or star topology (cấu trúc liên kết Ethernet tiêu chuẩn) Line topology (bus)
Baud rate 10/100 Mbits full duplex 9600 kbit/s, 19200 kbit/s, 38400 kbit/s và 76800 kbit/s
Số node Không giới hạn 127 MS/TP masters
Byte dữ liệu Tối đa 1476 bytes/frame 480 bytes/frame

Mỗi giao thức lại có những ưu điểm riêng của mình nên việc lựa chọn các giao thức phù hợp dựa trên những nhu cầu về trang thiết bị và khả năng hỗ trợ giao thức của chúng.

Từ khóa:
Chia sẻ:
21 0

Bình luận

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notify of