BACnet – Bus-Standard für die Management-Ebene

Im großen Feld der Gebäudeautomation findet sich je nach Umfang des Projekts eine große Anzahl an Kommunikationsprotokollen. Dies liegt insbesondere daran, dass die Produkte der Hersteller unterschiedlichen Standards entsprechen, die wiederum auf teils sehr verschiedenen Philosophien beruhen. Je nach Applikationsschwerpunkt der Produkte hat sich ein spezifisches Kommunikationsprotokoll im Markt durchgesetzt. Um die Vorteile auf Applikationsebene weiter nutzen zu können, die Anlagenbereiche aber miteinander zu verbinden, wurde unter Mitwirkung namhafter europäischer Unternehmen der Gebäudeautomation ein Kommunikationsprotokoll erarbeitet, das unter dem Namen BACnet (Building Automation Control Network) in die einschlägigen internationalen Normen eingegangen ist. Das BACnet-Protokoll sorgt auf der obersten Ebene der Automationstopologie für die Verwaltung einer gemeinsamen Steuerung, Regelung und Überwachung auch heterogener Gebäudeautomationsanlagen. Die Kommunikationsprotokolle der darunter liegenden Anlagenteile können durchaus unterschiedlich sein. Die Automationsebene und die Feldebene sind mit dem obersten Kommunikationsprotokoll über fest definierte Schnittstellen verbunden. Im Gegensatz zu dem Transport der Daten der Applikation zeigt BACnet seine Stärken in der Interpretation dieser Daten. So wird deutlich, dass es um ein Miteinander statt Konkurrenzsituation geht. Im Gegensatz zu den üblichen Wegen, entweder einen Minimalstandard oder eine Maximalforderung als Standard einzusetzen, geht BACnet den Weg der Konformitätsklassen, wobei die höheren Klassen die darunter liegenden einschließen. In die Stufen 1 bis 6 eingeteilt, erlauben sie, den Grad der Umsetzung des allgemeinen BACnet-Standards anzugeben. Die Klassen sind eindeutig definiert und ermöglichen den Herstellern so, Funktionen nicht umsetzen zu müssen in Geräten, die diese nicht benötigen. Der Hersteller braucht sein Produkt nur eindeutig in einem so genannten Protocol Implementation Conformance Statement zu beschreiben. Bei Klasse 1 oder BACnet Smart Sensor (B-SS) wird häufig vom intelligenten Sensor gesprochen. In dieser Konformitätsklasse bietet ein Gerät lediglich die Funktion, auf Anforderung eines BACnet Client eine Objekteigenschaft zu melden. Klasse 2 oder BACnet Smart Actuator (B-SA) wird mit einem intelligenten Aktor (z.B. Stellantrieb) gleichgesetzt. Auf Anforderung eines BACnet Client kann ein Gerät dieser Konformitätsklasse eine oder mehrere Objekteigenschaften schreiben (Stellbefehl ausführen). Die Klasse 3 Geräte oder BACnet Application Specific Controller (B-ASC) (frei konfigurierbarer Spezialregler) können auf Anforderung eines Client von mehreren Objekten eine Eigenschaft oder mehrere Objekteigenschaften eines Objektes lesen oder schreiben. Sie können zusätzlich mehrere Aktivitäten im Netzwerk durchführen. Bei Klasse 4 Geräten oder BACnet Advanced Application Controller (B-AAC) (frei programmierbarer Spezialregler) wird die Funktionalität eines Allzweck-Controllers beschrieben. Damit sind auch Überwachungsaufgaben unterlagerter Regelungen verknüpft, weshalb hier Client Dienste integriert sind. Die Klasse 5 oder BACnet Building Controller (B-BC) (frei programmierbarer Universalregler) ist für dynamisch konfigurierte Bediengeräte reserviert, und die Klasse 6 der BACnet Operator Workstation (B-OWS) enthält wichtige Funktionalitäten wie Clock oder Event Initiation und Event Response für Überwachungs- und Bedienstationen. Das BACnet-Protokoll greift nicht in die Feldebene ein. Es betrachtet diese vielmehr als homogen. In der Feldebene können die Transportvorgänge mittels unterschiedlicher Bussysteme ablaufen. Häufig werden die Daten durch Ethernet-Busse als Datensammelschienen übertragen. Sie sind über Router miteinander koppelbar, die als intelligente Koppelglieder zwischen den Netzen für die korrekte Übergabe der Zustellungsadressen für die transportierten Objekte beinah jeglichen Inhalts sorgen. Kasten: Leistungsfähiger BACnet Controller Die Saia PCD3-Produktreihe deckt das Funktions- und Leistungsspektrum mehrerer konventioneller Gerätereihen ab. Erzielt wird dies durch hohe Modularität von Hardware und Firmware, die zusammen mit einem schnellen Hauptprozessor und einem breiten E/A-Sortiment Lösungen ermöglichen, die auf die Gebäudetechnik abgestimmt sind. Die nahtlose Einbindung in Multi-Vendor-Projekte erfolgt über die Engineering-Umgebung PG5 von Saia-Burgess. Die Saia PCD3-Controller werden mit dem neuen Betriebssystem Saia NT.OS mit modularer Architektur betrieben, in dem viele Kommunikationsschnittstellen bereits eingebettet sind. Dadurch sind sie auf die BACnet-Anforderungen vorbereitet. Der Saia PCD3 BACnet Controller unterstützt eine grosse Anzahl von Diensten, die über das Profil eines BACnet Building Controllers (B-BC) hinausreichen. Er entspricht damit den Anforderungen, die häufig unter dem Stichwort nativer BACnet Controller auf Basis der Vorgaben der DIN EN ISO 16484-5 gestellt werden. Neben den reinen Diensten des Datenaustausches werden auch die Alarme und die Trends vollständig auf Controllerseite abgebildet, so dass eine durchgängige Funktionalität gewährleistet ist. Auch die Kommunikation über Modem wird bidirektional unterstützt (Wählbetrieb respektive Anrufbeantwortung). Die Zeitsynchronisation kann sowohl im Master- wie im Slave-Betrieb für Lokalzeit oder UTC parametriert werden. Konkret werden die BACnet Data-Link-Layer BACnet/IP und BACnet/PTP auf Basis RS232 (inkl. Halfrouter-Funktionalität für Modem) unterstützt, das BACnet Broadcast Management Device (BBMD) mit Fremdgerätregistration (FD) ist integriert, und die Backup/Restore-Funktionalität ist ebenso gegeben. Bei der Programmierung des BACnet Building Controllers kann auf sämtliche Software-Bibliotheken der PG5 zurückgegriffen werden. Auch die Verwendung der Saia DDC Suite zum effizienten Engineering der Automations- und Managementebene ist möglich. Alle auf der Saia PCD3 verfügbaren Kommunikationsports sind auch mit der BACnet Erweiterung einsatzfähig: z.B. Internet-, Gebäude- und Feldbusprotokolle sowie zusätzlich Drucker- und Modemanbindung. Der integrierte Webserver, der von einem beliebigen Browser direkt über das Internet bedient werden kann, stellt eine kostengünstige und dennoch leistungsfähige HMI-Lösung dar. Web-Terminals von Saia-Burgess sind für diese Art der Bedienung vorbereitet. Die Speichererweiterungen per Flashkarten ermöglicht es, historische Daten oder projektspezifische Dokumente z.B. Datenblätter und Elektroschemata ebenfalls auf dem Controller abzulegen und über FTP-Zugriff dem Servicepersonal zur Verfügung zu stellen. Light+building: Halle 19.1, Stand C20