BACnet - die Grundlagen
BACnet (Building Automation and Control Network) ist ein Kommunikationsprotokoll, das in der Gebäudeautomationsbranche aufgrund seiner herstellerneutralen, hohen Interoperabilität weit verbreitet ist. Es wurde 1995 von der amerikanischen Schirmherrschaft ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) entwickelt. Seit 2003 ist das Protokoll in der ISO 16484 Teil 5, der internationalen Norm für Gebäudeautomation, dokumentiert. Wenn es um die Vernetzung von Smart Buildings geht, dann ist das BACnet-Kommunikationsprotokoll das entscheidende Schlüsselelement.
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Was ist BACnet?
BACnet ist ein Protokoll in der Gebäudeautomation, über das herstellerunabhängig intelligente Geräte in der technischen Gebäudeausrüstung miteinander vernetzt werden können. Es bietet eine hohe Interoperabilität zwischen Systemen und Geräten verschiedener Hersteller. Die hohe Interoperabilität aufgrund standardisierter, detaillierter Regeln und Strukturen für den Kommunikationsaustausch stellt den zentralen Mehrwert gegenüber anderen Kommunikationsprotokollen in der Gebäudeautomationsbranche dar. Die anderen Kommunikationsstandards sind nicht ausreichend vereinheitlicht, um eine vergleichbare Interoperabilität herzustellen. Das BACnet-Kommunikationsprotokoll eignet sich somit besonders für den Aufbau eines herstellerunabhängigen integralen Gesamtsystems in einem Gebäude.
Wie ist BACnet aufgebaut?
Der Aufbau lässt sich am besten über das Schichtenmodell und die Art der Datenrepräsentation verstehen.
Kommunikation: Services
Damit Geräte miteinander interagieren können, nutzt BACnet sogenannte Services (Dienste). Diese folgen dem Client-Server-Prinzip:
- Read-Property: Ein Gerät fragt den Wert eines anderen ab (z.B. die Management-Station fragt den Temperaturfühler).
- Write-Property: Ein Befehl wird gesendet (z.B. “Setze den Sollwert auf 21°C”).
- Alarm & Event Services: Ein Gerät meldet von sich aus, wenn ein Grenzwert überschritten wurde.
- Who-Is / I-Am: Dienste zur automatischen Geräteerkennung im Netzwerk.
BIBBs (BACnet Interoperability Building Blocks)
Damit man weiß, ob zwei Geräte verschiedener Hersteller zusammenpassen, gibt es die BIBBs. Das sind vordefinierte Leistungspakete (z.B. “Datenaustausch-A” oder “Alarmierung-B”). In den technischen Datenblättern (PICS – Protocol Implementation Conformance Statement) kann man nachlesen, welche BIBBs ein Gerät unterstützt.
Qualitätssicherung: BTL und AMEV
Damit die Interoperabilität in der Praxis funktioniert, müssen Geräte strengen Tests unterzogen werden.
Die BTL-Zertifizierung
Geräte, die den Standard korrekt umsetzen, werden mit dem BTL-Logo (BACnet Testing Laboratories) gekennzeichnet. Die Zertifizierung erfolgt immer für ein spezifisches BACnet-Geräteprofil, das den Funktionsumfang genau festlegt:
Management-Bedieneinrichtungen (MBE)
- B-AWS (Advanced Workstation): Managementstation mit maximalem Leistungsumfang für Administration und Analyse.
- B-OWS (Operator Workstation): Klassische Bedienstation für das Anlagenmanagement (Alarme, Zeitpläne).
- B-OD (Operator Display): Einfaches Vor-Ort-Bediengerät, z. B. in einer Schaltschranktür.
Automationseinrichtungen und Feldgeräte
- B-BC (Building Controller): Frei programmierbare Automationsstation (das „Zentralgehirn“).
- B-AAC (Advanced Application Controller): Regler für komplexe, konfigurierbare Anwendungen.
- B-ASC (Application Specific Controller): Kompakter Regler für fest definierte Aufgaben (z. B. Einzelraumregelung).
- B-SA (Smart Actuator): Intelligentes Schalt- oder Stellgerät (Aktor).
- B-SS (Smart Sensor): Intelligenter Sensor (z. B. für Temperatur oder CO2).
BACnet in der Gebäudeautomation und Einsatzbereiche
BACnet als interoperabler Kommunikationsstandard in der Gebäudeautomation eignet sich ideal, um die gewerkeübergreifende Integration von HLK, Lichtsteuerung, Verschattung, Sicherheit und Brandmeldetechnik zu realisieren. Eine zentrale Rolle spielen hierbei die intelligenten Automationsstationen, die ein einheitliches Gesamtsystem durch Vernetzung untereinander, mit Geräten aus der Feldebene und mit übergeordneten Management-Bedieneinrichtungen (MBE) aufbauen. Bei der Vernetzung mittels BACnet-Datenübertragungsprotokoll werden die Automationsstationen oftmals als BACnet-Client und als BACnet-Server konfiguriert. Auf diese Weise kann eine Automationsstation die Rolle des zentralen, vernetzenden Elements optimal ausüben. Sie integriert über die Client-Funktion Informationen aus Sub-Netzen in der Feldgeräteebene und gibt diese Daten nach interner Verarbeitung in übergeordnete Netze der Managementebene weiter.
Für die Kommunikation zwischen Automationsstationen und zur Managementebene wird die Kommunikation über IP (BACnet IP) gewählt, da sie im Vergleich zum seriellen Kommunikationsweg eine deutlich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit und flexiblere Netzwerktopologien ermöglicht.
Die Integration von Informationen aus Sub-Netzen findet oftmals über serielle Kommunikationswege statt. Häufig wird hierzu BACnet MS/TP verwendet. Die Verkabelung findet dann über schnell zu verlegenden 2-Draht-Bus statt. Eine kostengünstige Lösung, die besonders für die Vernetzung von Feldgeräten in großer Stückzahl Anwendung findet.
In einem Gebäude, in dem durchgängig das BACnet-Kommunikationsprotokoll verwendet wird, liegen strukturierte Daten zu allen in der technischen Gebäudeausrüstung verbauten Geräten vor. Dies stellt die unverzichtbare Grundlage dar, wenn die Betriebseffizienz eines Gebäudes analysiert werden soll.
Die Verwendung des BACnet-Protokolls stellt somit ein Schlüsselelement dar, um die gesetzlichen Vorgaben der Bundesregierung zur Reduktion des CO2-Ausstoßes des Gebäudebestands zu erreichen.
BACnet Vorteile
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Häufig gestellte Fragen
Sie haben Fragen, wir haben Antworten. Hier stellen wir Ihnen die häufig gestellten Fragen zum Kommunikationsprotokoll BACnet vor.
Wie kommuniziert BACnet?
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Die Kommunikation kann über Ethernet oder RS 485 erfolgen. Sowohl BACnet MS/TP über RS485 als auch BACnet/IP über Ethernet können verwendet werden.
Welches Kabel braucht man für BACnet?
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Für die Verbindung von BACnet-fähigen Geräten werden verschiedene Kabeltypen verwendet, abhängig von der spezifischen Anwendung und den Anforderungen an das Netzwerk. Nachfolgend sind einige der gebräuchlichsten Kabeltypen aufgeführt, die für BACnet-Netzwerke verwendet werden können:
- Twisted Pair: BACnet kann oft über Twisted- Pair- Kabel wie Cat5e oder Cat6 über Ethernet- oder RS-485-Schnittstellen kommunizieren. Dies ist eine übliche Wahl für BACnet/IP-Netzwerke.
- RS-485 Kabel: Für BACnet MS/TP wird oft ein 2- oder 3-adriges RS-485- Kabel verwendet. Die Adern sind verdrillt, um die Signalintegrität zu verbessern.
- Ethernet-Kabel: BACnet/IP kann über herkömmliche Ethernet-Kabel wie Cat5e oder Cat6 übertragen werden. Dies ist besonders bei modernen BACnet-Installationen üblich.
Was ist MS/TP?
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MS/TP steht für “Master-Slave/Token Passing” und ist eine spezifische Implementierung des BACnet-Protokolls.
Master-Slave/Token Passing bezieht sich auf die Art und Weise, wie Geräte in einem MS/TP-BACnet-Netzwerk miteinander kommunizieren. In einem MS/TP-Netzwerk gibt es einen Master, der den Token (eine Art Berechtigung) besitzt und bestimmt, welches Gerät “sprechen” darf. Die anderen Geräte im Netzwerk sind sogenannte Slaves und können nur dann Daten senden, wenn sie den Token vom Master erhalten.
Unterschiede zwischen BACnet vs Modbus
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Ein großer Vorteil von Modbus ist, dass es öffentlich zugänglich und kostenlos ist. Es ist einfach zu implementieren und zu warten, da es sich um ein einfaches Protokoll handelt.
BACnet ist sehr skalierbar in Bezug auf Leistung und Systemgröße.
Modbus ist jedoch nicht sicher, was ein wesentlicher Nachteil ist. Außerdem ist die Anzahl der Datentypen begrenzt und große binäre Objekte werden nicht unterstützt.
Der neue BACnet-Standard hat einen Sicherheitsstandard, der jedoch nicht in allen Geräten implementiert ist.
Aus Netzwerksicht arbeitet BACnet mit Ethernet, IP und MS/TP, während Modbus mit den einfacheren Protokollen ASCII, RTU und TCP/IP arbeitet.
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