Steuerungstechnik
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Elektrotechnik
Kommunikation via BACnet - Teil 2: Aufbau des Protokolls und seine praktische Nutzung
ep7/2006, 6 Seiten
Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 562 FÜR DIE PRAXIS Gebäudeautomation Hauptelemente des Standards Neben der Festlegung des Anwendungsbereichs und der Begriffsdefinition beinhaltet [1] auch eine Beschreibung der Protokoll-Architektur (Bild ). Es folgen Kapitel in Übereinstimmung mit dem OSI-Referenzmodell über die Anwendungsschicht, die Netzwerkschicht und die verschiedenen Festlegungen für die Sicherungsschicht sowie für die Kommunikations-Netze (physikalische Medien), die für den Einsatz in der Gebäudetechnik geeignet sind. Zu den im BACnet-Standard festgelegten Hauptelementen gehören: · Kommunikations-Objekttypen zur Festlegung der inhaltlichen Bedeutung von übertragenen Nachrichten für Interoperabilität der unterschiedlichen Produkte, also für die richtige Interpretation der eigentlichen Anwendungsfunktionen. · Kommunikations-Dienste für den gezielten Zugriff auf Daten und zur Erteilung von Aufträgen und Kommandos an beteiligte Automationseinrichtungen. Dazu gehören alarm-und ereignisbezogene Dienste, Datei-Zugriffsdienste, Objektzugriffsdienste und Device-/Netzwerk-Management Dienste. · Prozeduren für Funktionen zur Priorisierung von Kommandos und Meldungen, für Datensicherung, System-Neustart, automatische Einrichtung der Kommunikationsbeziehungen und für Web-Dienste. In Anhängen enthält die Norm viele Beispiele und Ergänzungen, zu denen auch die Einbeziehung der EIBA Interworking Standards von KNX/EIB und BACnet/IP gehören. Für die Produktzertifizierung und einfachere Planung wurden Produktklassen, Interoperabilitätsbereiche und -bausteine (BACnet Interoperability Building Blocks - BIBBs) festgelegt. Durch Weiterentwicklung von BACnet werden Dienste und Prozeduren für Datensicherheit (z. B. Verschlüsselung) im Rahmen der offenen Kommunikation spezifiziert. Ebenso wird eine interoperable Verbindung für GA-Systeme mit unternehmensweiten IT-Anwendungen wie ERP (Enterprise Ressource Planning), für Facility-, Wartungs- und Ressourcenmanagement sowie für Abrechnungszwecke auf Basis von Web-Diensten mit XML (Extensible Markup Language), SOAP (Simple Object Access Protocol) und HTTP (Hypertext Transfer Protocol) geschaffen. 5.1 Kommunikationsobjekte Die Objekttypen mit den jeweiligen Properties und Prozeduren sind die wichtigsten begriffsklärenden Bestandteile im BACnet-Protokoll. Sie beschreiben die Bedeutung der Daten, die dadurch zu eindeutigen Informationen für Mensch und Software werden. Dies unterscheidet BACnet grundlegend von den meisten anderen Kommunikationsprotokollen. Ein BACnet-Kommunikationsobjekt beschreibt mit einem Satz von eindeutig benannten und strukturierten Datenelementen, genannt Properties, durch Festlegung der entsprechenden Datenarten und Begrenzungen alle erforderlichen Informationen für programmgestütze Interpretation im Kontext der Gebäudeautomation. Bis 2005 wurden im Standard bereits 28 verschiedene Objekttypen festgelegt. Tafel (S. 564) zeigt die Bedeutung dieser Kommunikations-Objekttypen und verdeutlicht deren Beziehung zu den GA-Funktionen. Ein Device-Objekt hat eher hardwarebezogene Merkmale und beschreibt die Kommunikationscharakteristiken der Einrichtung (Device), zu der die funktionalen Objekte zugeordnet sind. Normativ zwingend festgelegt sind die erforderlichen Datenelemente (Properties) eines Objekts, um eine Mindestinteroperabilität zu gewährleisten. Alle optionalen Properties erweitern den Interoperabilitätsbereich, wenn sie von den beteiligten Kommunikationspartnern gleichermaßen vorgesehen werden. Die Festlegung der resultierenden Gesamtsystemfunktionalität ist Aufgabe der Planung. Hierzu gehört die Festlegung der für ein Projekt insgesamt erforderlichen Interoperabilitätsbereiche und daraus abgeleitet die Festlegung der erforderlichen genormten BACnet-Interoperabililitätsbausteine (BIBBs) für die unterschiedlichen Einrichtungen. Kommunikation via BACnet Teil 2: Aufbau des Protokolls und seine praktische Nutzung Hans R. Kranz, Forst Der erste Teil des Beitrags [3] diente als Einführung und Begriffserläuterung zum BACnet-Standard als Teil der Weltnorm DIN EN ISO 16 484. In diesem zweiten Teil wird der Aufbau des Protokolls mit seinen Hauptelementen genauer erläutert. Zudem werden Vorzüge seiner Nutzung verdeutlicht und Hinweise zur Ausschreibung eines Projekts mit BACnet gegeben. Autor Dipl.-Ing. Hans R. Kranz engagiert sich in vielen Ehrenämtern, u. a. bei DIN und VDI, ist Fachbuchautor, Honorardozent und Inhaber der HAK-Ingenieurberatung, Forst. höher schneller Leistungsfähigkeit Kosten Ethernet ARCNET Lon Talk MS/TP Geeignete Transportprotokolle Quelle: BIG-EU Datenpunkte (Objekte) · Repräsentieren Informationen der Daten (Semantik) = BACnet Objekt Dienste (Services) · Zugriff auf Daten · Erteilen von Aufträgen · Kommandos (für Befehle) Funktionen (Prozeduren) · Priorisierungen · Neustart · Datensicherung · Web-Dienste Transport (Busse/Netzwerke) · Transport der Daten DEV AI AI LOOP SCHED Hauptelemente von BACnet EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 562 5.2 Kommunikationsdienste Daten werden den Teilnehmern im Netzwerk durch Kommunikationsdienste übermittelt. Die gebräuchlichsten Dienste sind Lesen (read) und Schreiben (write). Teilnehmer, deren Daten von anderen Kommunikationspartnern genutzt werden, bezeichnet man als Server. Dazu zählen zum Beispiel Sensoren und Automationsstationen. Letztere jedoch nur, wenn sie Informationen für andere Instanzen bereithalten. Ein Teilnehmer, der Daten oder Dienste anfordert, heißt Client. Typische Clients sind zum Beispiel Bedieneinrichtungen, Management-oder ebenfalls Automationsstationen. 5.3 Prozeduren Auftrags-Priorisierung. In einem GA-System lässt sich ein Objekt durch viele verschiedene Instanzen kommandieren. Falls mehrere Programme unterschiedliche Schaltaufträge erteilen, muss zwischen diesen Anforderungen vermittelt werden. Alle Schalt- und Stellaufträge müssen priorisierbar sein, um die Rangfolge der verschiedenen Anwendungs- oder Bedienprogramme zu organisieren. Im Standard ist festgelegt, dass der aktuelle Wert (Present_Value) folgender Objekte mit Prioritätensteuerung kommandierbar (schreibbar) sein muss: · Analog Ausgabe, · Binär Ausgabe, · Mehrstufige Ausgabe, · Mehrstufiger Wert, · Analoger Wert und · Binärer Wert. Objekte mit Ausgabefunktionen, wie Regler-und Zeitplan-Objekte, werden genauso betrachtet. Schalt- oder Stellaufträge erhalten eine der 16 möglichen Prioritäten. Der im Ausgabe-Objekt vorgesehene Vorgabewert (default) stellt die 17. Priorität dar. Die Grundprioritäten sind in [1] festgelegt. Ein Priorisierungsmechanismus weist jedem Schalt- oder Stellauftrag (Kommando) eine Priorität zu. Das Ergebnis einer erfolgreichen Schreib-Transaktion ist z. B. ein Sollwert in der Prioritätentabelle mit der angegebenen Prioritätsnummer. Falls an dieser Stelle bereits ein Sollwert steht, wird er mit dem neuen Wert überschrieben. Die relative Priorisierung variiert unter Umständen von Projekt zu Projekt und kann daher nicht genormt werden. Um die Interoperabilität im gesamten Projekt zu gewährleisten, ist eine einheitliche Priorisierungsliste zu verwenden. Alarm- und Ereignismeldungs-Priorität. Alle Meldungen, die im GA-Netzwerk anfallen, benötigen eine Priorisierung um zu gewährleisten, dass wichtige Informationen ihr Ziel vorrangig erreichen. BACnet bietet die Möglichkeit, jeder automatischen Meldung eine numerische Priorität zwischen 0 und 255 zuzuweisen (Tafel ). Für jeden gesamten BAC-net-Systemverbund müssen die Meldungs-und Netzwerk-Prioritäten bei der Planung oder Projektierung einheitlich festgelegt werden. Device-Neustart. Mit Hilfe dieser Prozedur kann ein Client eine Einrichtung im Netzwerk nach Kennwortüberprüfung in die folgenden Betriebszustände versetzen: · Kaltstart, · Warmstart, · Start Backup, · End Backup, · Start Restore, · End Restore oder · Abbruch Restore. Kaltstart bedeutet, dass ein Rechner eingeschaltet oder durch Betätigen der Reset-Taste in den Anfangszustand zurückversetzt wird. Datensicherung. In GA-Systemen gibt es viele Einrichtungen, deren Konfigurationsdaten und Parameter, mit einer Software des Herstellers zusammengestellt wurden. Der BACnet-Standard beschreibt, wie eine Interoperabilität für die Datensicherung geschaffen werden kann. Archivierung von Systemkonfigurations- und historisierten Daten. Viele GA-Systeme verfügen über Einrichtungen für die Archivierung von Programmen und Daten mittels Upload entsprechender Dateien von der Automationseinrichtung. Diese Archivierung wird auch zur Wiederherstellung der letzten Konfiguration bei Systemstörungen verwendet. Gateways sind üblicherweise nicht in der Lage, derartige Informationen zu übertragen. Web-Dienste. Zur Integration der Gebäudeautomation in die große EDV-Welt, also für die Integration einer großen Menge von Unternehmensdaten, werden Internet-Dienste (Web-Services) als BACnet/WS entwickelt. Sie bieten ähnliche Vorteile für den Computer-zu-Computer Informationszugang wie das World Wide Web für den Mensch-zu-Computer Datenzugang. Die festgelegten Web-Dienste können von jedem Kommunikationsprotokoll unterstützt werden, da sie protokollneutral sind. BACnet/WS unterstützt damit auch ein Gateway für die Abbildung von BACnet-Nachrichten in beide Richtungen. Der bisherige Entwurf für die BACnet-Ergänzung beschreibt: · das Datenmodell - und den „Node“ als Endknoten der EDV-Struktur, Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 Tafel Vorgeschlagene Prioritätsbereiche Priorität Meldungstyp 00-31 Gefahr für Leben (Life Safety); Gefahrenmeldung wie Brandalarm und Überfall 32-63 Gefahr für Eigentum (Property Safety); Sicherheitsmeldung 64-95 Überwachung (Supervisory); technische Alarmmeldung 96-127 Problembeseitigung (Trouble); Störungsmeldungen 128-191 Wartung und Instandhaltung (Miscellaneous Events); Wartungsmeldungen 192-255 Betrieb (Miscellaneous Lower Priority); Betriebsmeldungen EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 563 Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 564 FÜR DIE PRAXIS Gebäudeautomation Tafel BACnet-Objekttypen und GA-Funktionen aus DIN EN ISO 16484/VDI 3814-1 BACnet-Objekttyp Datenpunkttyp in GA-Funktionsliste; Bedeutung und Eintragung in die GA-Funktionsliste; (Deutsche Übersetzung) Ziffern = Abschnitt.Spalte Ziffern = Abschnitt.Spalte 1. Accumulator - ACC Zählen, 1.4 für Messgeräte mit Impulsausgabe zum Zählen und Aufsummieren (Zählwerteingabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, der Werte über Zeit; genaue Anpassung an angezeigten Wert im kommunikative Funktion 2.4 bzw. 7.1 physikalischen Zähler und Voreinstellung für Genauigkeit 2. Analog Input - AI Messen, 1.5 Messen; z. B. Temperaturmessung (Analogeingabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.5 bzw. 7.1 3. Analog Output - AO Stellen, 1.2 Stellen; z. B. Stellbefehl für Regelventil (Analogausgabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.2 bzw. 7.1 4. Analog Value - AV Virtueller analoger DP digital dargestellter Analogwert; z. B. als Ergebnis einer Rechenoperation (Analogwert) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.2, 2.5 bzw. 7.1 5. Averaging - AVG Virtueller analoger DP digital dargestellter Wert aus Statistikfunktion als Mittelwert mit (Mittelwert) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, Minimum, Maximum und Varianz kommunikative Funktion 2.2, 2.5 bzw. 7.1 6. Binary Input - BI Melden, 1.3 Melden; z. B. Betriebszustands-, Störungs- oder Alarmmeldung (Binäreingabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.3 bzw. 7.1 7. Binary Output - BO Schalten, Stellen, 1.1 Schalten; z. B. Schaltbefehl Ein/Aus, Stellbefehl Auf/Zu (Binärausgabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.1 bzw. 7.1 8. Binary Value - BV Virtueller binärer DP Melden; Binärzustand; z. B. 0/1 aus einer logischen Verknüpfung (Binärwert) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommunikative Funktion 2.1, 2.3 bzw. 7.1 9. Calendar - CAL Systemparameter Feiertags- und Ferienliste; keine GA-Funktion; in 6.4 „Zeitabhängiges (Betriebskalender) Schalten“ enthalten 10. Command - CMD Virtueller DP Auftrag (Kommando) zur Ausführung (mehrerer) vordefinierter Aktivitäten; (Gruppenauftrag) Bei Fremdkopplung als Management- z. B. beauftragt von Optimierungsfunktionen 6.3 bis 6.13 und ggf. Kommunikationsfunktion 7.2 Bedienfunktion 8.2 11. Device - DEV System-Grundparameter; (ggf. virtueller DP) Properties von Netzwerk-Teilnehmern (Geräte, Stationen u. andere (Device) Bei Fremdsystemkopplung z. B. für Watchdog- Einrichtungen), in denen BACnet-Objekte repräsentiert werden Funktionen als virtueller DP mit Management-Kommunikationsfunktion 7.2 12. Event Enrollment - EE System-Grundparameter Festlegung von Ereignisarten für spezifizierte Reaktionen auf Ereignisse/ (Ereigniskategorie) In einer Standardbeschreibung für das Alarme; in GA-Funktionen enthalten Gesamtprojekt festzulegen 13. Event Log - EL Ggf. virtueller DP Übertragung einer Liste mit Werten und Zeitstempel; in der Regel (Ereignis-Aufzeichnung) Bei Fremdkopplung als virtueller DP mit keine Funktion nach 7.3/7.4 Management-Kommunikationsfunktion 7.2 14. File Systeminterne Funktion Dateiübertragung; z. B. für Konfigurationsdaten, Programme oder für (Datei) Datensicherung (Archivieren); in GA-Software enthalten 15. Global Group - GLG Ggf. virtueller DP Gruppierung von Eingabewerten beliebiger Objekte im GA-Netzwerk; (Globale Gruppeneingabe) siehe Nr. 13 ist enthalten in GA-Funktionen 3.6, 6.1, 6.2, 7.3, 7.4, 8.2 16. Group Ggf. virtueller DP Gruppierung der Eingabewerte beliebiger Objekte im selben Device; (Gruppeneingabe) siehe Nr. 13 ist enthalten in GA-Funktionen 3.6, 6.1, 6.2, 7.3, 7.4, 8.2 17. Life Safety Point - LSP Komplexes Eingabe-Objekt Informationen über Properties für Gefahrenmelde-Anwendungen im (Gefahrenmelder) Bei Fremdkopplung als Management- Netzwerk; abgeleitete Aktionen sind entsprechende GA-Funktionen Kommunikationsfunktion 7.2 18. Life Safety Zone - LSZ Virtueller DP Zusammenfassung von Gefahrenmelder-Objekten; z. B. für Brandmelde- (Sicherheitsbereich) siehe Nr. 13 linien, Brandabschnitte, Nebenmeldezentralen usw.; Anwendung z. B. für 7.3, 7.4 (Protokolle), 8.2 dyn. Einblendung usw.; abgeleitete Aktionen sind entsprechende GA-Funktionen 19. Loop Ggf. virtueller DP Properties (Attribute und Parameter) von Regelfunktionen; enthalten (Regler) siehe Nr. 13 in GA-Funktionen z. B. 5.1-5.8, 7.3, 7.4, 8.2 20. Multi-state Input - MSI Melden, 1.3 logische Meldezustände als Zahl kodiert; z. B. Meldung: (Mehrstufige Eingabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, Aus, langsam, schnell; je Stufe ist eine GA-Funktion einzutragen kommunikative Funktion je Stufe, 2.3 bzw. 7.1 21. Multi-state Output - MSO Schalten, Stellen, 1.1 logische Ausgabezustände als Zahl kodiert, z. B. Schaltbefehl: (Mehrstufige Ausgabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, Aus, Stufe 1, Stufe 2 ; je Stufe ist eine GA-Funktion einzutragen kommunikative Funktion je Stufe, 2.1 bzw. 7.1 22. Multi-state Value - MSV Virtueller mehrstufiger DP logische Zustände in Zahl kodiert, z. B. Zustandsdefinition 1, 2, 3; (Mehrstufiger Wert) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, kommu- je Stufe ist eine GA-Funktion einzutragen nikative Funktion je Stufe, 2.1, 2.3 bzw. 7.1 23. Notification Class - NC System-Grundparameter zeit- und empfängerbezogene Zuordnung von Alarm- und Ereignis- (Meldungsklasse) In einer Standardbeschreibung für das Gesamt- meldungen; in betreffenden GA-Funktionen enthalten projekt festzulegen 24. Program - PRG Komplexes Objekt Zugriff auf ein Programm in einem BACnet-Device, z. B. um dieses zu (Programm) siehe Nr. 13 laden und zu starten; Programm muss zusätzlich beschrieben werden 25. Pulse Converter - PCI Mengenzählung, 1.4 (alternativ zu Zählwert- Mengenzählung über gegebenes Zeitintervall, z. B. für Automobile, (Impulszähler Eingabe) Eingabe) Bei Fremdkopplung als gemeinsame, Wassermenge; auch für periodische Leistungserfassung, z. B. für kommunikative Funktion 2.4 bzw. 7.1 Höchstlastbegrenzung, aber nicht für Abrechnung (dazu siehe Nr.1) 26. Schedule - SCHED Ggf. virtueller DP Zeitplan zur Ausführung wiederkehrender Aktivitäten und Festlegung (Zeitplan) siehe Nr. 13 einmaliger Ausnahmen; enthalten in der GA-Funktion 6.3; wird benötigt für 6.5 bis 6.7 und ggf. 6.12/6.13 27. Trend Log - TL Ggf. virtueller DP Abonnement auf einen Wert für zeitweise ereignisorientierte Über- (Trendaufzeichnung) siehe Nr. 13 tragung (COV-Reporting) für Trendaufzeichnung; in der Regel keine Funktion nach 7.3/7.4 28. Trend Log Multiple - TLM Ggf. virtueller DP Abonnement auf mehrere Werte für zeitweise ereignisorientierte Über- (Mehrfachtrendaufzeich- siehe Nr. 13 tragung (COV-Reporting) oder Lesen von Werten für z. B. netzwerkübernung) greifende Trendaufzeichnung; in der Regel keine Funktion nach 7.3/7.4 EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 564 · die Pfade zur Datenquelle - wie die URL im Internet, · die „normalisierten“ Datenpunkte - mit dem Wert und den zugehörigen Attributen, · die Referenz zur Datenquelle - wie im MS-Explorer, · die Anpassung der Darstellung - für Sprachen, Datum und Zeit usw., · die Sicherheit - z. B. durch die http basic authentication oder SSL/TLS/SAML, · die Attribute - mit Festlegung der Namen und Bedeutung, · die Codierung - mit Festlegung der Dienst-Parameter und Optionen für XML, · die Web-Dienste - für Lesen und Schreiben von Daten mit den zugehörigen Prozeduren, · die Fehlermeldungen - um die Interoperabilität bei Fehlern zu sichern, · die Erweiterungsmöglichkeiten sowie · das BACnet/WS Web Services Interface - als Mapping zu anderen Protokollen. In Diskussion befinden sich Überlegungen für: · einheitliches, rationelles System-Engineering mit DDL (Device Description Language) und CSML (Control System Modeling Language), · Instandhaltungswerkzeuge wie Protocol-Analyzer, · Ermittlung der Netzwerktopologie mit den Router-Konfigurationen und · Objekt Profile. Datentransport Kommunikationsnetze dienen als Transporttechniken für die Daten. Neben den in Bild aufgeführten Varianten Ethernet, ARCNET, MS/TP (Master-Slave Token Passing auf RS 485) und Lon Talk gehören hierzu auch noch RS 232C für Punkt-zu-Punkt Modem-Verbindungen sowie BACnet/IP. In Diskussion für mögliche Erweiterungen sind Drahtlos-Netze wie Zigbee und Bluetooth. Gemäß der Gliederung der VDI GA-Funktionen in Ein-/Ausgabe, Verarbeitung, Management und Bedienung wurden in der Vergangenheit jeweils auf die Funktionsebene ausgerichtete Transport-Netzwerke geschaffen - und entsprechende Produkte zugeordnet. Durch das immer günstiger werdende Preis-Leistungsverhältnis von Ethernet mit dem IP-Protokoll (Internet und Bürokommunikation) wachsen diese spezialisierten Netze und Bussysteme zusehends zu einem einheitlichen Netzwerk zusammen. Auch die Produkte sind multifunktionaler geworden. Bei der Unterscheidung zwischen einem Management-, Automations-und Feldnetzwerk, sind heute oft nur unterschiedliche Netzsegmente der selben Netzwerktechnik gemeint. Zur Verbindung der Gebäudeautomation mit dem Bürokommunikations-Netzwerk sind grundsätzlich gesicherte GA-Netzsegmente erforderlich, da die in der Bürowelt häufig üblichen Umkonfigurierungen Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 565 Gebäudeautomation FÜR DIE PRAXIS Hierarchische Netzwerkstruktur mit Routern EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 565 sonst zu unangenehmen Überraschungen im Gebäudebetrieb führen können. Die wichtigsten Komponenten in BACnet Netzwerken sind Router und Gateways. Router strukturieren Netzwerk-Topologien und übertragen Telegramme zwischen unterschiedlichen Netzwerktypen, wobei die Inhalte (Anwendungsdaten) unberührt bleiben (Bild ). Dagegen setzen Gateways eine herstellerspezifische Kommunikationsmethode und deren Anwendungsdaten auf BACnet um. Sie werden anlagenabhängig projektiert und bedeuten in der Regel einen Verlust an Funktionalität und Leistung. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Lon Mark-Produkte nicht kompatibel mit BACnet sind. Um ein Lon Mark-Gerät in einem GA-Netzwerk nach [1] zu verwenden, muss ein Gateway wie bei jedem anderen Protokoll eingesetzt werden. Lon Talk ist hier nur eine unter mehreren wählbaren LAN-Techniken. Viele BACnet Bedien- und Automationsstationen sind heute mittels BACnet/IP über das Internet vernetzt, dessen Nutzung von Beginn an vorgesehen wurde. Mit entsprechenden BAC-net-Webservern genügt eine einfache Browser-Software für die GA-Bedienung (Bild ). Native BACnet Im Zusammenhang mit GA-Systemen fällt immer öfter die Bezeichnung „native BACnet“ (Bild ). Da die relevanten Normen keine Definition einer solchen Systemeigenschaft beinhalten, muss die Feststellung dieses Leistungsmerkmals anhand von prüfbaren Kriterien vorgenommen werden. Hierfür gibt der BACnet-Leitfaden von VDI-TGA/BIG-EU sinngemäß folgende Anforderungen vor: · BACnet ist programmierte und immer verfügbare Grundeigenschaft, · alle geforderten BACnet-Objekttypen sowie deren Properties und die Dienste sind verfügbar, · für BACnet ist weder zusätzliche Hardware noch zusätzlicher Dienstleistungsaufwand notwendig, · nur die Kommunikation mit nicht-nativen BACnet-Einrichtungen erfordert ein Gateway. Zehn Vorzüge von BACnet 1. Der Standard ist speziell auf Gebäudeautomation sowie technische Gebäudeausrüstung ausgerichtet und beschreibt herstellerneutral die Interoperabilität bezüglich wichtiger Funktionen wie: · leistungsfähige Trend-Aufzeichnung, · Zeitplan- und Kalenderverarbeitung, · Alarm- und Ereignisverarbeitung, · Alarmverteilung und -quittierung im Netzwerk, · Kommando-Priorisierungsmechanismus, · Gruppenbildung für Eingabe- und Ausgabefunktionen, · Regelparameter. 2. BACnet hängt nicht von den gegenwärtigen Computer- oder Netzwerk-Techniken ab, da es nicht durch spezielle Hardware realisiert wird, sondern durch Software der Hersteller: · Objekte und Dienste sind unabhängig von der unterlagerten Netzwerktechnik, · Web-Dienste werden die Kommunikation zwischen GA-Systemen und EDV Anwendungen eines Unternehmens ermöglichen. 3. Es wird keine festgeschriebene Netzwerkarchitektur verlangt. Kommunikationseinheiten lassen sich sowohl in einer flachen Bustopologie als auch hierarchisch einordnen 4. Der neutrale Interoperabilitätsbereich hat größere Funktionalität als bei allen anderen bekannten offenen Protokollen. Das Objektmodell ist leicht erweiterbar. Neue Objekttypen sind: · Zählwert-Eingabe (Accumulator), · Impulszähler-Eingabe (Pulse Converter), · Mittelwert (Averaging), · Gefahrenmelder (Life Safety Point), Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 566 FÜR DIE PRAXIS Gebäudeautomation Netzwerkkommunikation mit BACnet/IP über Ethernet und Internet Flache Netzwerkarchitektur mit Native-BACnet-Geräten Quellen: M. Newman EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 566 · Sicherheitsbereich (Life Safety Zone), · Mehrfachtrend-Aufzeichnung (Trendlog Multiple) und · Ereignis-Aufzeichnung (Eventlog). 5. Zu weiteren Objekttypen, die momentan entwickelt werden, zählen: · Beleuchtungs- und Szenensteuerung, · Videoüberwachung und Zutrittskontrolle, · Datenaustausch zwischen GA-Systemen und Energieversorgern. 6. BACnet ist implementierbar in Geräten jeder Größenordnung, z. B. in: · programmierbaren Mehrzweckautomationsstationen, · konfigurierbaren Automationseinrichtungen mit begrenzten Resourcen, · anwendungsspezifischen Steuer- und Regeleinheiten (z. B. Einzelraumregler), · netzwerkfähigen Fühlern, Schalt- und Stelleinrichtungen (Sensoren und Aktoren), · leistungsfähigen Bedieneinrichtungen und Web-Servern, · Protokollanalyzern und Engineering-Tools. 7. BACnet wird von einem ASHRAE-Komitee mit Beteiligung aus allen Sektoren der GA-Branche gepflegt. ISO und CEN haben diesem Komitee das Mandat zur Pflege der Weltnorm übertragen. Auch Vertreter der verschiedenen BACnet Interest Groups (BIGs) sind beteiligt. Darunter sind Autralien, Asien, Europa, der mittlere Osten, Nordamerika, Russland und demnächst auch China, wo eine BIG vor der Gründung steht. 8. Eine zunehmende Anzahl von Herstellern liefert bereits BACnet-Produkte. Das zeigt die wachsende Liste der Firmen, die eine BAC-net-Vendor ID (Lieferantenkennzeichnung) beantragen. Diese ist Property im Device-Objekt und Voraussetzung, um BACnet-Produkte zu entwickeln. Die Liste mit etwa 200 Herstellern aus 21 Ländern ist im Internet zu finden [2]. 9. Wie die globale Verteilung von BACnet-Installationen auf allen Kontinenten der Erde beweist, besteht weltweites Nutzerinteresse. Im Jahr 2003 gab es laut einer Erhebung bereits 33000 Gebäude mit einigen Millionen Datenpunkten in 82 Staaten - darunter waren über 6000 heterogene Systemintegrationsprojekte. 10. Der Standard ist frei von Nutzungs- und Lizenzgebühren. Somit kann jeder BACnet-Lösungen entwickeln und anwenden. Eine Ausnahme liegt nur dann vor, wenn die Datenübertragung auf dem patentgeschützten Lon-Protokoll basieren soll. Für diesen Fall wird in [1] eine Kontaktadresse angegeben. Projektausschreibung Die komplexen Zusammenhänge der heute eingesetzten technischen Gebäudesysteme und Anlagen sind ohne die Verwendung allgemein anerkannter Normen und Standardmethoden nicht mehr beherrschbar - dies gilt insbesondere für Systemintegrationsprojekte. VOB/C DIN 18386 ist die allgemeine technische Vertragsbedingung für Gebäudeautomation, in der die festgelegten GA-Funktionen nach VDI-3814-Standard als Abrechnungseinheiten dienen. Die zugehörige GA-Funktionsliste eignet sich besonders für die Zuordnung von Ingenieur-Dienstleistungen bei gemeinsamen Datenpunkten. Mit ihr lassen sich Überschneidungen bei Dienstleistungen und Systemkomponenten vermeiden. Dies betrifft die Hardware und Lizenzen für die Software. Gemeinsam sind nur die Datenpunktnamen, Kommunikationsfunktionen (bei Server und Client) und gegebenenfalls Bedienfunktionen, falls so gefordert. Die physikalischen Ein- und Ausgabefunktionen können im verbundenen Gesamtsystem nur einmal vorkommen. Im VDI wird derzeit eine ähnliche Liste mit Funktionstypen für die Raumautomation erarbeitet. Die projektspezifische Zusammenstellung der GA-Funktionen in der GA-FL umfasst in einem Leistungsverzeichnis die komplette betriebsfertige Dienstleistung für den jeweiligen Datenpunkt und die zugehörige, vorgegebene Anlagen-Funktionalität. Das heißt, die Funktionen enthalten die gesamte für die jeweilige Funktion erforderliche technische Bearbeitung und Projektierung. Daher sind bei Leistungsverzeichnissen nach VOB/C DIN 18386 auch keine weiteren pauschalen und unkalkulierbaren Ingenieurleistungen für die Gebäudeautomation zugelassen. Die spezifizierten normativen GA-Funktionen können bei einer Vergabe natürlich pauschaliert werden. Zu beachten sind die nach GAEB STLB-Bau vorgesehenen „Besonderen Leistungen für Gebäudeautomation“. Bei Verzicht auf die GA-Funktionen nach VDI 3814 bleibt im Leistungsverzeichnis offen, wie die Gebäudeautomation dann letztlich funktionieren soll. Es gibt keinen konkreten Vertragsgegenstand, also auch keinen Vertrag, weil nicht alles konkret vereinbart wird. Der Hardware-Datenpunkt als LV-Position ist eine Pauschalleistung, die jeder unterschiedlich betrachten kann. Wer am wenigsten betrachtet bekommt eventuell den Auftrag. Im Projekt müssen die roten Zahlen dann durch Nachträge kompensiert werden. Der Ruf nach Herstellerwechsel derer, die sich über den Tisch gezogen fühlen, folgt dann umgehend. Literatur [1] DIN EN ISO 16484-5:2004-08, Systeme der Gebäudeautomation; Teil 5: Datenkommunikationsprotokoll; Beuth Verlag, Berlin [2] www.bacnet.org/Vendor ID [3] Kranz, H.: Kommunikation via BACnet - Teil 1, Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 5, S. 468-471 [4] Kranz, H.: BACnet Gebäude-Automation 1.4, Promotor Verlags- und Förderungsgesellschaft mb H, 2005, 1. Auflage Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 7 EP0706-562-567 19.06.2006 15:01 Uhr Seite 567
Autor
- H. R. Kranz
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