Protocolo BACnet

En junio de 1987, el equipo de HVAC y automatización de edificios se reunieron en Nashville para desarrollar un protocolo estándar abierto específicamente para la industria de la automatización de edificios, realizaron BACnet, una alternativa a los protocolos propietarios y cerrados ofrecidos por grandes proveedores en la industria.

Con su arquitectura abierta, su capacidad para controlar cualquier proceso de automatización de edificios, BACnet da solución a las necesidades de los usuarios, integradores y proveedores de equipos, su popularidad ha crecido lo largo de los años hasta que se convirtió en una de las principales protocolos mas usados, el éxito de BACnet es el resultado de una serie de decisiones de diseño críticos:

Utilice un enfoque orientado a objetos para estandarizar la representación de procesos y datos dentro de un dispositivo
Proporcionar servicios estándar para acceder a los datos dentro de un dispositivo
Proporcione más de una interfaz física para adaptarse a sistemas pequeños, medianos, grandes y enormes.

Estas decisiones de diseño crearon un sistema en el que los dispositivos de varios fabricantes podrían interactuar con poca o ninguna integración adicional. Entonces, un sistema BACnet podría ofrecer no solo un ahorro significativo de costos en comparación con los sistemas propietarios, sino que también conlleva enormes ahorros en recursos, costos de instalación, costos de mantenimiento y ahorro de energía.

Estos beneficios se pueden ilustrar mejor utilizando una aplicación HVAC típica. Actualmente están las aplicaciones de iluminación, calefacción/refrigeración y alguna formas de seguridad. Cada sistema incluye un componente de automatización. El sistema de iluminación incluye sensores de movimiento para ahorrar energía cuando no hay nadie presente y un temporizador para asegurarse de que las luces estén apagadas después de cerrar un edificio. El sistema de calefacción y refrigeración contiene un termostato programable. El sistema de seguridad tiene un temporizador, una almohadilla de acceso, un sensor térmico y un detector de humo, cada componente en sus propias funciones funciona bien y todos muestran mejoras considerables en las eficiencias con respecto a los interruptores y sistemas tradicionales. Entonces, ¿qué falta y qué tenemos que ganar al integrar y automatizar completamente con BACnet?

El primer y obvio beneficio es el ahorro en recursos físicos. Con el aumento del precio del cobre y otros metales conductores, la ventaja de tener tres sistemas separados conectados en uno, es un ahorro significativo. En un gran edificio de oficinas, los ahorros pueden ascender a millones de dólares. La ventaja de compartir sensores también ofrece un ahorro considerable en material físico, pero también puede aumentar la eficiencia de los diferentes sistemas.

Por ejemplo, considere la idiosincrasia de una aplicación de iluminación de oficina, como apagar la luz mientras está sentado en silencio como en su escritorio. O luces que nunca se apagan porque el sistema de ventilación mantiene las hojas de una planta de oficina crujiendo lo suficiente como para engañar al sensor de movimiento. Estas pequeñas molestias se soportan porque todavía hay ahorros significativos en comparación con los interruptores tradicionales, pero ¿por qué no se puede mejorar el sistema?

Con BACnet puede en estas aplicaciones se han utilizado detectores de movimiento para medir de manera eficiente la presencia y actividad humana. Los sensores infrarrojos del cuerpo serían mucho más efectivos, pero el costo generalmente no se justifica en una aplicación de iluminación. Eso es a menos que se pueda compartir con seguridad, calefacción, refrigeración y otros sistemas a través de BACnet. No solo se eliminan los sensores innecesarios, sino que el sistema en sí es mucho más efectivo y más fácil de usar.

Existen ejemplos en los diferentes sistemas de construcción. Como prueba, no mire más allá de cómo experimentamos el mundo cada día, lo hacemos con nueve sentidos: vista, audición, gusto, olfato, tacto, equilibrio y aceleración, temperatura, sentido cinestésico y dolor, Cada decisión que tomamos está dirigida por uno o más de los sentidos anteriores, Con BACnet damos a nuestras aplicaciones las habilidades similares al compartir sensores y datos que se utilizan para tomar mejores decisiones.

Entonces, ¿qué es exactamente BACnet?

BACnet (Building Automation and Control Network) es un protocolo de comunicaciones que define los servicios utilizados para comunicarse entre los dispositivos finales de automatización de edificios y los sistemas de control de edificios. La especificación del protocolo BACnet como todas las especificaciones del protocolo define cómo se representan los datos en la red y los servicios que se utilizan para mover los datos de un nodo BACnet a otro. También incluye mensajes que identifican datos y nodos de red como Who-Is, I-Am, Who-Has e I-Have.

El protocolo BACnet es un estándar de software de comunicación abierta completamente no propietario, no se requieren conjuntos de chips patentados ni electrónica especial para implementarlo, el estándar en sí está ahora controlado por ANSI (American National Standards Institute) y ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros de Aire Acondicionado y Refrigeración por Calefacción) Estándar 135- 1995. BACnet significa Automatización de Edificios y red de Control, el Comité BACnet desarrolló el estándar con la intención de crear un estándar técnicamente sólido y realmente no propietario. También tuvieron en cuenta la facilidad de uso e hicieron todo lo posible para eliminar muchas de las barreras para implementar. En junio de 1995, después de años de aportes de la industria, ASHRAE adoptó BACnet como estándar para la industria de la automatización de edificios.

En los primeros días de BACnet, Ethernet no se usaba en aplicaciones de construcción e industriales como hoy en día. En ese momento había una cantidad de capas de enlace de datos/físicas utilizadas en esas aplicaciones. Para satisfacer las necesidades del conjunto de aplicaciones más amplio posible, BACnet fue diseñado para admitir varias capas físicas y de enlace diferentes, que incluyen:

PTP (punto a punto)

PTP es exclusivo de BACnet y proporciona comunicaciones interconectadas a través de módems y líneas telefónicas de grado de voz. PTP aloja protocolos de módem modernos (V.32bis y V.42) y también admite conexiones directas de cable utilizando el estándar de señalización EIA-232. La velocidad está limitada a de 9.6 kb it / sa 56.0 kbit / s.

MS/TP (maestro esclavo/paso de token)

MS/TP también es exclusivo de BACnet y se implementa utilizando el estándar de señalización EIA-485. Esta es una LAN blindada de par trenzado (STP) que opera a velocidades de 9,6 kbit/sa 76,0 kbit/s. Este tipo de LAN es de bajo costo y particularmente adecuado para comunicaciones de controlador unitario.

ARCNET

(ANSI / ATA 878.1) ARCNET® es un estándar de token bus, y los dispositivos generalmente lo admiten utilizando chips de una sola fuente que manejan las comunicaciones de red. ARCNET puede ejecutarse en una variedad de medios a diferentes velocidades, desde 150 kbit/s en EIA-485 (STP) hasta 7.5 Mbit s sobre cable coaxial, STP o fibra óptica. Normalmente, ARCNET se ejecuta a 2,5 Mbit/ s sobre par trenzado.

LONtalk

LONtalk es una tecnología patentada desarrollada por Echelon Corporation y es el único tipo de LAN que requiere herramientas de desarrollo especiales y un conjunto de chips patentado para implementar.

Hoy en día, la mayoría de los usuarios prefieren usar Ethernet y el número de aplicaciones para muchas de estas otras capas físicas está disminuyendo.

Al igual que el Protocolo de control e información (CIP) utilizado en aplicaciones industriales, BACnet utiliza objetos para representar datos en una red. Estos objetos están definidos por la especificación BACnet y tienen datos requeridos y opcionales. Los objetos definidos por la especificación incluyen Entrada analógica, Salida analógica, Valor analógico, Entrada binaria, Salida binaria, Valor binario, Entrada multiestado, Salida multiestatal, Calendario, Inscripción de eventos, Archivo, Clase de notificación, Grupo, Bucle, Programa, Horario, Comando y Dispositivo.

BACnet es una red de pares desconectados. Cualquier dispositivo puede enviar solicitudes de servicio a cualquier otro dispositivo. A diferencia de los protocolos conectados donde los dispositivos tienen transferencias de datos en curso, la comunicación en BACnet no se programa sin operaciones críticas de tiempo.

BACnet es un estándar certificable, aunque no se requiere certificación. El BACnet Testing Laboratory (BTL) proporciona servicios para validar el funcionamiento de los dispositivos en comparación con las especificaciones. Los precios varían según la complejidad del dispositivo, pero cuesta varios miles de dólares certificar un dispositivo BACnet.

Tecnología orientada a objetos BACnet

Al definir el formato para las comunicaciones BACnet, el Comité de Estándares eligió un enfoque flexible y orientado a objetos. Todos los datos en un sistema BACnet se representan en términos de “objetos”, “propiedades” y “servicios”.

Objetos

Toda la información en un sistema BACnet se representa en términos de objetos. Un objeto puede representar información sobre una entrada o salida física, o puede representar una agrupación lógica de puntos que realizan alguna función, como un punto de ajuste. Cada objeto tiene un identificador (como AI-1) que permite que el sistema BACnet lo identifique. En este sentido, un objeto se parece mucho a lo que ahora se conoce comúnmente como un “punto de datos” en la comunidad HVAC. Cuando un objeto difiere de un punto de datos es que un punto de datos normalmente tendría un solo valor asociado, mientras que un objeto consta de una serie de propiedades prescritas, solo una de las cuales es el valor presente. Es solo a través de sus propiedades que un objeto es monitoreado y controlado.

Para ayudar a aclarar esta diferencia, compare la temperatura ambiente como un punto de datos con un objeto de entrada analógica (AI) que informa la temperatura ambiente en un sistema BACnet. Ambos están asociados con la lectura de temperatura de una entrada física. Cuando hace referencia al punto de datos, lo único que indica es la temperatura de la habitación, 72 grados Fahrenheit.

Propiedades

Como se indica en la discusión de los objetos, los objetos se monitorean y controlan solo a través de sus propiedades. BACnet especifica 123 propiedades de los objetos. Tres propiedades, identificador de objeto, nombre de objeto y tipo de objeto deben estar presentes en cada objeto. BACnet también puede requerir que ciertos objetos admitan propiedades adicionales específicas. El tipo de objeto y el tipo de dispositivo en el que reside ese objeto determinan qué propiedades están presentes.

Los objetos BACnet tienen dos clases de propiedades, las propiedades requeridas que deben existir en el dispositivo y las propiedades opcionales que existen a discreción del fabricante del dispositivo. En este ejemplo, el valor presente del objeto AI es un objeto requerido. La propiedad Descripción es una propiedad opcional que el fabricante del dispositivo puede no admitir.

BACnet, como la mayoría de los otros protocolos, limita el acceso a algunas propiedades. El límite de especificación de BACnet define algunas propiedades como de solo lectura y otras como de lectura y escritura. El fabricante del dispositivo también puede limitar el acceso a algunas propiedades clasificándolas como de solo lectura.

Servicios

Un servicio es el mecanismo que un sistema de automatización de edificios utiliza para acceder a una propiedad o solicitar una acción de un Objeto BACnet. Los servicios son cómo un dispositivo BACnet obtiene información de otro dispositivo, ordena a un dispositivo que realice ciertas acciones (a través de sus objetos y propiedades, por supuesto), o comunica eventos a otros objetos. El único servicio requerido que todos los dispositivos deben admitir es el servicio de propiedad de lectura. Hay un total de 32 servicios estándar.

Como desarrollador o usuario del sistema, no necesita preocuparse por la ejecución o el procesamiento de las solicitudes de servicio; Estos serán transparentes y automáticos. Como ingeniero de diseño de sistemas para un sistema de automatización de edificios, necesitará saber qué objetos y servicios son compatibles con qué dispositivos. Esta información se encuentra en la declaración de conformidad de implementación de protocolo del dispositivo (PICS).

Clases de conformidad y el dispositivo PICS

Debido a que no todos los dispositivos necesitan tener el mismo nivel de funcionalidad, BACnet define clases de conformidad que categorizan las capacidades y la funcionalidad de los dispositivos, todos los dispositivos de una determinada clase de conformidad tendrán un conjunto mínimo de características requeridas (en forma de objetos y servicios). Algunas otras características pueden ser opcionales. BACnet insiste en que esta información se haga pública en una declaración de conformidad de implementación de protocolo (PICS), básicamente una lista de características que admite el dispositivo.

¿Qué hacer a continuación?

Esta breve descripción es solo el primer paso para crear un nuevo dispositivo BACnet. Real Time Automation tiene tecnología y servicios BACnet que pueden hacer que su nuevo dispositivo BACnet se convierta rápidamente en realidad.