BACnet: un protocollo
per Building Automation
BACnet è un protocollo di comunicazione standard per la building automation, sviluppato dalla società ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), ed è acronimo di Building Automation and Control networks.
BACnet comincia a svilupparsi nel 1987, ma occorre aspettare fino al 1995 per vederlo pubblicato. L’anno successivo si forma il Comitato del progetto SSPC 135 che lo condurrà fino al 2003 quando ottiene lo standard ISO 16484-5 e ISO 16484-6.
Il sistema Bi System supporta il protocollo BACnet over LonTalk
FEATURE
Il Protocollo
BACnet non definisce né la configurazione interna né le strutture dati né tanto meno la logica di controllo sui dispositivi che lo usano. Il focus è spostato sull’informazione che transita sulla rete astraendo dai dettagli implementativi; il tutto si realizza attraverso l’uso di oggetti standard.
Il mapping tra oggetti e i dati, o i processi sottostanti, sono lasciati a carico dei produttori. Un ricco insieme di servizi è definito dallo standard, e in aggiunta sono contemplate anche una serie di specifiche affinché il protocollo possa essere implementato senza ambiguità.
I servizi includono “Who-Is”, “I-Am”, “Who-Has”, “I-Have”, i quali vengono utilizzati ampiamente nella Building Automation per il rilevamento di dispositivi e oggetti. Per la condivisione dei dati vengono utilizzati servizi come “Read-Property” e “Write-Property”.
A partire da ANSI/ASHRAE 135-2016 il protocollo BACnet definisce 60 tipi di oggetti su cui agiscono i servizi. BACnet fornisce anche un modello per il trasferimento dei dati:
- valori di binary input e output;
- valori presi dall’Hardware come analog input e output;
- informazioni come allarmi ed eventi;
- quelli contenuti all’interno di un file, o ricavati dalla logica di controllo.
Lo stato dell’internetwork BACnet è dinamico
in quanto i dispositivi possono essere rintracciati “a caldo”, per cui la rete BACnet riesce a gestire autonomamente i cambi di stato di un dispositivo.
Gestisce fino a 4.194.305 dispositivi
e poiché ogni dispositivo va identificato con un address unico quelli disponibili andranno da 0 a 4.194.304. Il generico dispositivo BACnet viene modellato per essere visto come un contenitore di oggetti.
Il livello fisico supporta
i più comuni mezzi fisici di trasmissione, dal doppino intrecciato, al coassiale, fino alla rete Ethernet su 10Base-T, e assicura una piena e completa connettività anche da e verso il mondo esterno.
Lo standard richiede un solo tipo di oggetto
“device”, il quale ha il compito di mantenere nelle sue proprietà tutte quelle informazioni che caratterizzano il dispositivo.
TECH
The Objects
Dato che il design di un dispositivo è soggettivo, BACnet definisce una collezione di strutture dati astratte chiamate oggetti a cui ogni produttore si riferisce. Un oggetto è una collezione di proprietà che rappresentano i vari aspetti hardware, software e operazionali tipici di quel dispositivo.
Attraverso gli oggetti, BACnet fornisce un mezzo di identificazione e di accesso alle informazioni senza richiedere conoscenze di dettaglio sulla progettazione interna del dispositivo. All’interno dello standard sono definite le seguenti tipologie di oggetti:
| Oggetto | Modalità d'uso |
| Analog Input | Sensor input, mostra il valore registrato da un generico sensore. |
| Analog Output | Control output, raccoglie dei dati che l'utente deve inserire. |
| Analog Value | Un Setpoint o altro parametro del sistema di controllo analogico. |
| Binary Input | Switch input in formato binario (i valori possibili sono (1|0). |
| Binary Output | Per trasmettere dei valori binari in output. |
| Binary Value | Parametro del sistema di controllo in Binario (digitale). |
| Calendar | Denisce una lista di date, come le ferie o eventi speciali, per lo scheduling. |
| Command | Per scrivere valori multipli su multipli oggetti in molteplici dispositivi che dovranno adempiere uno specico scopo. Per esempio per passare da una modalità giorno a una modalità notte, o modalità emergenza (dove in generale possono essere coinvolti più entità). |
| Device | Le Properties di questo oggetto mantengono informazioni come - quali oggetti e servizi il dispositivo supporta, ma anche informazioni specifiche del dispositivo come il produttore o la revisione del firmware ecc. . . Questo oggetto è sempre presente in un'unica istanza all'interno di un dispositivo BACnet. |
| Event Enrollment | Descrive un evento che può essere una condizione di errore (per es: l'Input è out of range) o un allarme che altri dispositivi sanno riconoscere. Può dire direttamente a un dispositivo di usare un oggetto della Notification Class o dirlo a molteplici dispositivi. |
| File | Permette l'accesso in lettura e in scrittura ai dati del file supportati dal dispositivo. |
| Group | Fornisce l'accesso a multiple properties o a multipli oggetti in una singola operazione di lettura. |
| Loop | Fornisce un accesso standardizzato ai "control loop". |
| Multi-state Input | Rappresenta lo status di un processo multi-status. Per esempio può modellare lo stato di un refrigeratore che può essere in stato On, Off o nel ciclo di sbrinamento. |
| Multi-state Output | Rappresenta lo stato desiderato di un processo multistatus (Per esempio il refrigeratore è in fase di raffreddamento, vorrebbe essere abilitato il passaggio alla fase di sbrinamento). |
| Notication Class | Contiene una lista di dispositivi che devono essere informati qualora un oggetto di Event Enrollment stabilisce che è necessario spedire un warning o un messaggio di allarme. |
| Program | Dato un programma eseguibile nel dispositivo, con questo oggetto è possibile conoscere lo stato di avanzamento. Inoltre, permette dall'esterno la modifica di tale stato di avanzamento. Per esempio si può decidere di mandare in esecuzione, stoppare, caricare o scaricare il programma. |
| Schedule | Definisce uno scheduling settimanale di operazioni (realizzate scrivendo a una lista specifica di oggetti con eccezioni come le ferie. Può usare un oggetto Calendar per le eccezioni). |
TECH
Le proprietà
- ciascun tipo di Oggetto ha associato un sottoinsieme di Properties definito dalle specifiche;
- l’identificativo di una Property caratterizza il valore contenuto all’interno d’essa;
- alcune Properties devono essere presenti qualunque sia il tipo di Oggetto, altre Properties sono invece opzionali;
- le Properties sono tutte leggibili, opzionalmente anche scrivibili;
- è possibile definire nuove Properties proprietarie, ma è onere del produttore stabilirne le modalità di accesso.
I servizi
Se gli oggetti esprimono la rappresentazione astratta della porzione di dati del dispositivo BACnet che dovrà essere “visibile dalla rete”, i servizi sono il mezzo attraverso cui un dispositivo BACnet:
- acquisisce quelle informazioni “visibili dalla rete” da un altro dispositivo;
- richiede ad un altro dispositivo l’esecuzione di qualche azione;
- annuncia a uno o a più dispositivi che qualche evento è avvenuto.
PHYS
BACnet over LonTalk
BACnet è un protocollo di comunicazione per la gestione e il controllo degli impianti negli edifici. È progettato per garantire l’interoperabilità tra dispositivi di diversi produttori, facilitando l’integrazione di sistemi HVAC, illuminazione, sicurezza e antincendio.
Utilizza una struttura basata su oggetti e servizi per identificare dispositivi e scambiare dati, e supporta vari mezzi di trasmissione. La sua flessibilità e scalabilità lo rendono ideale per edifici di qualsiasi dimensione, dai piccoli ai grandi complessi multi-edificio
Utiliziamo il protocollo in modalità BACnet Over LonTalk, un tipo di trasporto che sfrutta la rete LonWorks, e in particolare il canale FT-10 a topologia libera. Questa combinazione utilizza l’infrastruttura Lon mantenendo la compatibilità con BACnet.
I vantaggi includono una maggiore interoperabilità tra dispositivi, una riduzione dei costi di cablaggio, e una semplificazione dell’ integrazione. Inoltre BACnet Over LonTalk permette una gestione più efficiente dei dati e una diagnostica avanzata.