楼宇自动化_2_BACNET

null第二章 智能楼宇中的网络测控技术第二章 智能楼宇中的网络测控技术第一节、BACnet的应用第一节、BACnet的应用倡导完全开放的通讯 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ， 楼宇自控领域的一场革命！null 举例一个项目单单是BA系统就有：Honeywell、 Johnson、Siemens这三种互不通用的产品在里面从何下手？从何下手？楼宇自控系统安全防范系统消防报警系统供配电监控系统智能照明系统公共广播系统停车场管理系统一卡通系统自动抄 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 系统PROFIBUS闭路监控系统周边防盗系统巡更系统对讲系统煤气泄露探测系统远程抄表、水表、电表、煤气表系统紧急求助系统远程医疗诊断及 护理 卵巢癌的护理查房优质护理服务内容doc优质护理服务内容肺癌的护理常规消毒供应室优质护理 系统路灯自动控制系统LonworksCANPROFIBUSABBEIB MODBUSBACnetHoneywellJOHNSONSIEMENSYork 先分析：集成时会碰到什么东西？先分析：集成时会碰到什么东西？模拟输入（AI） 　 模拟输出（AO） 模拟值 （AV）　 数字输入（BI） 数字输出（BO） 数字值（BV） 　 日历（Calendar）　 命令（Command） 设备（Device）事件登计（Event Enrollment) 文本（File） 组（Group) 环路（Loop） 多状态输入（Multistate input） 多状态输出（Muliisiaie output） 通知等级（Notification class） 程序（Program） 时间表（schedu1e）再看看：目前有哪些集成技术？再看看：目前有哪些集成技术？ODBC(公开数据库连接) DDE(动态数据交换协议) API（应用编程接口） OLE（微软的对象链接嵌入方法） COM/DCOM--共用控件模型／分散式共用控件模型 ActiveX控件 BACnet OPC—OLE用于过程控制，微软最新定义的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 OLE/COM用于同许多数据源通信。想想：怎么解决问题呢？想想：怎么解决问题呢？OPC－－基于Microsoft Windows OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。 OPC的特点－－微软喜欢用面向对象的技术，OPC也是一样的。而且是开放的技术。 业主问了： OPC反应速度怎样？？？ OPC稳定性如何？？？技术员怎么回答？ 说OPC这只蜗牛跑得比蚂蚁还快？ 说windows技术很稳定？还是老实说： OPC收集历史数据还凑合， 做连动嘛就。。。 老板和业主能满意吗？技术员在想： 　　微软OPC的这个用对象的想法如果能直接在各个现场设备中用，那有多好啊！ 　　那工作该有多轻松啊！再也不用怕业主提问了。说不定老板一开心发个奖金。 BACnet　集成技术BACnet　集成技术能把枯燥的数据变成一个个容易理解的对象 而且能把对象在各个现场设备中直接调用 真正是简单、实效、好用　　　　 －－是技术员的理想技术BACnet是什么？BACnet是什么？数据通讯协议 BACnet －－是 A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的简称，是一种为楼宇自控网络制定的数据通讯协议 ISO标准（ISO 16484-5） BACnet －－是目前楼宇自控领域中唯一的ISO标准 全球共同的财富 ASHRAE组织，全球20多位世界级业内专家共同研制 是完全开放的，不属于某个公司专有，对该标准的开发和使用没有任何权税限制 欧洲准标准，美国、日本、韩国等作本国的国家标准 数据穿过OSI模型各层时的情况数据穿过OSI模型各层时的情况管理与用户应用程序的实际接口编码、加解密、信息转换会话管理、传输同步可靠的端到端报文传输、报文分段建立点到点通路、路由选择数据分组、通信介质访问的管理在物理介质上传输比特流BACnet标准优化体系结构BACnet标准优化体系结构BACnet对象（Objects）BACnet对象（Objects）BACnet defines a collection of 23 standard objectsBACnet设备BACnet设备一个BACnet 设备模型BACtalk系统架构图BACtalk系统架构图人机界面网络设备可编程控制器 DDC传感器与 执行器传感器使用了BACnet基于以太网 TCP/IP的 DDC控制器BACnet全局控制器可连接255个现场控制器null系统集成比较图(开放实例)系统集成比较图(开放实例)常规网关集成BACnet直接集成主机厂商网关BA厂商网关BA总线BA总线系统集成比较表系统集成比较表多(第三方的设备的控制器的所有数据)少(网关限制)集成数据：快(76800 bits)慢(9600 bits)传输速度：好(把第三方的设备的控制器当作自己系统的DDC使用)差(通过网关)结合度:简单（不用进行二次协议转换的开发，直接使用）困难集成难度：直接麻烦集成方式：利用BACnet进行集成ASCII(常规)集成对比低(至少可以省下两个接口网关的软件和硬件的价格)高集成费用：BACnet协议优点BACnet是一个完全开放性的楼宇自控网协议，其开放性表现在： BACnet目前已成为当今智能建筑发展的主流技 术，为制造商和用户提供了最好的条件和收益： 补充：OPC与BACnet集成技术比较BACnet协议优点完工后完工后老板高兴了 打着小算盘业主满意了 对集成商说： “可以来拿工程款了”简单、实效 轻松、好用BACnet的成本好低 赚得真不少技术员也乐了： “不用加班也有奖金拿了”第二节、 BACnet基本原理 第二节、 BACnet基本原理 BACnet定义： 通信协议：是指计算机网络中各自主节点（Autonomous Node）在进行数据（包括控制信息）交换时必须遵守事先约定的规则或规程。 通信协议在组成上必须具有如下三个要素： 第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理（1）语法： （2）语义： （3）同步： 第二节、 BACnet基本原理 第二节、 BACnet基本原理 一、BACnet基本功能 1. 网络的功能分为三个等级：互联，互连和互操作。 2、楼宇设备功能可以分为通信功能和楼宇功能两部分。 3、 BACnet就可以看做是实现楼宇设备通信功能和楼宇功能互操作的一系列规则或规程，为所有楼宇设备提供互操作的通用接口或“语言”第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理二、楼宇设备表示方法 1、楼宇自控设备的基本功能单元 （1）硬件二进制输入／输出值。如继电器的状态值。 （2）硬件模拟输入／输出值。如温度的测量值。 （3）软件二进制／模拟值。如控制参数的设定值。 （4）字符串。如报警信息的显示内容。 （5）时间计划表信息。如上、下班时刻楼宇自控设备的动作。 （6）报警和事件信息。如事件通告。 （7）文件。如程序文件，趋势 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 文件，历史文件。 （8）控制逻辑环。如室内温度控制系统，等等。 第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理2、表示基本功能单元的方法 一般性、全局性和可复用性。 3、BACnet采用的方法是面向对象分析和设计（OOA＆D) 4、面向对象分析和设计的方法在协议定义中的特点 （1）对象是描述楼宇自控设备互操作过程中所表现出的外部特性，不涉及楼宇自控设备的内部配置、内部结构和内部执行过程。 （2）BACnet对象对楼宇自控设备的抽象描述，与数字硬件设计中寄存器（Register)对硬件结构的抽象是相似的。 形成对象定义访问或操作对象的方法（服务）定义传输服务的通信网络系统和信息编码具备一般性,可复用性通过object-ID,具备全局性以参数集合的形式出现,可在网络上访问只读写参数值，功能执行依赖设备电路第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理（3）这种对楼宇自控设备抽象表示的方法使服务只直接作用于对象的属性值，并不直接作用于楼宇设备，或不直接改变楼宇设备的状态和功能。即服务的行为只“读／写”对象的属性。 （4）面向对象分析和设计的方法可以将整个协议分为两个相对独立的部分：互操作和通信。 （5）面向对象分析和设计的方法具有良好的扩展机制。 5、利用面向对象的方法表示实际具体的楼宇自控设备 。 为了满足实际应用和灵活性的需要，BACnet对所有的楼宇自控设备进行了分解和归纳，最终形成了有限数量的“BACnet标准对象”。当利用面向对象的方法表示实际具体的楼宇自控设备时，就是用这些标准对象的不同实例组合进行表示。（例子） Smart Sensor=(Device)+(ANALOG INPUT) DDC?第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理三、互操作基本模式 1、直接模式和间接模式。 2、直接模式 的特点 优点：直观，执行效率高。 缺点：1、非通用，2、不易集成，3、使协议不易扩展和维护，4、使协议复杂化，速度慢。null3、间接模式的特点 优点：a , 将通信过程和互操作过程分离，利用通信过程设置、查询操作过程，然后操作过程由实体本身来完成，从而克服直接模式的缺点。 b,这种模式协议栈的实现就可以由硬件直接完成，即协议芯片化。 缺点：不够灵活，在某些情况下效率较低。 第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理4、BACnet标准的互操作模式。 四、BACnet网络 BACnet标准“借用”了4种性能／价格比不同的通信网络作为通信工具或系统。 一方面可以避免重新开发新通信网络的技术风险，另一方面利用已有的通信网络可以使之更好地应用和扩展，不同的选择可以使BACnet网络具有合理的投资，从而降低成本。 第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理原理综述 OOA&D(面向对象方法） 形成对象定义访问或操作对象的方法（服务）定义传输服务的通信网络系统和信息编码第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理图2－1 BACnet原理示意图 设备内部“对象实例集”和“通信进程”的行为规程和功能属于BACNET协议第二节、 BACnet基本原理第二节、 BACnet基本原理BACnet与邮政通信的类比： 1、通信双方的身份如何在书信上表示，以便双方能顺利接收信函？ 2、通信内容如何表达，以便双方能理解对方的意图或目的？ 3、最后一步就是书信投递网络。 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 BACnet的基本内容可以分为五个相互联系的主要部分：（1）楼宇设备的表示模型——对象。（2）访问对象的操作——服务。(3)、传输互操作语义的通信系统——局域网。（4）、报文的语法和结构——编码。 （5）协议的验证和测试一致性说明（Protocol Implementation Conformance Statement，PICS）。 null一、标准对象类型 BACnet用标准对象表示楼宇设备（如输入输出，控制环等）和与控制过程有关的逻辑实体（如数据文件、应用程序等）, BACnet在1995年的第一个正式版本中定义了18个标准对象。 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 表2－1 BACnet标准对象类型及应用示例 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 Calendar（日历表）： Command（命令）： Device（设备）： Group(组）： Loop（控制环）： Notification Class(通告类）： 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 BACnet对象通过“Object_Identifier（对象识别符）”属性引用。每个BACnet对象均有一个“Object_Identifier”属性。其中，Device对象的“Object_Identifier”属性要求在整个“BACnet 互连网络”范围内唯一，因而可以通过这个惟一的属性引用或访问Device对象。 null对象的“Object_Identifier”属性由4个字节组成，共32位，分为如下两个部分。如图所示。 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 Object-Identifier属性格式 第一部分为对象类型标识域，占10位，可以表示1024个对象类型。 第二部分为对象实例编码域，共22位，可以表示4T个对象实例。 二、应用层服务 1、计算机软件如何访问数据null2、 互操作可以看做是BACnet对象间的信息交换。这种信息交换是从BACnet对象外部进行的，因此对BACnet对象的访问就必须定义操作的“命令”或“消息”，楼宇自控网络通信协议中，这种“命令”或“消息”就定义为“服务（Service）”。 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 3、服务的分类 服务可以分为“确认服务（Confirmed Service）”和“非确认服务（Unconfirmed Service）”两类。 BACnet标准分别用“C”’和“U”来表示这两类服务。 BACnet在1995年的第一个正式版本中定义了35个服务，分为6个功能组。 （1）、报警和事件服务：提供了报警或事件源对象与通知对象之间的互相作用。 BACnet定义了三种报警或事件机制：值改变报告、内省报告和算法改变报告。 null第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 （2）、对象访问服务：提供了读／写对象属性以及生成／删除对象的功能。 （3）、远程设备服务：提供了设备诊断和维护的功能。 （4）、文件访问服务：提供了读／写文件的“原子”操作功能。 （5）、 安全服务：BACnet的可选服务。BACnet的安全体系只提供一些有限的安全措施，如数据完整性，操作员认证等。 （6)、 虚拟终端服务：提供了双向的字符数据交换机制。此类服务允许用户作为一个终端连在一个BACnet设备，可以交换标准以外的私有信息，以实现用户对BACnet设备的特殊设置。因此此类服务也可以作为一种安全服务来使用。null服务应用示例: COV-Handling1- 客户端对某个数据点的COV服务器订阅一个COV服务； 2. COV服务器返回值并确认收到订阅信息； 3. 当值发生改变时COV服务器给客户端发送当前值； 4. 客户端在需要时改变或者取消订阅。第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容三、局域网 在BACnet标准中根据性能价格比定义了 4种局域网和 1个远程连接技术：ISO 8802-3（以太网），ARCNET，MS／TP，LonTalk和PTP。4种局域网的性能价格比如图所示。 第三节、 BACnet基本内容 第三节、 BACnet基本内容 （一）、ISO 8802-3 通常被大家称作为以太网（Ethernet），首先是因为在官方和商业网络中无处不使用这种技术，可以说它是当今世上应用最广泛的LAN技术。 第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容(二） ARCnet是由美国 Datapoint公司开发的一种令牌（token）局域网，已成为美国国家标准（ATA/ANSI 878.1）。 优点：1、美国国家标准2、介质种类多（双绞线，同轴电缆，光纤）3、速度快（150Kbps-7.5Mbps）4、协议由硬件接口卡实现5、无需专用开发工具6、高速应用具有较高的性价比7、响应时间确定 缺点：1、硬件芯片单一 2、受距离限制 3、 低速应用时性价比低 (三） MS／TP是 BACnet标准开发的协议，是 BACnet标准专有的协议，物理层采用 EIA－485。 MS/TP可以工作于三种模式：主一从模式、对等令牌模式和组合模式。 第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容优点：1、美国国家标准2、廉价3、可由硬件芯片实现5、无需专用开发工具6、高速应用具有较高的性价比7、响应时间确定 缺点：1、传输介质单一 2、速率低（9.6kbps-76kbps） （四）、LonTalk 原是美国Echelon公司开发的专有技术，现为开放标准，并成为EIA和NIST的标准。 优点1、多传输介质2、速率范围大 缺点 1、有时间不确定性 2、传输距离有限3、需要专用开发工具4、应用限制 BACnet系统与使用LonTalk的LonWORKS系统的兼容性。第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容(五)PTP（Point-to-Point）协议利用串行异步方式提供楼宇设备间或自控网络间的互连。 四、编码 1、编码的作用是将信息表示成无二义性的二进制数码“ 1”和“0”位串，以便在网络传输介质上传输。 2、BACnet采用“ISO 8824 Specification of Abstract Syntax Notation one（抽象语法记法标准1，简称ASN.1）”，表示各种数据单元结构。 3、 ASN.1是一种描述数据类型的形式语言。它不仅给出了数据类型的表示法，同时还给出了相应的值表示法。 第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容五、一致性说明 1、协议实现一致性声明（Protocol Implementation Conformance Statement，PICS）。 2、PICS的用途：与如何选择BACnet设备构建一个互操作的BACnet网络密切相关，用于系统说明和设计选型。 3、在 1995年公布的PICS标准中， BACnet定义了 6个一致性类别 （Conformance Class)和13个功能组（Functional Group）。 4、95年PICS缺点：第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容5、2001年6月在ASHRAE年会通过了附件135d，以新的一致性声明方法取代原来的方法。 6、ASHRAE指南13-2000是用于设计DDC互操作系统的开放性标准，对楼宇自控系统起规范和指导的作用。 7、上述定义的互操作域与通信协议无关，不需要对某一具体的通信协议有完全的了解就可以进行工作。BACnet标准新的一致性声明就采用了这种方法。 第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容8、BIBB ASHRAE指南13-2000 5个互操作域映射到具体的通信协议，就必须由具体通信协议定义的服务来实现。于是这种映射在BACnet标准中就产生了“BACnet Interoperability Building Block（BIBB）”的概念，可以译为“BACnet互操作基本块”。 9、BIBB由一个或多个BACnet服务组成，并成对（设备“A”和“B”）定义。 null第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容10、BACnet定义的6种标准类型控制部件和设备是： BACnet工作站（B－OWS）， BACnet楼宇控制器（ B－BC）， BACnet高级应用控制器（B－AAC），BACnet专用控制器（B－ASC）， BACnet智能执行器（B－SA）和BACnet智能传感器（B-SS）。 （1）B－OWS是BACnet系统运行和管理的窗口。这种设备位于楼宇自控系统的最上层，属于管理级的设备，它要求实现上述所有的5个互操作域，即数据共享，报警和事件管理，时间安排，趋势与日志，设备和网络管理。 null（2）B－BC是现场级通用楼宇控制设备，具有执行各种楼宇自控功能的能力，要求实现数据共享，报警和事件管理，时间安排，设备和网络管理等4个互操作域。 （3）B－AAC也是现场级楼宇控制设备，具有一定的现场可编程能力，但它比B－BC的资源少些，通用性差。B－AAC实现的互操作域与B－BC相同。 （4）B－ASC是专用于某个系统的控制器，如 VAV系统控制器。 B－ASC通常只需实现数据共享，设备和网络管理两个互操作域。 第三节、 BACnet基本内容第三节、 BACnet基本内容（5）B－SA是一个现场级的执行设备，它通常是没有控制算法，只能被动地接受控制“指令”并执行有关控制操作过程。因此它只有数据共享的功能。 （6）B－SS是一个现场级的传感设备，其主要作用是向上位设备传送测量参数值。同样它只有数据共享的功能。 11、关于标准型网关设备（Gateway） 。 12、关于BACnet产品的认证测试。 null第四节 BACnet一般开发过程 第四节 BACnet一般开发过程 1、BACnet标准的应用可以分为两大领域：系统应用和开发应用。系统应用是指选用BACnet设备产品建立一个楼宇自控系统，开发应用是指利用BACnet标准开发和研制BACnet设备产品。 2、两类应用不同的特点。第四节 BACnet一般开发过程 第四节 BACnet一般开发过程 3、下面以智能温度传感器为例说明BACnet 的开发过程。智能温度传感器其楼宇功能是测量温度值，并向请求这个温度值的设备发送温度值。 第一步：智能温度传感器的“对象”表示。将这种设备划分为“智能传感器（B-SS）”类型的 BACnet标准设备，仅支持“数据共享（Data Sharing）”互操作域。根据表 2－9可知，智能温度传感器只有一个DS－RP－B的楼宇互操作基本块（BIBB），即只响应“ReadProperty”服务请求。 null 第二步：通信网络的选择。 第三步：通信进程、应用进程和配置管理进程的开发。 null最后一步：填写文档。 nullnull