一文了解bacnet協(xié)議的格式和轉成modbus協(xié)議的方法

 BACnet為BuildingAutomation andControlnetworks的簡(jiǎn)稱(chēng)，臺灣通常翻譯為“建筑自動(dòng)化控制網(wǎng)路通訊協(xié)定”，而中國大陸則譯為“樓宇自動(dòng)化與控制網(wǎng)絡(luò )”。

BACnet是用于智能建筑的通信協(xié)議，是國際標準化組織（ISO）、美國國家標準協(xié)會(huì )（ANSI）及美國采暖、制冷與空調工程師學(xué)會(huì )（ASHRAE）定義的通信協(xié)議。BACnet針對智能建筑及控制系統的應用所設計的通信，可用在暖通空調系統（HVAC，包括暖氣、通風(fēng)、空氣調節），也可以用在照明控制、門(mén)禁系統、火警偵測系統及其相關(guān)的設備。優(yōu)點(diǎn)在于能降低維護系統所需成本并且安裝比一般工業(yè)通信協(xié)議更為簡(jiǎn)易，而且提供有五種業(yè)界常用的標準協(xié)議，此可防止設備供應商及系統業(yè)者的壟斷，也因此未來(lái)系統擴展性與兼容性大為增加。

BACnet通信協(xié)議中定義了幾種不同的數據鏈接層/物理層，包括：

·     ARCNET。

·     以太網(wǎng)。

·     BACnet/IP。

·     RS-232上的點(diǎn)對點(diǎn)通信。

·     RS-485上的主站-從站/令牌傳遞（Master-Slave/Token-Passing，簡(jiǎn)稱(chēng)MS/TP）通信。

·     LonTalk。

BACnet通信協(xié)議中定義了許多服務(wù)（service），可供各設備之間的通信，服務(wù)可以分為五類(lèi)：有關(guān)設備對象管理的服務(wù)包括Who-Is、I-Am、Who-Has及I-Have等服務(wù)，有關(guān)對象訪(fǎng)問(wèn)的服務(wù)包括讀取屬性、寫(xiě)入屬性等服務(wù)，有關(guān)報警與事件的服務(wù)包括確認報警、屬性改變（change of state）報告等，此外也有有關(guān)文件讀寫(xiě)及虛擬終端的服務(wù)。

BACnet通信協(xié)議也定義了許多種類(lèi)的對象。在每個(gè)對象中都有許多屬性，可以透過(guò)服務(wù)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)對象中的屬性。BACnet通信中的設備就是由許多對象組成，其中包括一個(gè)設備對象，是每個(gè)設備都必需的，其中記錄設備相關(guān)的數據，其他對象包括模擬輸入、模擬輸出、模擬值、數字輸入、數字輸出及數字值等有關(guān)數據的對象。

為了提供不同廠(chǎng)商BACnet設備之間的互操作性，BACnet協(xié)議也定義了BACnet互操作基本塊（BACnet Interoperability Building Block，簡(jiǎn)稱(chēng)BIBB），BACnet互操作基本塊是由一個(gè)或多個(gè)服務(wù)所組成，說(shuō)明在特定需求下，服務(wù)器（server）端及客戶(hù)（client）端需要支持的服務(wù)及程序。BACnet互操作基本塊可分為以下的五種：

·     數據分享

·     警告及事件管理

·     調度

·     趨勢

·     設備及網(wǎng)上管理

每個(gè)BACnet設備都會(huì )有一份名為“協(xié)議實(shí)現一致性聲明”（Protocol Implementation Conformance Statement，PICS）的文件，其中需說(shuō)明設備所支持的BACnet互操作基本塊、對象種類(lèi)及定義、使用文字集及通信時(shí)需要的數據。

與ISO服務(wù)中的約定用法一致，BACnet中兩個(gè)對等應用進(jìn)程間的信息交換，被表示成抽象服務(wù)原語(yǔ)的交換。這些服務(wù)原語(yǔ)用來(lái)傳遞一些特定的服務(wù)參數，本協(xié)議定義了四種服務(wù)原語(yǔ)：請求（request）、指示（indication）、響應（response）和證實(shí)（confirm）。

同樣，本協(xié)議定義了下列幾種服務(wù)：

有證實(shí)（confirmed）服務(wù)：用CONF_SERV標記，表示客戶(hù)方通過(guò)具體的服務(wù)請求實(shí)例向服務(wù)器方請求服務(wù)，服務(wù)器方通過(guò)響應請求來(lái)為客戶(hù)方提供服務(wù)。存在客戶(hù)/服務(wù)器模型、區分“請求方BACnet用戶(hù)”和“響應方BACnet用戶(hù)”等。

無(wú)證實(shí)（unconfirmed）服務(wù)：用UNCONF_SERV標記，只有“發(fā)送方BACnet用戶(hù)”和“接收方BACnet用戶(hù)”的概念，不存在客戶(hù)/服務(wù)器模型，只有發(fā)送方和接收方，而不是請求-響應對。

分段確認（segment acknowledge）服務(wù)：用SEGMENT_ACK標記，為了實(shí)現長(cháng)報文（長(cháng)度大于通信網(wǎng)絡(luò )、收/發(fā)設備所支持的長(cháng)度）的傳輸，BACnet采取了應用層報文分段的機制來(lái)對報文進(jìn)行分段。在BACnet中只有有證實(shí)請求（Confirmed-Request）和復雜確認（Complex-ACK）報文可能需要分段，因此分段還是BACnet的一個(gè)可選特性。

另外，還有差錯（ERROR）服務(wù)，拒絕（REJECT）服務(wù)，中止（ABORT）服務(wù)。

因此，根據不同的服務(wù)類(lèi)型和原語(yǔ)類(lèi)型，據有下表所示的服務(wù)原語(yǔ)。這些原語(yǔ)中的信息，由各種協(xié)議數據單元（PDU：Protocol Data Unit）傳遞。

BACnet協(xié)議定義了七種不同的PDU，用以傳遞原語(yǔ)信息。

用于傳送包含在有證實(shí)服務(wù)請求原語(yǔ)中的信息。

用于傳送包含在無(wú)證實(shí)服務(wù)請求原語(yǔ)中的信息。

用于傳送包含在一個(gè)服務(wù)響應原語(yǔ)中的信息，這個(gè)信息是服務(wù)請求已經(jīng)成功執行。

用于傳送包含在一個(gè)服務(wù)響應原語(yǔ)中的信息，這個(gè)信息除了包含服務(wù)請求已經(jīng)成功執行之外，還有其它一些信息。

用于對收到一個(gè)或者多個(gè)PDU進(jìn)行確認，這些PDU包含一個(gè)分段報文的分段。BACnet 分段確認PDU也用于對分段報文的下一個(gè)或者幾個(gè)分段的請求。

用于傳送包含在一個(gè)服務(wù)響應原語(yǔ)中的信息，這個(gè)信息指出前一個(gè)服務(wù)請求完全失敗的原因。

用于對一個(gè)有證實(shí)請求PDU的拒絕接收，其原因是這個(gè)被拒絕的PDU具有句法結構錯誤或者其它的協(xié)議錯誤，使得不能對這個(gè)PDU進(jìn)行解讀，或者不能夠提供請求的服務(wù)。只能對有證實(shí)請求PDU進(jìn)行拒絕。

用于結束兩個(gè)對等實(shí)體之間的事務(wù)處理。

BACnet定義了以下幾類(lèi)可選擇的服務(wù)，用于兩個(gè)對等實(shí)體之間的交互。

定義一組訪(fǎng)問(wèn)和操作在BACnet設備中的文件的服務(wù)。文件只是一個(gè)抽象的概念,表示一個(gè)任意長(cháng)度和意義的字節集合的網(wǎng)絡(luò )可見(jiàn)形式。

基本讀文件（AtomicReadFile）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用基本讀文件服務(wù)對某個(gè)文件進(jìn)行一個(gè)“打開(kāi)－讀出－關(guān)閉”的操作。

基本寫(xiě)文件（AtomicWriteFile）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用基本寫(xiě)文件服務(wù)對某個(gè)字節流進(jìn)行一個(gè)“打開(kāi)－寫(xiě)入－關(guān)閉”的操作，將它寫(xiě)入到文件的某個(gè)位置。

定義九個(gè)應用服務(wù)，這些服務(wù)共同提供一組訪(fǎng)問(wèn)和操作BACnet對象的方法。

添加列表元素（AddListElement）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用添加列表元素服務(wù)向一個(gè)具有列表的對象的屬性添加一個(gè)或者多個(gè)列表元素。

刪除列表元素（RemoveListElement）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用刪除列表元素服務(wù)從一個(gè)具有列表的對象的屬性中刪除一個(gè)或者多個(gè)列表元素。

創(chuàng )建對象（CreateObject）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用創(chuàng )建對象服務(wù)創(chuàng )建一個(gè)對象的新實(shí)例。

刪除對象（DeleteObject）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用刪除對象服務(wù)刪除一個(gè)已有的對象。

讀屬性（ReadProperty）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用讀屬性服務(wù)請求一個(gè)BACnet對象的一個(gè)屬性值。

條件讀屬性（ReadPropertyConditional）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用條件讀屬性服務(wù)請求那些滿(mǎn)足一個(gè)選擇準則列表的所有BACnet對象的對象標識符和0個(gè)或者多個(gè)特定屬性的值。

讀多個(gè)屬性（ReadPropertyMultiple）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用讀多個(gè)屬性服務(wù)請求一個(gè)或者多個(gè)BACnet對象的一個(gè)或者多個(gè)特定屬性的值。

寫(xiě)屬性（WriteProperty）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用寫(xiě)屬性服務(wù)修改一個(gè)BACnet對象的一個(gè)屬性值。

寫(xiě)多個(gè)屬性（WritePropertyMultiple）服務(wù)：一個(gè)客戶(hù)端的BACnet用戶(hù)使用寫(xiě)多個(gè)屬性服務(wù)修改一個(gè)或者多個(gè)BACnet對象的一個(gè)或者多個(gè)特定屬性的值。

定義一組遠程設備管理服務(wù)。

設備通信控制（DeviceCommunicationControl）服務(wù)。

有證實(shí)專(zhuān)有傳輸（ConfirmedPrivateTransfer）服務(wù)。

無(wú)證實(shí)專(zhuān)有傳輸（UnconfirmedPrivateTransfer）服務(wù)。

重新初始化設備（ReinitializeDevice）服務(wù)。

有證實(shí)文本報文（ConfirmedTextMessage）服務(wù)。

無(wú)證實(shí)文本報文（UnconfirmedTextMessage）服務(wù)。

時(shí)間同步（TimeSynchronization）服務(wù)。

一個(gè)發(fā)送的BACnet用戶(hù)使用Who-Has服務(wù)確定一些其它BACnet設備的設備對象標識符和網(wǎng)絡(luò )地址，設備使用I-Hava服務(wù)響應Who-Has服務(wù)請求，或者通告自己有一個(gè)具有給定的對象名稱(chēng)屬性或者對象標識符屬性的對象。

一個(gè)發(fā)送方BACnet用戶(hù)使用Who-Is服務(wù)確定在同一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的其它BACnet設備的設備對象標識符和網(wǎng)絡(luò )地址，Who-Is服務(wù)是一個(gè)無(wú)證實(shí)服務(wù)。I-Am服務(wù)也是一個(gè)無(wú)證實(shí)的服務(wù)，這個(gè)服務(wù)用于響應Who-Is服務(wù)請求。

略。

對象是對現實(shí)設備中某一特征的抽象。

模擬輸入對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示一個(gè)模擬輸入的外部可見(jiàn)一致性代碼。

模擬輸出對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示一個(gè)模擬輸出的外部可見(jiàn)一致性代碼。

模擬值對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示一個(gè)模擬值的外部可見(jiàn)一致性代碼。BACnet設備的一個(gè)“模擬值”是駐留在這個(gè)設備的內存中的一個(gè)控制系統參數。

二進(jìn)制輸入對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，它的屬性表示二進(jìn)制輸入的外部可見(jiàn)一致性代碼?！岸M(jìn)制輸入”是物理設備或硬件的輸入，該輸入只存在兩種狀態(tài)，即“活動(dòng)（ACTIVE）”狀態(tài)和“非活動(dòng)（INACTIVE）”狀態(tài)。二進(jìn)制輸入的主要用途是指明機械設備狀態(tài)，如：風(fēng)機或水泵是否運行?；顒?dòng)表示設備開(kāi)或運轉，非活動(dòng)表示設備關(guān)或未運行。

二進(jìn)制輸出對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，它的屬性表示二進(jìn)制輸出的外部可見(jiàn)一致性代碼?！岸M(jìn)制輸出”是物理設備或硬件的輸出，該輸出只存在兩種狀態(tài)，即“活動(dòng)”狀態(tài)和“非活動(dòng)”狀態(tài)。二進(jìn)制輸出的主要用途是切換機械設備狀態(tài)，如：風(fēng)機或水泵的開(kāi)和關(guān)?；顒?dòng)表示設備開(kāi)或運轉，非活動(dòng)表示設備關(guān)或未運行。

二進(jìn)制值對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，它的屬性表示二進(jìn)制值的外部可見(jiàn)一致性代碼?！岸M(jìn)制值”是駐留在BACnet設備內存中的控制系統參數。這個(gè)參數只存在兩種狀態(tài)即：“活動(dòng)”狀態(tài)和“非活動(dòng)”狀態(tài)。

日期表對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，用于描述日期列表，例如，“節假日”、“特別日”或簡(jiǎn)單的日期列表。

命令對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性反映了多操作命令過(guò)程的外部可見(jiàn)一致性代碼。命令對象的作用是，根據寫(xiě)入到命令對象自己的當前值屬性中的“操作代碼（action code）”，向一組對象屬性寫(xiě)入一組值。無(wú)論何時(shí)，只要命令對象的當前值屬性被寫(xiě)入，就會(huì )觸發(fā)命令對象采取一組改變其它對象的屬性值的操作。

設備對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示BACnet設備的外部可見(jiàn)一致性代碼。每個(gè)BACnet設備有且只有一個(gè)設備對象。每個(gè)設備對象由它的對象標識符屬性確定，該屬性在BACnet設備中乃至整個(gè)BACnet互聯(lián)網(wǎng)中都是唯一的。

事件登記對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，表示BACnet系統內管理事件的信息?！笆录笔侵笣M(mǎn)足預先規定條件的所有對象的任何屬性值的變化。事件登記對象主要用于定義一個(gè)事件和提供在事件發(fā)生與通告消息向一個(gè)或多個(gè)接收者進(jìn)行傳輸這兩者之間的聯(lián)系。

文件對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，用于定義可以通過(guò)文件服務(wù)（見(jiàn)第14節）訪(fǎng)問(wèn)的數據文件的屬性。

組對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示一個(gè)其它對象的集合以及這些對象的一個(gè)或多個(gè)屬性。組對象提供一種快速的方式，可以一次確定組的成員，從而簡(jiǎn)化BACnet設備間的信息交換。一個(gè)組對象可以是任何對象類(lèi)型的組合。

1.4.13 環(huán)對象類(lèi)型（Loop Object Type）

環(huán)對象類(lèi)型定義為一個(gè)標準對象，其屬性表示任何形式的反饋控制環(huán)路的外部可見(jiàn)一致性代碼。環(huán)對象通過(guò)提供三個(gè)獨立的無(wú)單位增益常數，可以具有廣泛的適用性。每個(gè)增益常數由控制算法具休確定，如何使用不同的算法確定增益常數的方法，由生產(chǎn)商自行確定。

多態(tài)輸入對象類(lèi)型定義了一個(gè)標準對象，它的當前值屬性表示對象駐留的BACnet設備內算法處理的結果。

多態(tài)輸出對象類(lèi)型定義了一個(gè)標準對象，它的屬性表示這個(gè)對象駐留的BACnet設備內的處理程序或一個(gè)或多個(gè)物理輸出的期望狀態(tài)。

通告類(lèi)對象類(lèi)型定義了一個(gè)標準對象，表示在BACnet系統內事件通告發(fā)布所需的信息。

程序對象類(lèi)型定義了一個(gè)標準對象，它的屬性表示應用程序的外部可視一致性代碼。在本協(xié)議中，應用程序是指對一個(gè)在BACnet設備中的處理過(guò)程的抽象表示，這個(gè)處理過(guò)程執行一個(gè)指令集，對某個(gè)數據結構集合進(jìn)行操作。

時(shí)間表對象類(lèi)型定義了一個(gè)標準對象，用于描述一個(gè)周期性的時(shí)間表。這個(gè)時(shí)間表中確定了某事件在一個(gè)日期范圍內可能重復發(fā)生，同時(shí)表示有些日期是事件不發(fā)生的日期。

上述各對象除了有公有的屬性外，還有自己私有的屬性。

常用的公有屬性有：

對象名稱(chēng)(Object_Name)

對象類(lèi)型 (Object_Type)

當前值 (Present_Value)

描述(Description)

通常對象名稱(chēng)由對象類(lèi)型和對象實(shí)例一起標識。需注意，當前值屬性并不一定為實(shí)數，可以為BOOL型、INT型等。

每個(gè)設備有一個(gè)唯一的設備地址，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò )中，就是IP地址。在設備不是一個(gè)BACnet路由器的情況下，設備不知道或不需要知道他們BACnet網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )號。一個(gè)或多個(gè)子網(wǎng)可以有相同的網(wǎng)絡(luò )號。

為了確保廣播消息不會(huì )在所有子網(wǎng)中路由，引入了BACnet廣播管理設備(BACnet Broadcast Management Device,BBMD)。很多功能，比如動(dòng)態(tài)name綁定、值改變通知都會(huì )廣播，通過(guò)BBMD把這些消息限制在各自的網(wǎng)絡(luò )中。

優(yōu)點(diǎn)：
結構簡(jiǎn)單，只有一個(gè)parent和幾個(gè)child
易增加新設備
消息不會(huì )被復制成幾份
缺點(diǎn)：
一條鏈路失敗，整個(gè)支路不通
動(dòng)態(tài)TOPO復雜

缺點(diǎn)：一條鏈路壞了，整個(gè)環(huán)就癱瘓

完全連接的星形結構，注意只是邏輯結構而不是物理結構。

如果知道各自的IP和端口，并且具有BBMD設備，則相互之間就能正常通信。注意BBMD和相關(guān)的BVLL協(xié)議只是用來(lái)廣播消息。

BBMD是一個(gè)被動(dòng)設備，幾乎沒(méi)有消息主動(dòng)傳遞給它，通常它僅僅用來(lái)監聽(tīng)本地局域網(wǎng)的廣播消息。

BBMD會(huì )根據自身的BBMD表和掩碼，對接收到的消息進(jìn)行轉發(fā)。通過(guò)創(chuàng )建Forwarded-NPDU消息，發(fā)送到目的地址。

1.   BACnet設備通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到電腦。在電腦上打開(kāi)yabe軟件。關(guān)閉電腦上的防火墻和退出殺毒軟件。

2.   選擇菜單“Functions”下的“添加設備”。

3.   BACnet設備通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接電腦，在“BACnet/IP over Udp”字段中進(jìn)行相應的設置，輸入電腦的網(wǎng)卡IP地址（bacent連接的網(wǎng)卡）后點(diǎn)擊“Add”按鈕。該程序將添加一個(gè)Udp連接到“Devices”目錄，如果網(wǎng)絡(luò )中有任何BACnet/IP設備，它們將顯示在目錄中。

4.   點(diǎn)擊“Devices”目錄中的設備。程序將從設備中獲取所有“寄存器”或“節點(diǎn)”，并將它們顯示在“地址空間”樹(shù)中。用鼠標按住某個(gè)地址，可以拖到右面的窗口中顯示。47808是端口。1712到1716是Bacnet設備ID。Analog_Input是簡(jiǎn)寫(xiě)AI，地址是5。這些參數需要設置到網(wǎng)關(guān)中。

1.   網(wǎng)關(guān)上電，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到電腦。打開(kāi)VS軟件，新建工程，然后新建設備，設備的屬性如下。網(wǎng)關(guān)要采集節點(diǎn)是“1714”的設備數據，則配置如下：

2.   添加一個(gè)采集的標簽?！?”是寄存器的地址。主要修改“5”位置的地址就可以，其他不用修改。

地址說(shuō)明：

1.   Analog Input---模擬輸入對象，AnalogOutput--模擬輸出對象， AnalogValue--模擬值對象

2.   Binary Input--二進(jìn)制輸入對象，Binary Output 二進(jìn)制輸出對象，Binary Value--二進(jìn)制值對象

3.   Multi state 是多態(tài)對象。

4.   input是只讀，outpu讀寫(xiě)，value讀寫(xiě)

3.   完成配置后，點(diǎn)擊“下載”，點(diǎn)擊“查看數據”可以看到采集到的數據

4.   啟動(dòng)modbus slave功能

5.   添加要轉發(fā)的數據

6.   下載到網(wǎng)關(guān)中，就可以通過(guò)modbus poll軟件讀取了網(wǎng)關(guān)中的數據了。