BACnet标准.docx
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BACnet标准
BACnet标准
（1）
BACnet，ASHRAE楼宇自动化控制协议，提供任意功能的计算机设备都可以相互交换信息的机制。
甚至计算机设备执行特殊楼宇服务。
这样，BACnet协议在输入计算机、通用数字控制器和应用特殊的和单一的控制器中都可以使用。
本标准的动机是楼宇业主和操作者对系统的“互操作性”的愿望，能够集成多方设备进入相关的自动化控制系统，提高系统的竞争能力。
为了实现这个愿望，标准项目委员会SPC征求和收到许多公司和个人的意见；查阅了所有有关国内和国外标准；投入了无数时间讨论本协议的每一个元素的pros和cons。
标准项目委员会SPC评价和选择对特殊协议问题的解决方案提出了许多问题，其中：
本方案符合国际标准化组织ISO的开放系统互连的基本参考模型吗?
本方案将适用到所有设备吗?
本方案简单、有效吗?
本方案对于其他设备、应用以及将来软硬件技术更新会有什么影响?
本方案成本如何?
标准项目委员会SPC经过慎重考虑提出了一个网络协议模型，具有以下主要特点：
（1）所有网络设备（除MS／TP从设备外）那是对等的，但有些对等设备可能具有更大特权和责任性。
（2）每一个网络设备被定为可网络访问的已命名的称为“对象”的实体集合模型。
每一个对象通过一组属性或“特性”赋予特征。
当本标准规定可广泛应用的对象类型和特性时，实现者可自由创建附加对象类型。
（3）通信是通过读写具体对象的特性和通过执行相互可接受的其他协议“服务”来实现的。
当本协议规定一整套服务时，同时为实现者创建附加服务提供了机制。
（4）特殊设备的完善性根据特殊设备执行具体服务要求或者理解具体对象类型的本质的能力，反映成设备的“一致性类”。
每一类规定了最小的服务对象和设备在具体类中为了证实属籍而必须支持的特性。
（5）本标准遵守ISO“七层开放系统互联”通信结构的基本原理，因此，相同信息可以使用各种不同的网络访问方法和物理媒体进行交换，这表明BACnet网络可以配置以满足速度范围和成本变化的要求。
（6）本标准过去是专为供热、通风、空调和冷冻控制设备而制定的，同时还为集成其他楼宇控制系统如照明、安保和消防系统等提供基础。
关系统扩展不在本标准范围内，但过去所作曲种种努力都使得系统的扩展变的十分简单。
本标准中定义的许多对象和服务不需要修改可以被使用，因此，为其他楼宇控制功能需要而定义新对象和新服务是十分简单的事。
总而言之，所有的通信协议都是关于信息交换问题的任意方案的集，并且这些方案随时间和技术更新改变。
BACnet协议也不例外，但它同样是为BACnet协议在楼宇自动化控制领域实现信息时代而已经付出的时间、精力和才干。
1目的
本标准的目的是为HVAC＆R系统和其他楼宇系统中使用的计算机设备定义数据通信服务和数据通信协议，同时还定义抽象的面向对象的计算机设备之间通信信息的表示。
因此，本标准便于数字控制技术在楼宇系统中应用。
2范围
本协议为传送二进制码、模拟量和设备间的字母数字数据提供一整套信息，但不限于
（1）硬件二进制输入和输出值，
（2）硬件模拟输入和输出值，
（3）软件二进制和模拟值，
（4）文本串值，
（5）时间表信息，
（6）告警和事件信息，
（7）文件，
（8）控制逻辑。
本协议定义每一个楼宇自动化控制计算机为一个数据结构集模型，称为“对象”，对象的特性表示硬件、软件和设备操作的各个方面。
这些对象提供一个识别和访问信息的手段，无需详细了解设备的内部设计和配置。
3定义
3．1采用国际标准的下述术语
本标准中使用的下述术语由国际标准或开放系统互连OSI的准标准定义。
这些术语在中标准中引用并提供相应的引用标准。
第25条包括了本标准和本条引用的所有国内和国际标准。
斜体语部分参照本条中定义的术语。
3．1．1抽象语法
采用记法规则的应用层数据或应用协议控制信息的规范，这些规则与用于表示应用层数据或应用协议控制信息的编码技术无关（ISO8822）。
3．1．2应用
一组一个用户的信息处理的要求（ISO8649）。
3．1．3应用实体
与OSI有关的一个应用进程的各个方面（ISO7498）。
3．1．4应用进程
在开放实系统内，为具体应用执行信息处理的元素（ISO7498）。
3．1．5应用协议控制信息
应用实体之间进行交换的信息，使用表示服务来协调应用实体连接的操作（ISO9541）。
3．1．6应用协议数据单元
应用协议中规定的数据单元，它由应用协议控制信息或许和应用用户据组成（ISO9545）。
3．1．7应用服务元素
提供OSI环境能力的应用实体的一部分，使用与之相应的服务（ISO7498）。
3．1．8具体语法
在数据的形式规范中使用的规则的一些方面，这些方面体现了上述数据的特殊表示（ISO7498）。
3．1．9对等实体
在相同层内的实体（ISO7498）。
3．1．1O开放实系统
在与其它实系统通信时，遵守标准要求的实系统（ISO7498）。
3．1．11实系统
一台或多台计算机、相应的软件、外围设备、终端、操作员、物理过程和信息传送手段等的集合，形成了一个执行信息处理或信息传送的自治整体（ISO7498）。
3．1．12（N）服务访问点3
（N）实体向（N+1）实体提供（N）服务的那一点（ISO7498）。
（N）服务数据单元
（N）接口数据量，它的标识从（N）连接的一端到另一端被保存（ISO7498）。
3．1．14服务用户
在一个单开放系统中，通过服务访问点利用一个服务的实体（ISOTR85O9）。
3．1．15服务提供者
向对等服务用户提供服务的那些实体的抽象（ISOTR85O9）。
3．1．16传送语法
在开放系统之间的数据传送中使用的具体语法（ISO7498）。
3．1．17服务源语
服务用户和服务提供者之间抽象的实现独立的交互的表示（ISOTR85O9）。
3．1．18要求源语
在服务用户调用一些进程时的交互的表示（ISOTR85O9）。
3．1．19指示源语
交互的一种表示，在服务提供者
（a）指示服务提供者已主动调用一些进程，
（b）指示在对等服务访问点某进程已被服务用户调用（ISOTR8509）。
3．1．2O响应源语
在服务用户指示它已经完成一些先前由一个指示源语表示的交互所调用的进程中的交互的表示（ISOTR85O9）。
3．1．21证实源语
征服务提供者指示在某一具体服务访问点已经完成先前由请求原语表示的交互在该服务访问点上所调用的进程中的交互的表示（ISOTR85O9）。
3．1．22用户元素
为达到该应用进程的通信目的，使用所需要的应用服务元素的部分应用进程的表示（ISO7498）。
3．2为本标准定义的下述术语
3．1．1访问控制
对网络资源访问进行管理和控制的方法。
3．2．2告警
（1）声、光或声光通告，提醒操作员出现异常情况，需要采取措施。
（2）通过设备或者控制器检测到的一种异常情况，这些设备或者控制器采用专门设计检测异常情况的规则或逻辑。
3．2．3算法改变报告
根据事件登录对象中规定的算法，对告警或者事件进行检测和报告。
见第3．2．27．条原报告。
3．2．4BACnet设备
支持使用BACnet协义的数字通信的任何一个实时或虚拟的设备。
3．2．5BACnet用户
由BACnet用户元素表示的应用进程的一部分。
3．2．6桥
在物理层和数据链路层连接两个或多个段的设备。
这个设备同时还过滤MAC层地址上的信息。
3．2．7广播
以一个单单元发送的一个信息，发送给一个以上的设备。
3
3．2．8状态改变
当一个检测到的或计算的布尔Boolean或离散计算值发生变化时出现的一个事件。
3．2．9值改变
当一个检测到的或计算的模拟量值改变一个预定义的量时出现的一个事件。
3．2．1O客户
为一些具体目的，通过一个服务请求实例而利用另一个设备的一个系统或一个设备。
客户从服务者请求服务。
3．2．11上下文
描述在某具体点的具体通信环境的一组数据或信息。
3．2．12控制器
管理或控制一个系统或一个部件的设备。
3．2．13数据机密性
这一性质使信息不泄露给非授权的个人、实体或进程，不为其所用。
3．2．14数据完整性
这一性质表明数据没有遭受以非授权方式所作的篡改或破坏。
3．2．15数据源鉴别
确认接受到的数据的来源是所求的。
3．2．16直接连接网络
无需通过中间路由器中继信息，可直接从路由器访问的网络。
如果PTP连接当前是主动的并且没有使用中间路由器，PTP连接就是一个直接连接网络。
3．2．17卸载
指的是向远程设备传送一个可执行程序或一个数据库的一具体文件传送。
3．2．18实体
有一个分开的特殊的存在物的某物，有一个由一组特性描述的可标识项。
3．2．19差错检测
用于检查在通信过程中是否存在差错。
3．2．2O差错恢复
用于从检测到的差错中恢复，使信息交换继续。
3．2．21网络连接器
连接两个或多个不同网络的设备，允许网络之间信息交换。
3．2．22全局
指通信互联网上所有设备或者所有节点。
3．2．23全局广播
在BACnet互联网络中，发绘所有网络上的所有设备或者所有节点的信息。
BACnet标准
（2）
3．2．23全局广播
在BACnet互联网络中，发绘所有网络上的所有设备或者所有节点的信息。
3．2．24半路由器
在PTP连接中可以一个伙伴参人的一个设备或一个节点，形成一个主动的PTP连接的两个半路由器伙伴组成一个单路由器。
3．2．25初始化
建立一个已知状态的进程．通常来自电源启动。
初始化可以要求重新建立一个节点的逻辑或物理地址。
3．2．26互联网络
一组由路由器互连的两个或多个网络。
严格地说，在BACnet互联网络中，任何两个节点之间只有一条信息路径。
3．2．27原报告
根据部分对象类型规范定义的算法，对告警或事件进行检测和报告。
不涉及事件登录。
见3．2．3条中算法改变报告。
3．2．28密钥
控制加密和解密操作的一系列符号。
3．2．29本地
指相同网络上的设备。
3．2．3O本地广播
发给相同网络上的所有设备或者所有节点的信息。
3．1．31媒体
物理传送实体。
常用的有：
双绞线、光缆和同轴电缆。
3．1．32媒体访问控制
用来维持次序井提供访问通信媒体的进程。
3．2．33网络
一组由具有相同网址的桥互连的一个或多个段。
3．2．34网络资源
通过一个通信媒体可以被访问的任何一个物理或逻辑实体。
3．2．35节点
连接狂通信媒体上的一个可寻址设备。
3．2．36对象类型
由一组特性定义的特殊的数据分类。
3．2．37操作员鉴别
确认操作设备的操作员是所要求的操作员。
3．2．38对等实体鉴别
确认有关的对等实体是所需的实体。
3．2．39物理段
与BACnet节点连接的一个单连续媒体。
3．2．4O可打印字符
表示一个与设备控制符号相反的可打印符号的字符。
这些字符包括但不限于大、小写字母、标点符号和数学符号。
字符集取决于正在使用的字符集。
可打印字符在ANSIX3．4中是通过在X2O梄7E范围内的单八位位组来表示的。
3．2．41特性
对象类型的具体特征。
3．2．42专有
在BACnet上下文内，本标准中定义了对对象类型、特性、私人传送服务或计数的任何扩展或增加。
3．2．43接收BACnet用户
接收一个指示或一个证实源语的BACnet用户。
3．2．44远程
指不同网络上的设备或节点。
3．2．45远程广播
发给不同网络上所有的设备或节点访问的信息。
3．2．46中继器
在物理层连接两个或多个物理段的设备。
3．2．47请求BACnet用户
在证实服务中担任客户角色的BACnet用户。
3．2．48响应BACnet用户
在证实服务中担任服务者角色的BACnet用户。
3．2．49路由器
在网络层连接两个或多个网络的设备。
3．2．5O安全
为防止信息泄露给末授权个人而使用确保信息交换的任何一种进程。
安全拟防止一些重要的信息泄露给可以访问通信网络的人。
安全完全不同于访问控制，虽然有些安全可以通过限制物理访问网络媒体本身提供。
3．2．51段一个段由一个或多个通过中继器互连的物理段组成。
3．2．52发送BACnet用户
发出一个请求或一个响应服务原语的BACnet用户。
3．2．53服务者
为一些具体目的响应一个服务请求实例的的一个设备或一个系统。
服务者向客户提供服务。
3．2．54同步
允许进程定义和标识信息传送或信息交换中的特定位置的设施．它可以被用来重新设置通信对话到预定义状态。
3．2．55单位时间
需要传送一个带一个起始位和一个单停止位的八位位组的时间长度。
BACnet标准（3）
3．2．56装载
从一个远程设备传送一个可执行程序映射或一个数据库的进程，以这种方式，允许下一次卸载。
本标准中使用的下述缩略语
A应用层（词头）
AE应用实体
ANSI美国国家标准协会
APCI应用协议控制信息
APDU应用层协议数据单元
API应用程序接口
ARCNET连接资源计算机网络
ASE应用服务元素
ANS．1抽象语法标志法1（ISO8824）
B‘’表示引号内使用二进制标志
BAC楼宇自动化控制
C有条件的
C（=）有条件的（参数值在语义上与表中左测服务原语中的值相等）
CNF证实原语
COV值改变
CRC循环冗余校编
D‘’表示单引号内使用十进制标志
DA本地目标MAC层地址
DADR最高目标MAC层地址
DER数据期望应答
DES数据加密标准（FIP46?
）
DIDARCNET目标MAC地址
DLEN1个八位位组长度的最高目标MAC层地址
DNET2个八位位组最高目标网络数
DSAPLLC目标服务访问点（对BACnet的X‘82’
EXEC执行一个服务请求能力
ICI接口控制信息
ILARCNET信息长度域
IND指示原语
IEEE电气和电子工程师协会
INIT启动一个服务请求的能力
ISO国际标准化组织
L数据链路
LAN局域网
LLC逻辑连接控制（ISO88O2?
）
LPCI链路协议控制信息
LPDU链路协议数据单元
LSAP链路服务访问点（对BACnet的X‘82’）
LSDU链路服务数据单元
M必备的
M（=）必备的（参数值在语义上与表中左侧服务原语中的值相等）
MA媒体访问
MAC媒体访问控制
MPCIMAC协议控制信息
MPDUMAC层协议数据单元
MSDUMAC服务数据单元
MS／TP主从／令牌通道
N网络层
NP网络优先
NPCI网络协议控制信息
NPDU网络层协议数据单元
NRZ不返回到O
NSAP网络服务访问点
NSDU网络服务数据单元
O指示特性的支持可选择
OSI开放系统互连
P物理层
PACARCNET数据包头八位位组
PCI协议控制信息
PDU协议数据单元
PICS协议实现一致性声明
PK私钥
PPCI物理层协议控制信息
PPDU物理协议数据单元
PSDU物理服务数据单元
PTP点对点
R表示某一特性使用BACnet服务应受到支持井可读
REQ请求原语
RSP响应原语
S选择
S（=）选择（参数值在语义上与表中左侧服务原语中的值相等）
SA本地网络源MAC层地址
SAP服务访问点
SCARCNET系统码
SDU服务数据单元
SIDARCNET源MAC地址
SK对话键
SLEN1个八位位组长度的原源MAC层地址
SNET2个八位位组原源网络数
SPC标准项目委员会
SSAPLLC源服务访问点
TSM交互状态机
U用户可选的
U（=）用户可选的（参数值在语义上与表中左侧服务原语中的值相等）
UART普通异步接收机/发射机
VT虚拟终端
W表示某一特性使用BACnet服务应受到支持并可读写
X‘’表示单引号内使用十六进制标志
XID交换标识符（ISO88O2?
）
BACnet标准（4）
4BACnet协议结构
开放系统互连OSI的基本参考模型（ISO7498）是一个为开发多方计算机通信协议标准提供一个模型。
OSI基本参考模型给出了计算机与计算机通信的总问题并把它划分成七个可管理的子问题，每一个子问题都赋予一个特殊的通信功能，在协议结构中形成一个“层”。
七层按图1所示的层次排列。
某给定层向高层提供服务，它的低层向它提供服务。
每一层可看作一个黑盒子，盒顶和盒底没有已定义的接口。
应用进程连接到OSI应用层．与另一个远程应用进程通信。
两个进程之间进行通信象直接通过应用层的接口相连接。
以类似的方式，协议的每一层依靠它的低层提供通信服务，并且与其它系统上的对应层建立虚拟的对等与对等的通信。
实际连接在物理层。
图1 ISO开放系统互连基本参考模型
从整体看，OSI模型是关于计算机与计算机通信问题，它被设计处理一些有关大型复杂的网络中的计算机与全球网络中的计算机进行通信的问题。
在这种环境中，计算机被远距离隔开，通信信息须通过几个信息中继点，每一个中继点必须作出路由决定或者必须执行一些种类的翻译。
这样就需要复杂的同步和差错恢复系统。
今天，对于大多数搂宇自动化应用来说要实现这样一个协议，成本太高，也不必要。
然而，如果仅仅只考虑OSI模型一些实际需要的功能，那么，OSI模型作为楼宇自动化协义使用仍然是好的。
因此，折叠七层结构。
在折叠式结构中，只包括了几个已选定的OSI模型的层，其它层末用，于是减少了信息长度和通信处理费用。
这样的折叠式结构模型使楼宇楼宇自动化工业可以利用成本低、大规模生产的处理器和已经为过程控制和办公自动化工业开发的局域网络的技术。
使用现有的普遍应用的技术如以太网络Ethernet、ARCNET和LonTalK，可将降低成本，提高性能并开辟系统集成新的途径。
4.1BACnet折叠式结构
BACnet是基于四层折叠式结构的，结构中的四层对应于图2中OSI模型的物理层、数据链路层、网络层和应用层。
应用层和网络层夜BACnet标准中被定义。
BACnet对应于OSI的数据链路层和物理层提供五种选择：
选择l是由ISO88O2?
Type1定义的逻辑连接控制协义，与ISO88O2?
媒体访问控制MAC和物理层协议组合一起。
ISO88O2?
Type1只提供未知的无连接服务，ISO88O2?
是熟知的Ethernet协议的国际标准版本。
选择2是ISO88O2?
Type1协议与ARCNET（ATA／ANSI878．1）组合。
选择3是专为楼宇自动化控制设备设计的MS／TP协议，是BACnet标准的一部分。
MS／TP协议向网络层提供一个、接口，从结构上MS／TP协议像ISO88O2?
Type1协议，控制访问EIA?
85物理层。
选择4是点对点协议，它为硬件或者拨号串行、异步通信提供机制。
选择5是LonTalk协议。
综合这五点选择提供了主从MAC、令牌通道MAC、高速连接MAC、拨号访问、星型总线拓扑和物理媒体的选择，物理媒体有：
双绞线、同轴电缆和光缆等。
有关这五点选择在第七条至第十一条中详细描述。
对BAC网络的一些特点和要求包括协议成本范围运行认真考虑后选定四层折叠式结构。
选定物理层、数据链路层、网络层和应用层这四层包括在BACNnet结构中的原因在本子条中讨论。
对于BAC网络正常运行需要那几层呢?
BAC网络是一个局域网络，即使在一些应用中BAC网络必须与相距很远的楼宇中的设备交换信息。
远距离通信是通过电话网络进行的，通过电话系统进行路由、中继信息以及保证命令传输，也可以考虑BAC以外的网络。
BAC设备是静态的，它们的位置不变，要求它们执行的功能也不变，这是因为一个正在生产的设备今天可能是这种作用，明天可能是不同的作用。
这些是BAC网络其中的特点，可以用来评价OSI模型层的适当性。
物理层提供一个连接设备和传送传输数据的电信号的手段。
很清楚，在BAC协议中物理层是必需的。
数据链路层组织数据成数据框和数据包，控制访问媒体，提供寻址，处理差错恢复和流量控制。
所有这些功能在BAC协议中都是需要的，因此，BAC协议需要数据链路层。
网络层所提供的功能包括把全局地址翻译成本地址，路由信息穿过一个或多个网络，调节网络、排序、流量控制、差错恢复和复用所允许的网络类型和最大信息量，这样就不需要可选择的路径路由算法。
一个网络由一个或者多个由带一个单本地地址空格的中继器或桥连接的物理段组成。
在一个单网络中，大部分网络层的功能都不需要，或者大部分网络层的功能与数据链路层的功能重复。
但对于一些BACnet系统，网络层是需要的，这是在BACnet互联网中两个或多个网络使用不同的MAC层选择的情况。
当这种情况发生时，需要识别本地地址和全局地址并且路由信息到相应网络。
BACnet通过定义包含寻址和控制信息的网络层首地址提供有限的网络层能力。
运输层负责保证信息端对端的传送、分段、徘序控制、流量控制和差错恢复。
大部分运输层的功能与数据链路层的功能相似，虽然它们的服务范围不同。
运输层服务范围是端对端的，而数据链路层的服务范围是点对点的通过一个单网络。
由于BACnet支持多网络配置，协议必须提供运输层的端对端服务，以保证在应用层中通过信息再试和时间超时容量提供端对端信息传送和差错恢复。
对于缓冲器和处理器资源管理要求信息分段和端对端流量控制。
这是因为有大量的信息返回，甚至有大量的单BACnet要求。
这些功能在BACnet应用层提供。
最后，为了正确地重新集合已分段的信息需要排序控制。
徘序控制在分段过程中由BACnet应用层提供。
由于BACnet是基于无连接通信模型，BACnet所需要的服务范围很少，足以在高层实现这些服务，这样可省掉运输层这部分的费用。
对话层是用来建立和管理通信伙伴之间的长对话，对话层的功能包括建立同步检测点并在出现错误情况时重新设置以前的检测点以避免重启动开头的交换。
在BACnet网络中，大部分通信很简短，如读写一个或几个值，通知设备告警或事件或者改变一个设置点等。
偶尔也会发生长交换如安装或拆卸一个设备。
当对话层有帮助时把附加费用强加在交互的头上是不和理的，因为这些交换很简单、不需要。
表示层为通信伙伴协商将被用来通信的传送语法。
传送语法是把应用层上的抽象用户图象数据翻译成系列低层
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