BACnet — Lernseite & Mini-Test

Was ist BACnet?

Building Automation and Control networks — ein offenes Netzwerkprotokoll, das Geräte verschiedener Hersteller im Gebäude kommunizieren lässt (Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Sonnenschutz). Es definiert Struktur und Format der ausgetauschten Daten.

Eckdaten

Herausgeber: ASHRAE
Norm: international ISO 16484-5
offen & herstellerübergreifend — der zentrale Vorteil
1995 erste Version, seither stark erweitert

Die 3 Säulen — der rote Faden

Objekte (objects) → was wird dargestellt
Dienste (services) → was tun (lesen/schreiben/suchen)
Transportwege (Netzwerkoptionen) → wie hin

EselsbrückeObjekt = Substantiv (was) · Dienst = Verb (was tun) · Transportweg = Briefumschlag (wie hin).

Die GA-Pyramide — wo BACnet sitzt

Gebäudeautomation ist in Ebenen gegliedert. Du musst wissen, welches Protokoll wo typisch ist. BACnet ist auf Management- und Automationsebene der De-facto-Standard.

Fig. 1 — GA-Pyramide: BACnet als Backbone, Feldbusse darunter

Die 3 Einsatzgebiete von BACnet

Übermittlung untergeordneter Systeme an die Leitebene
Kommunikation zwischen Automationsstationen
(als Feldbus) — in Klammern, weil hier andere Busse oft besser passen

KNX vs. BACnet — FaustregelKNX = dezentral, langsam (TP1 ≈ 9600 bit/s), perfekt auf Raumebene. BACnet = schnell, IP-fähig, Backbone. In der Praxis hybrid: KNX im Raum, BACnet darüber. LON/LonMark gilt heute als obsolet.

Netzwerkoptionen & OSI-Bezug

«Netzwerkoption» (EN: Data Link Layer Options) = das Übertragungsmedium / der Protokollstapel. Jede Option = ein eigener Stapel. Heute relevant: BACnet/IP, BACnet/SC, MS/TP.

Option	Status	Stärken	Schwächen
BACnet/IP	aktuell	nutzt IT-Infrastruktur, schnell, routingfähig, weit verbreitet	IT-Know-how nötig, keine Verschlüsselung
BACnet/SC	neu	TLS-verschlüsselt, cloud-/firewall-tauglich, zukunftssicher	komplexer, Zertifikate, noch wenig verbreitet
MS/TP	aktuell	günstig, robust (RS-485), ideal Feldebene	langsam, wenig Teilnehmer, Fehlersuche
Ethernet	veraltet	direkt, wenig Overhead	nicht routingfähig, kaum unterstützt
ARCnet	veraltet	robust (Altanlagen)	veraltet, kaum verfügbar
PTP	veraltet	simple serielle Verbindung	sehr langsam, veraltet
over LonTalk	veraltet	Integration in LonWorks	veraltet

Bezug zum ISO/OSI-Schichtenmodell

BACnet nutzt nur 4 Schichten (ein «kollabiertes» Modell). Wichtig: BACnet/IP kann geroutet werden (über Subnetze), Ethernet ist auf 1 Subnetz beschränkt.

OSI-Schicht	BACnet/IP	MS/TP	PTP
7 · Anwendung	BACnet Application Layer	←	←
4 · Transport	UDP	–	–
3 · Vermittlung	IP + Network Layer (Router)	Network Layer
2 · Sicherung	IEEE 802.2 LLC (Switch)	MS/TP	PTP
1 · Bitübertragung	IEEE 802.3 Ethernet	RS-485	RS-232

BACnet/IP vs. BACnet/SC

Eigenschaft	BACnet/IP	BACnet/SC
Transport	UDP/IP	TCP + TLS + WebSockets
Broadcasts	Ja	Nein
BBMD nötig?	oft ja	Nein
Gerätesuche	Who-Is / I-Am (Broadcast)	Hub-/Node
Sicherheit	keine Verschlüsselung	TLS-verschlüsselt
Cloud/WAN	eingeschränkt	dafür entwickelt
Verbreitung	sehr verbreitet	im Kommen

Zero Trust (BACnet/SC)Authentifizierung: nur Teilnehmer mit Zertifikat zugelassen. Verschlüsselung: Daten nur mit Schlüssel lesbar. → niemandem wird grundsätzlich vertraut.

BBMD — Broadcasts über Subnetze

Problem: BACnet/IP nutzt Broadcasts (Who-Is/I-Am, Gerätesuche). Aber IP-Router leiten normale Broadcasts nicht über Subnetzgrenzen. Lösung: Das BBMD (BACnet Broadcast Management Device) tunnelt Broadcasts gezielt zwischen Subnetzen.

Fig. 2 — BBMD pro Subnetz, Tunnel über den Router

MerkeBACnet/SC braucht weder Broadcasts noch BBMDs — stattdessen dauerhafte TCP/TLS-Verbindungen über einen BACnet/SC-Hub. Genau deshalb ist SC firewall- und cloudtauglich.

Objekte & Properties

In BACnet wird jede Information als Objekt dargestellt — ein einzelner Datenpunkt oder eine Verknüpfung mehrerer. Objekte werden konfiguriert, nicht programmiert.

Fig. 3 — Objekt = Properties; Abfrage über das Netzwerk via Dienst

Property-Klassen

Jede Property hat einen Pflichtgrad und Zugriff:

Property	Pflicht	Zugriff	Datentyp
Object_Identifier	required	read-only	BACnetObjectIdentifier
Object_Name	required	read-only	CharacterString
Object_Type	required	read-only	BACnetObjectType
Present_Value	required	writable	REAL
Description	optional	read-only	CharacterString
Out_of_Service	required	read-only	BOOLEAN
Units	required	read-only	BACnetEngineeringUnits

Standard-Properties: 123 (1995) → 351 (Rev. 12, 2010).

Prüfungsfalle — Out_of_Service vs. ReliabilityOut_of_Service = Objekt bewusst vom realen I/O trennen und Wert manuell überschreiben (Bediener-Entscheidung). Reliability = automatische Qualitätsmeldung des Geräts (z.B. No_Fault_Detected / Sensorbruch).

AI vs. AV (YABE-Übung)Raumtemperatur = Analog Input (AI) — physikalischer Eingang, Present_Value nur lesbar. Sollwert = Analog Value (AV) — interner Wert, Present_Value beschreibbar.

Sonderfall: Device-Objekt

Genau 1 Device-Objekt pro Gerät (die «Visitenkarte»).
Instanznummer = 22-Bit-Wert, netzwerkweit einzigartig.
Mehr als eins nur bei Routern (mehrere Netzwerke).
Enthält u.a. Object_List, Protocol_Services_Supported, Vendor_Name.

Dienste (services)

Dienste = die «Anstandsregeln» für den Austausch zwischen Knoten. 5 Kategorien:

Kategorie	Aufgabe	Beispiele
Objekt-Zugriff	Daten lesen/schreiben, Objekte verwalten	ReadProperty, WriteProperty, ReadRange
Device-Management	Knoten fern bedienen/finden	Who-Is/I-Am, ReinitializeDevice, TimeSync
Alarm & Ereignis	Alarme, Ereignisse, Quittierung	SubscribeCOV, EventNotification, AckAlarm
Datei-Zugriff	Massenübertragung (Trends, Backups)	AtomicReadFile, AtomicWriteFile
Virtual Terminal	interaktiver SW-Zugriff	irrelevant (keine Impl.)

Fig. 4 — ReadProperty: Anfrage → Antwort mit Transaktions-ID

Schlüsseldienste

ReadProperty / WriteProperty — lesen / schreiben
Who-Is / I-Am — Gerätesuche (Broadcast!)
Who-Has / I-Have — Suche nach Objekt
WriteProperty → SimpleAck — Bestätigung Erfolg/Misserfolg

COV = Change of Value

SubscribeCOV — «melde mir jede Änderung > X»
COVNotification — die Rückmeldung bei Änderung
→ effizienter als ständiges Pollen

So baust du ein System auf

Eine typische, prüfungstaugliche Architektur kombiniert die Ebenen: Management oben, BACnet/IP als Backbone, MS/TP & Feldbusse unten. Genau so denkst du eine Liegenschaft durch.

Fig. 5 — Referenz-Topologie: Management → BACnet/IP-Backbone → Automation → Feld

Denkschema fürs ProjektFrag dich pro Funktion: Welche Ebene? Wie viele Datenpunkte? Regelungstiefe? Herstellerübergreifend? Daraus folgt das Protokoll. Raum & Komfort → KNX. Regelung & Anlagen → DDC/BACnet. Zusammenführung & Bedienung → BACnet/IP (oder /SC bei Fernzugriff).