bacnet y lonworks

Protocolos de comunicaciones
para la automatización de edificios:
BACNET Y LONWORKS
Jaume Garcia
ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN
• Introducción sobre protocolos de comunicaciones
• Necesidades específicas en la automatización de
edificios
• Introducción al sistema LONWORKS
• Introducción al sistema BACNET
• Diferencias entre LONWORKS y BACNET
• Estudio de las posibilidades de implementación
• Reflexiones finales. Conclusiones
2
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Ejemplos de sistemas a comunicar:
• Comunicación interna en equipo modular / flexible
Modulo A/D inteligente
Adquisición de datos
Módulo E/S
CPU
Principal
Registro
configurable
Display
Comunicaciones
externas
Web Server, GPS, SD
Comunicación centralizada
Comunicación distribuida
3
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Problemas
• Módulos independientes con microprocesador (inteligentes):
• Informació
Información necesaria:
•
•
•
•
¿Dónde está
están las variables?
¿Cuá
Cuáles y cuá
cuántas?
¿Unidad, resolució
resolución, tipo de variable (int16, array, fichero etc) ?
¿Identificació
Identificación de mó
módulo?. ¿Velocidad de comunicació
comunicación?
• Prioridad sobre el bus de comunicaciones
• ¿Quié
Quién habla y hasta cuá
cuándo?
• Actualizació
Actualización de firmware en caso de:
•
•
•
•
Nuevo mó
módulo
Actualizació
Actualización de uno de los mó
módulos
Nuevas variables
Cambio de direcció
dirección de alguna de las variables
• Visión externa del equipo
• MultiMulti-equipos con diferentes mapas de variables
• Informació
Información de todas las variables mediante documentació
documentación de usuario4
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Equipo ideal
• Añadir nuevo módulo
• Actualizar un módulo
Mínimos cambios
en el resto de módulos
• Visión externa
• Un único equipo
• Facilidad de configuració
configuración Æ P&P
• Identificació
Identificación sencilla de variables
• El equipo te informa de cuales tiene
5
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Ejemplos de sistemas a comunicar:
• Comunicación externa en equipos
Equipos de medida
Equipos
registradores
Control de acceso,
Cámaras de seguridad Iluminación
SCADA’s
Sistemas de aire
acondicionado
y calefacción
Web Server,
Internet
Control de incendios
Control de cargas
Control de persianas
6
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Problemas
• Equipos independientes inteligentes:
• Informació
Información necesaria sobre las variables.
variables.
• Prioridad
• Actualizació
Actualización de firmware
• Visión externa del sistema
• MultiMulti-equipos con diferentes mapas de variables
• Informació
Información de todas las variables mediante documentació
documentación de
usuario
• Protocolos cerrados
• Sistema ideal
• Añadir o actualizar nuevo equipo sin cambios en el resto de
equipos
• Visión externa del sistema (por ejemplo desde Internet)
• Un único sistema. Repetibilidad
• Facilidad de configuració
configuración
• Identificació
Identificación sencilla de variables
• Protocolos abiertos
7
INTRODUCCIÓN SOBRE PROTOCOLOS DE
COMUNICACIONES
• Protocolo de comunicaciones básico:
• Trama
•
•
•
•
•
Identificador de destinatario
Identificador de funció
función (lectura, escritura, llamada a funció
función, etc.)
Direcció
Dirección o identificador de variables
Datos, configuració
configuración, definició
definición de una acció
acción a realizar
Otros:
• CRC’
CRC’s. Identificador de remitente, prioridad, tipo de seguridad en el
el
enví
envío (acknowledge,
(acknowledge, reenví
reenvío, etc.). Longitud de la trama enviada.
• Tipo de Información
• Variables individuales
• Arrays de variables. Ficheros
• Tipo de comunicación
• Punto a punto
• Broadcast
8
NECESIDADES ESPECIFICAS EN LA
AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS
• El sistema de comunicaciones en un edificio
debe permitir:
• Flexibilidad y modularidad
• Integración sencilla de nuevos equipos Æ Ampliable
• Sistemas multimarca
• Substituir un equipo por otro de otra marca sin realizar
cambios. Misma visión externa de equipos similares.
• Buses de campo diferentes
• Tener conocimientos mínimos por parte del
integrador y del usuario final. Interfície de usuario
sencilla.
• Fácil evaluación e identificación de problemas
• Integración económica en instalaciones existentes
9
NECESIDADES ESPECIFICAS EN LA
AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS
• Eficiencia energética y optimización de recursos
10
NECESIDADES ESPECIFICAS EN LA
AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS
11
NECESIDADES ESPECIFICAS EN LA
AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS
12
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
100 Millones
de Nodos
21 Afiliados
y Oficinas
LONMARK
>4,000 Desarrolladores
OEM
Cientos de Integradores
de Sistemas
Cualificados
700 Productos
Certificados
LONMARK
Adoptado por
Arquitectos,
Ingenieros,
Prescriptores
300,000
Sistemas
Instalados
600 > Miembros
LONMARK
Miles
de Productos
en todo el Mundo
13
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
14
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
15
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
16
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
17
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
Especificado mediante normativas internacionales Æ Abierto
18
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
• Conceptos básicos
• LON Æ Local Operating Network
• LAN Æ Información larga y complicada
• Prima la velocidad de transmisión
• LON ÆInformación breve y concisa (órdenes, mensajes de
estado y control, alarmas, etc.).
• Prima la verificación y la correcta transmisión de la señal.
• Especificación del protocolo Æ LonTalk
• Es un está
estándar Mundial Æ ISO/IEC 14908, ANSI/CEAANSI/CEA-709
• Productos y aplicaciones con LonTalk Æ LONWORKS
• Institución internacional Æ LonMark
• Certificació
Certificación
• Empresa desarrolladora Æ Echelon
• Necesidad de comprarle un micro especifico Æ Neuron chip
19
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
• SNVTs
• “Standard Network-Variable Types”:
• Tipos de Datos para intercambio de información
• SCPTs
• “Standard Configuration-Property Types”:
• Tipos de datos para fijar parámetros de un dispositivo
• Agrupación de variables por funcionalidad o tipo de
equipo
• Functional Profiles (Perfiles funcionales)
20
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
21
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
Pulsador
Luz
nvoSwitch
nviLampValue
Binding
Conexión
Nodo
Pulsador
Nodo
Luz
22
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
Controlador Persiana
Variables
de red
obligatorias
nviLocalControl
SNVT_setting
nviGroupControl
SNVT_setting
Variables
De Red
Opcionales
nvoSblndSetting
SNVT_setting
nvoSblndStates
SNVT_sblnd_state
Propiedades de Configuración
Mandatory:
Optional:
Un equipo puede
incorporar varios perfiles
Send Heartbeat
Receive Heartbeat
Input Priority
Weather Sensor Fail Default
Window Sensor Fail Default
Location Label
Object Major Version
Object Minor Version
23
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
TIPO DE CANAL MEDIO
VELOCIDAD
MÁXIMA DISTANCIA
TP/FT-10
Par trenzado
Topología Libre o Bus
78 kbps
500 metros Topología Libre
2700 metros Topología Bus
TP/LP-10
Par trenzado Link Power
(Telealimentado) Topología
Libre o Bus
78 kbps
500 metros Topología Libre
2200 metros Topología Bus
TP/XF-1250
Par Trenzado
(Aislado por Transformador)
1.25 Mbps
130 metros
TP/XF-78
Par trenzado
(Aislado por Transformador)
78 kbps
1400 metros
PL-20
Línea Potencia
5.4 kbps Banda C
3.6 kbps Banda A
Depende del entorno
IP-10
LONWORKS Sobre IP
10 Mbps
100 Mbps
Determinado por la red IP
FO-20
Fibra óptica
1.25 Mbps
30 kilómetros
RF-10
RF-100
RF (49 MHz)
RF (433 - 472 MHz)
4.88 kbps
~ 2 kilómetros (Depende del
entorno y potencia del
transceptor)
IR
Infrarrojos
78.1 kbps
10 - 30 metros
24
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA
LONWORKS
• Típico ejemplo del uso del Lonworks
25
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
• Típico ejemplo del uso del Lonworks
26
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
• Típico ejemplo del uso del Lonworks
27
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
28
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
29
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
30
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
31
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
32
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA LONWORKS
• Redes de control descentralizado
• Procesado de la información
• Toma de decisiones
• Comunicación punto a punto y punto a multipunto entre
equipos sencillos
• Fácil instalación de equipos en una red existente
• No es necesario PC ni SCADA
• Necesidades del integrador:
• Archivo de interfície externa Æ *.xif
• Archivos de definición de perfiles funcionales
33
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
34
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
• Áreas de interoperabilidad BACnet:
• Data Sharing DS
• Intercambio de datos
• Alarm and Event Management AE
• Distribución de notificaciones y Ack. de alarmas
• Scheduling SCHED
• Acciones que dependen de horarios y calendarios
• Trending T
• Registro de variables y eventos
• Devive and Network Management DM, NM, VT
35
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
36
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
37
38
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
39
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
40
41
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
42
43
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
44
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
45
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
46
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
47
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
48
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
49
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
50
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
51
PICS Æ Protocol Implementation Conformance Statement
52
PICS Æ Protocol Implementation Conformance Statement
53
PICS Æ Protocol Implementation Conformance Statement
54
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
55
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA BACNET
56
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Open Systems Interconnect- Modelo OSI
Utiliza 4 capas:
Physical
Data link
Network
Application
Utiliza 6 capas:
Physical
Data link
Network
Transport
Session
Presentation
57
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Organizaciones / estándards / Groupos de soporte
ASHRAE
ANSI/ASHRAE Standard 135-1995
ISO/DIS 16484-6
ISO/TC205
BMA-BACnet Manufacturers Assoc.
BTL-BACnet Testing Laboratories
BACnet Interest Groups-BIG-NA,
BIG-EU, BIG-AA
Echelon
Neuron Chip
LonWorks transceivers
LonMark Association
58
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Protocolos soportados
MS/TP (RS485)
PTP (RS232)
ARCnet
Ethernet
BACnet IP-TCP/IP
LonTalk
LonTalk-Proprietario
59
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Medio de comunicaciones
Par trenzado
Power line PLC
Radio Frecuencia
Cable coaxial
Fibra óptica
60
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Velocidad de transmisión
Varia en función del protocolo:
MS/TP- 78kbps
PTP-78 kbps
LonTalk (see below)
Ethernet- hasta +1000 Mbps
ARCnet- 2.5 Mbps
Twisted pair- hasta 1.25 Mbps
FTT twisted pair- 78 kbps
Link power twisted pair-78 kbps
61
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
Hardware
Depende de cada fabricante
Neuron Chip
Conectividad
Orientada a objetos
con muchas propiedades estádar
Hay que hacer un binding
para cada SNVTs
62
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y BACNET
• ¿Porqué LonWorks?
• Sistemas orientados a
equipos finales
• ¿Porqué BACnet?
• Orientado a
controladores / SCADA’s
• Redes pequeñas
• Redes grandes
• Sistemas sencillos
• Sistemas comlejos
• Mínimos planes de
expansión
• Expansión futura
• Información concisa
• Nedesidad de mover
grandes cantidades de
información
63
64
ESTUDIO DE LAS POSIBILIDADES DE
IMPLEMENTACIÓN
• Ejemplo práctico:
¿cómo implementar un protocolo de
comunicaciones?
• Especificaciones:
• Nuevo protocolo Æ BACnet
• En equipos existentes de una misma empresa
• Con comunicaciones MODBUS
• Bus de campo Æ RS485
• Dos posibilidades de implementación: RS485 y
Ethernet
65
66
DIFERENCIAS ENTRE LONWORKS Y
BACNET
67
REFLEXIONES FINALES
• La domótica y la automatización de edificios requieren:
• Protocolos de comunicaciones abiertos y gratuitos
• Sistemas multi-marca y multi-protocolo
• Facilidad de uso, flexibilidad y robustez
• LONWORKS y BACnet, junto con KNX y otros, se abren
camino
• La implementación de sistemas integrales de automatización de
edificios aumenta exponencialmente
•
•
•
•
Sinónimo de calidad
Eficiencia energética
Optimización de recursos
Control del sistema
• Para equipos finales y redes sencillas Æ LONWORKS
• Para sistemas completos a todos los niveles Æ BACnet
• Es normal el uso de LONWORKS (TP) + BACNET (Ethernet)
68
Turno de preguntas
69