智能建筑中BACnet MSTP控制模块研究与实现 - 图文(6)

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 对应的信息，例如，“确认”服务要求接收者接收到消息时立即响应，如图2-4所示。

客户服务器发送请求数据单元接收接收发送发送图2-4客户/服务器模型

请求站点（客户）必须在指定时间内收到来自服务器的接收确认，否则它将重新发送消息。当客户重新发送消息几次后仍然未收到确认，这时就会通知相关的应用程序。 2.1.1.2 网络层

BACnet网络层用于屏蔽不同局域网的差异，实现各局域网络互连和报文路由等功能。数据链路层只处理本地地址，而网络层必须能够全局寻址。例如，在一个MS/TP网络中有254个MS/TP本地链路地址和一个广播地址。第二个MS/TP网络也会有相同数目的潜在地址。如果连接这两个网络，就需要增加一种在整个网络中区分站点的方法。在BACnet中，这是通过使用一个2字节网络号（最大65535个子网络）来实现的。因此，一个BACnet站点由网络号和MAC地址唯一指定。BACnet网络层协议数据单元结构如图2-5所示。

NPDU的第一个字节包括BACnet协议的版本号。接下来的控制域，指明是一个路由消息还是一个BACnet消息（BACnet应用数据）。除了地址外，还需要提供MAC地址的长度，从1个字节（MS/TP）到7个字节（带神经元ID的LonTalk）。

一个从BACnet站点发给路由器的消息包含目的地址。源地址由数据链路层的本地地址确定。路由器之间NPDU传输包括源地址和目的地址，而从一个路由器到BACnet设备的消息只包含源地址。

转发计数（Hop Count）是一个递减计数器的值，为了保证BACnet消息在一个循环中不能无限期的路由。这只发生在如果配置规则允许任意两个BACnet节点间只有一个单独通道。消息每通过路由器一次，转发计数都会

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 减1，如果该值变为0则放弃消息。

版本控制DNETDLENDADRSNETSLENSADR转发次数报文类型生产商IDAPDU1字节1字节2字节1字节可变字节2字节1字节可变字节1字节1字节2字节N字节控制字节表示是否存在NPCI域目的网络地址目的MAC地址长度目的MAC地址源网络地址源MAC地址长度源MAC地址

图2-5 网络层协议数据单元结构

2.1.1.3 数据链路层和物理层

BACnet数据可以在不同类型的网络中传输，BACnet支持的局域网技术如图2-6所示。

成本ARCNETLONTALKMS/TPEthernet性能

图2-6 四种局域网比较图

这些技术在性能、成本和传输介质类别上存在差异。下面通常作为给BAC网络选择合适LAN技术的一个准则：

（1）传输速率 实际的数据吞吐率通常比传输速率要小。这时因为额

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 外信息（寻址、错误检查等）减少了网络数据吞吐率。

（2）响应时间 发送命令和执行动作所花费的时间。对于非确实传输技术如Ethernet，时间是无法预测的，但由于通常很小可以忽略不计。

（3）设备（节点）数目 （4）最大线缆长度 （5）成本

2.1.2 BACnet对象和属性

BACnet设备里的数据通过一系列对象来组织。每一个对象有一个类型和一组属性。每个设备至少有一个设备对象，它代表本身。其他的对象代表设备数据。从实践的角度讲,考虑一个简单的温控器。我们的例子是一个简单设备，它有一个温度传感器允许本地或远程改变设置点,有一个本地远程选择和报告，用于对内部故障正常/异常状态的报告。

设备对象是在发现设备首先被访问的对象，因为它客户端所需要的基本信息。例如，设备对象的属性有是否设备支持COV报告，是否可以读取多个属性值。在整个网络中，BACnet设备对象例号必须唯一。实际上，只要路由器分开网络段，我们可以使用重复的例号。有些专用系统和控制器设备内的每个对象有唯一的名称，这是因为他们使用名称作为内部索引，这种方法不推荐。BACnet通过“可靠性“属性来判断当前值是否有效。BACnet模拟输入对象的属性及属性值简单描述如表2-1所示。

表2-1 模拟输入对象简单示例 属性 对象标示符 对象名称 对象类型 当前值 脱离服务 事件状态 单位

属性值 模拟输入AI[4] 室内温度 模拟输入 23.5 FALSE 正常 ℃

在Modbus中如果想知道现场设备包含什么数据，需要一张数据表。在BACnet中则没有必要，它可以在线进行，并且发现网络中的设备，然后询问设备以便知道包含哪些数据对象以及每个对象支持那些属性和属性的当前值。对于支持读多个属性又不支持分段的设备，我们不能从单个信息中获得有用的信息，这样限制了对象属性的读取。值得注意的是，大多数BACnet

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 客户端不能发现供应商的专用属性。

2.1.3 BACnet服务

服务是一个BACnet设备对另外设备获取信息、下达命令或通知事件发生的方式[47]。每个发送的服务请求和回复的服务确认变成一个从发送方到接收方网络上的消息报文。BACnet设备上的应用程序发起服务请求，并在接收到时进行处理。应用程序是执行设备操作的实际软件，对于操作者工作站，该软件可能维护几个传感器输入的显示，以便操作者能够周期性的发送服务请求给目标设备适当的对象，以获取收入的最新值。对于被监控的设备，服务请求在它的应用程序中处理，并返回包含请求的数据应答。服务请求和服务应答如图2-7所示。

BACnet设备请求应答对象对象对象请求应答服务请求读属性服务应答数据网络

图2-7 服务请求与应答

BACnet定义了32个服务，并把它们分成五类。这些服务类别是报警和事件、文件访问、对象访问、远程设备管理和虚拟终端服务。对于每个确认服务（期待带数据的答复），BACnet设备有能力发起服务请求，或有能力处理和响应一个接收到的该类型请求，或者两个都可以。对于每个非确认服务（不期待答复），BACnet设备有能力发起服务请求，或处理一个接收到的该类型请求，或者两者都可以。BACnet设备不需要执行每一个单独服务。仅有读属性服务是所有BACnet设备都必须能够处理的。根据设备的功能和复杂度，可以启动或执行额外的服务。

对象访问服务允许设备读写属性, 建立和删除对象,、操作数据列表、搜索Object的细节和属性。 设备管理服务让设备能够被远程控制，例如要求设备重新启动或要求同层设备标识自己。 报警和事件服务允许设备进行报警，状态改变，等其它特别条件的通讯；例如一个传感器度数超出了正常范围，或返回到正常操作，或发生了一个值改变（COV）。文件传输服务允许设备发送或接收封装在一定大小表格中的信息。例如，历史趋势数据，下载控制器程序。虚拟终端服务允许一个操作者通过一个在远程设备上执行的应用程序建立一个双向的基于文本连接。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 2.2 MS/TP协议

2.2.1 MS/TP协议概述

BACnet MS/TP通常用于把现场设备连接到控制器、路由器和控制应用程序。它使用RS485作为物理层，能够在单个网络中支持多达128设备，物理长度可达4000ft，速度达到115K波特。还可以使用中继器增加长度范围。相应地，Ethernet允许在单段无中继分段网络中传递100米（330ft）。

通用波特率是19200，38400和76800所有设备必须运行在相同的波特率上。越来越多的设备能够自动识别波特率并且自我配置。很多微处理器的UARTS不能准确产生76800波特信号。使用这些微处理器的设备可以说支持76800波特，但有问题时可能会减低网络功能。 …… 此处隐藏：2307字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……