BC/NW 2015 № 1 (26) 7:6

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОТОКОЛА BACNET ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СЕТИ АСУ ЗДАНИЯ

Холдоенко Д.М., Иванов А.В.

         Актуальность работы обусловлена внедрением средств микропроцессорной техники в АСУЗ. В состав АСУЗ входит диспетчерский ПК, который связан по локальной сети с устройствами сбора данных и управления.

         Для обеспечения функционирования локальной сети могут быть использованы такие протоколы как Konnex, LonWorks или BACnet. Каждый из этих протоколов обладает своими преимуществами и недостатками.

Рис.1. Эмблема протокола Konnex.

Протокол Konnex:

+Поддерживает несколько различных способов передачи информации.

+Прост в программной реализации.

-Часто необходимы дополнительные шлюзы.

-Слабо регламентируется разнообразие устройств в сети.

Рис.2. Эмблема протокола LonWorks.

Протокол LonWorks:

+Не зависит от среды передачи;

+Нет разделения на ведущих и ведомых устройств;

-Встроенное ПО, жёсткая программная привязка;

-Микросхема Neuron Chip, жёсткая аппаратная привязка;

- Свой язык программирования.

Рис.3. Эмблема протокола BACnet.

Протокол BACnet:

+Каждое устройство описывается набором объектов;

+Определены классы задач и соответствующие им сервисы;

+Подробно регламентируется разнообразие устройств сети;

+Сокращённая модель OSI;

+Протокол аппаратно и программно независим;

-Сложность описания устройств.

Проанализировав преимущества и недостатки различных протоколов, предпочтение было дано протоколу BACnet. Вследствие чего, целью работы является демонстрация возможностей сети АСУЗ с использованием этого  протокола.

Рис. 4. Структурная схема АСУЗ на основе разработки фирмы DeltaControls.

В работе рассматривается сеть АСУЗ, построенная на основании разработок фирмы  DeltaContras. Эта сеть иерархична и состоит из 4х уровней: территориальный уровень, здание, помещение и отдельное устройство.

Рис. 5. Структура соединений устройств в локальной сети АСУЗ.

В состав рассматриваемой сети входят: управляющий компьютер, системный контроллер и МПС. Объектом служит датчик температуры.

В качестве аппаратных средств используется микроконтроллер фирмы SiLabs, который имеет ряд таких преимуществ как:

· встроенный отладчик;

· 64K Flash памяти;

· 10р АЦП;

· поддерживает протоколы USB/UART/SPI/SMBus;

· имеет 5 8-битных портов ввода/вывода;

· а также 4 таймера/счётчика.

Программные средства разработаны на языке Си для передачи кадров в сети по протоколу MSTP, который в свою очередь является подпротоколом BACnet.

Рис. 6. Схема модели СМО в программе моделирования AnyLogic.

Также разработана модель Системы Массового Обслуживания в программе моделирования AnyLogic.

Результаты этого моделирования позволяют наглядно показать, на какие параметры стоит обратить внимание при построении подобной сети по протоколу BACnet.

Рис.7. График распределения размера MSTP кадра.

На рис. 7 отображено вероятностное распределение размера кадра, свойственное MSTP для данной сети.

         Далее приведены графики, построенные по результатам моделирования.

Рис. 8. Зависимость λmax(N) от скорости передачи.

На рис. 8 указана зависимость максимальной интенсивности запросов от числа пользователей/устройств при разных скоростях передачи. Учитывая, что максимальный процент потерь не должен превышать 5%.

Рис. 9. Зависимость λmax(N) от % допустимой потери.

Но в данной модели пороговый процент потерь не столь существенен, т.к. отклонение графиков, показанное на рис.9 в диапазоне 5-15% минимально.

Рис. 10. Зависимость λmax(MPS_delay) от скорости передачи.

На рис. 10 указана зависимость максимальной интенсивности от среднего времени обработки кадра управляющим МПС.

Длительность обработки значительно влияет на общее время лишь при высокой скорости передачи.

Рис. 11. Зависимость λmax(size) от скорости передачи.

На рис. 11 показана зависимость максимальной интенсивности запросов от размера кадра MSTP.

В качестве заключения можно сказать, что дальнейшая работа будет заключаться в продолжение исследования протокола на реальных объектах, а также проверка адекватности построенной модели.

Литература

1. ANSI/ASHRAE Standard 135-2001. STANDARD BACnet — A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks.

2. Документация к Cubieboard.

http://docs.cubieboard.org/resources

3. Описание микроконтроллера C8051F34x.

www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/C8051F34x.pdf