BACnet là chuẩn mở hay chuẩn đóng độc quyền?

BACnet là chuẩn mở (open standard) do Hiệp hội ASHRAE (Mỹ) phát triển và được công nhận là tiêu chuẩn quốc tế ISO 16484-5. Bất kỳ hãng sản xuất nào cũng có thể tích hợp BACnet vào thiết bị mà không phải trả phí bản quyền.

BACnet IP và BACnet MS/TP khác nhau thế nào?

BACnet IP chạy trên nền cáp mạng Ethernet (RJ45) với tốc độ cao hàng trăm Mbps, còn BACnet MS/TP chạy trên dây xoắn đôi RS485 với tốc độ thấp hơn (thường dùng 38.400 hoặc 76.800 bps). BACnet IP thường dùng cho cấp quản lý và bộ điều khiển trung tâm, còn MS/TP dùng cho thiết bị trường.

Làm sao để biết một thiết bị có hỗ trợ BACnet thật sự hay không?

Mỗi thiết bị BACnet chuẩn bắt buộc phải xuất bản một tài liệu gọi là PICS (Protocol Implementation Conformance Statement) liệt kê các đối tượng và dịch vụ được hỗ trợ. Thiết bị có thể có thêm chứng nhận của BACnet Testing Laboratories (BTL) — bằng chứng mạnh hơn, vì đã qua thử nghiệm độc lập.

Bộ điều khiển BL-SDDC hỗ trợ những chuẩn BACnet nào?

Bộ điều khiển trung tâm BL-SDDC hỗ trợ đồng thời cả BACnet IP để đẩy dữ liệu lên phần mềm Konnek BMS và cổng BACnet MS/TP / Modbus RTU để giao tiếp với các module I/O và thiết bị trường.

BACnet là gì — giải thích chi tiết cho người làm cơ điện và tự động hóa

BACnet (Building Automation and Control networks) là giao thức truyền thông tiêu chuẩn quốc tế (ISO 16484-5) được thiết kế riêng cho các hệ thống tự động hóa và điều khiển tòa nhà. Được phát triển bởi Hiệp hội Kỹ sư Sưởi ấm, Làm lạnh và Điều hòa Không khí Hoa Kỳ (ASHRAE) từ năm 1995, BACnet ra đời để giải quyết bài toán “bất đồng ngôn ngữ” giữa các thiết bị cơ điện đến từ hàng trăm thương hiệu khác nhau.

Bài này viết cho các kỹ sư cơ điện, nhà thầu BMS và các chủ đầu tư muốn hiểu rõ ngôn ngữ chung của ngành BMS, tránh việc mua phải các thiết bị bị khóa giao thức độc quyền.

Vì sao BACnet được dùng rộng rãi trong hệ thống BMS?

Trước khi BACnet ra đời, ngành tự động hóa tòa nhà chìm trong tình trạng độc quyền:

Hãng A dùng giao thức đóng riêng của hãng A.
Hãng B dùng giao thức đóng riêng của hãng B.
Khi chủ đầu tư muốn nối bộ điều khiển Chiller của hãng A vào phần mềm quản lý tòa nhà của hãng B, họ thường phải mua thêm bộ chuyển đổi, hoặc thay thiết bị.

BACnet ra đời đóng vai trò như một “Tiếng Anh giao tiếp chung” cho mọi thiết bị tòa nhà. Khi thiết bị của các hãng khác nhau cùng hỗ trợ BACnet, chúng trao đổi dữ liệu được với nhau trên cùng một mạng — trong phạm vi các đối tượng và dịch vụ mà mỗi thiết bị thực sự hỗ trợ. Chữ “BACnet” trên catalogue chưa đủ; phải xem thiết bị hỗ trợ những gì.

Hai đường truyền BACnet phổ biến nhất trong thực tế

BACnet quy định cách thức đóng gói dữ liệu (Application Layer), còn phía dưới vật lý nó có thể chạy trên nhiều hạ tầng mạng khác nhau. Trong các dự án BMS tại Việt Nam, phần lớn dùng hai loại dưới đây. Ngoài ra còn BACnet/SC — biến thể mới có mã hoá và xác thực, xem bài so sánh BACnet IP và BACnet/SC.

Tiêu chí	BACnet IP	BACnet MS/TP
Môi trường vật lý	Cáp mạng Ethernet (Cat5e/Cat6), đầu nối RJ45	Cáp xoắn đôi chống nhiễu RS485 (1 cặp dây + Shield)
Tốc độ truyền dẫn	Theo mạng Ethernet: 100 Mbps – 1 Gbps	9.600 – 76.800 bps (thường dùng 38.400 hoặc 76.800)
Khoảng cách	100 m mỗi đoạn cáp đồng; xa hơn qua switch hoặc cáp quang	Tới khoảng 1.200 m ở tốc độ thấp; tốc độ càng cao thì càng ngắn
Số thiết bị	Giới hạn bởi thiết kế mạng và năng lực thiết bị, không phải bởi giao thức	Theo tải điện RS485 (thường tính 32 tải đơn vị) và giới hạn nhà sản xuất bộ điều khiển công bố
Vị trí ứng dụng	Tầng quản lý, máy tính Server, bộ điều khiển trung tâm (BL-SDDC)	Tầng thiết bị trường: FanCoil Unit, Chiller, bộ điều khiển DDC tầng

Mô hình đối tượng (Object Model) trong BACnet

Điểm thông minh nhất của BACnet nằm ở cách nó định nghĩa dữ liệu dưới dạng các Đối tượng (Objects). Thay vì lưu trữ dữ liệu thành các con số thô nằm ở địa chỉ bộ nhớ vô danh như Modbus, BACnet biến mỗi điểm dữ liệu thành một Object có tên gọi và thuộc tính rõ ràng.

Một thiết bị BACnet chuẩn sẽ chứa nhiều Object bên trong. Có 6 loại Object cơ bản hay gặp nhất:

Analog Input (AI): Đại diện cho một điểm đo tương tự từ cảm biến (Ví dụ: Nhiệt độ phòng = 24.5 °C).
Analog Output (AO): Đại diện cho một lệnh điều khiển tương tự đầu ra (Ví dụ: Góc mở van nước = 60%).
Binary Input (BI): Đại diện cho một trạng thái đóng/mở 2 giá trị (Ví dụ: Trạng thái quạt = RUN / STOP).
Binary Output (BO): Đại diện cho một lệnh bật/tắt rơ-le (Ví dụ: Lệnh khởi động bơm = ON / OFF).
Multi-state Input/Output (MSI/MSO): Đại diện cho điểm dữ liệu nhiều trạng thái (Ví dụ: Trạng thái công tắc 3 vị trí LOW / MED / HIGH).
Device Object: Chứa thông tin định danh của chính thiết bị đó (ID thiết bị, Tên hãng, Mã Model, Phiên bản firmware).

Nhờ mô hình này, khi phần mềm trung tâm như Konnek BMS kết nối tới một bộ điều khiển BACnet, phần mềm dùng Who-Is / I-Am để tìm thiết bị, rồi đọc danh sách đối tượng của từng thiết bị — nên kỹ sư không phải gõ từng địa chỉ. Tên và đơn vị của từng điểm rõ ràng đến đâu thì tuỳ nhà sản xuất và người lập trình thiết bị.

Sự khác biệt giữa BACnet và Modbus

Rất nhiều người thường đặt câu hỏi: Modbus cũng là chuẩn mở, vậy BACnet khác gì Modbus?

Modbus là giao thức công nghiệp ra đời từ năm 1979. Modbus rất đơn giản, nhẹ, phần cứng rẻ tiền nhưng không có khả năng tự mô tả dữ liệu (Self-describing). Người làm phải có bảng danh sách thanh ghi (Register Map) từ nhà sản xuất mới biết thanh ghi 40001 là nhiệt độ hay áp suất.
BACnet là giao thức chuyên cho toà nhà. Chuẩn có định nghĩa đối tượng và dịch vụ cho danh sách điểm, báo sự kiện và cảnh báo (event notification), lưu xu hướng (Trend Log) và lịch vận hành (Schedule). Thiết bị có những tính năng này hay không thì xem PICS — nhiều cảm biến và thiết bị nhỏ chỉ có các đối tượng đo cơ bản; cảnh báo, xu hướng và lịch khi đó do bộ điều khiển hoặc phần mềm BMS đảm nhận.

Cách tích hợp thiết bị Modbus vào mạng BACnet

Trong thực tế công trình, các thiết bị đếm năng lượng như đồng hồ điện, đồng hồ nước, biến tần thường chỉ có cổng Modbus RTU. Để đưa các dữ liệu Modbus này lên hệ thống phần mềm quản lý BACnet trung tâm, kỹ sư sử dụng thiết bị Gateway chuyển đổi giao thức.

Một gateway Modbus sang BACnet làm hai việc:

Phía dưới: làm Modbus master, đọc dữ liệu từ các đồng hồ Modbus RTU.
Phía trên: ánh xạ từng thanh ghi thành một đối tượng BACnet và xuất ra BACnet IP cho phần mềm BMS đọc.

Việc ánh xạ phải khai báo từng điểm — thanh ghi nào, kiểu dữ liệu, hệ số nhân, đơn vị — nên cần tính công cho bước này. Cách khác là để một bộ điều khiển có cổng RS485 đọc Modbus RTU trực tiếp: BL-SDDC làm Modbus RTU master xuống thiết bị hiện trường và BACnet IP server lên phần mềm Konnek BMS.

Lời khuyên thiết kế hệ thống BMS chuẩn BACnet cho Chủ đầu tư

Yêu cầu tài liệu PICS trong hồ sơ thầu. Bắt buộc các nhà thầu cung cấp bản PICS của thiết bị để kiểm tra khả năng tương thích BACnet thực tế, tránh các quảng cáo mập mờ “có thể kết nối được”.
Ưu tiên hạ tầng BACnet IP cho trục xương sống (Backbone). Kéo mạng cáp LAN tốc độ cao giữa các tủ điều khiển tầng về phòng Server thay vì kéo dây RS485 nối chuyền dài hàng nghìn mét dễ gây sụt áp và nhiễu sóng.
Ưu tiên thiết bị có tài liệu giao tiếp rõ ràng. Thiết bị có PICS đầy đủ, tốt hơn nữa là có chứng nhận BTL, thì việc mở rộng về sau ít rủi ro hơn. Với BL-SDDC, anh chị có thể yêu cầu tài liệu giao tiếp để đối chiếu với phần mềm BMS trước khi chốt.

Để tư vấn giải pháp tích hợp mạng BACnet hoặc kết nối các hệ thống HVAC, Chiller cũ vào chuẩn BACnet hiện đại, xin vui lòng truy cập trang Liên hệ Bảo Linh Tech để trao đổi trực tiếp với các chuyên gia của chúng tôi.