BACnet en una cáscara de nuez

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Artículo sobre protocolos abiertos para la automatización de edificios publicado en el nº 1 del BACnet Spain Journal y escrito por Frank Schubert – Mikel Newmann

Introducción

Con la llegada de la nueva tecnología digital a principios de los ochenta, los dispositivos comenzaron a “hablar” entre sí. Se inventaron numerosos protocolos propios o “lenguajes“, pero todos ellos tenían algo en común: no podían hablar con dispositivos de otros fabricantes. Para conectar el dispositivo A con el B era necesario que un ingeniero de software programase la conexión (una interfaz o puerta de acceso). Además, si se añadía al juego un tercer dispositivo C, el programador tenía que crear dos conexiones más, de A a C y de B a C. La conexión de protocolos patentados era complicada y cara, y eso en caso de ser viable. Algunos fabricantes no revelaban su protocolo a terceros, lo que impedía establecer conexiones con sus aparatos.

En aquella época Michael H. Newman, responsable de gestión de servicios de la Universidad de Cornell, experimentó este problema. Y no fue el único… En Cornell tenían que conectar los dispositivos automáticos del edificio a un sistema común de gestión que acabó convirtiéndose en una pesadilla. Mike recurrió a la ASHRAE (Asociación americana de ingenieros de sistemas de calefacción, refrigeración y aire acondicionado) para informarse sobre qué protocolo aplicar para las especificaciones de su proyecto y qué lenguaje utilizar para comunicar los diferentes dispositivos.

Bacnet-AkademiePor entonces no existía ningún protocolo abierto y neutral, así que era un buen momento para inventar un lenguaje específico para los requisitos de sistemas de inmótica. En enero de 1987 se fundó un nuevo comité en el seno de la ASHRAE con el código de proyecto SSPC-135 (Comité de proyecto estándar permanente) con Mike a la cabeza.

La idea principal de BACnet

El objetivo de BACnet (siglas en inglés de red de Building Automation and Control network, red inmótica y de control) es proporcionar un lenguaje de comunicación neutral, libre, abierto, flexible y extensible. La idea detrás de BACnet, al contrario de lo que había sucedido con otros protocolos, no era volver a inventar la rueda, sino partir de otros estándares abiertos ya existentes.

Los tres componentes fundamentales de BACnet

Al igual que el resto de lenguajes de comunicación técnica, e incluso humana, BACnet consta de tres componentes fundamentales que necesitan encajar entre sí para que la comunicación sea efectiva.

  • Capa (medio): se trata de la conexión física entre los dispositivos. En BACnet se especificaron un total de 7 capas: IP (protocolo de internet), Ethernet, ARCnet, MS/TP (transmisión de tokens entre maestro y esclavo, un protocolo específico de BACnet en EIA-485), PTP (punto a punto, un protocolo específico de BACnet en EIA-232), LonTalk y ZigBee (estándar inalámbrico).
  • Objetos (datos): los datos de los componentes de inmótica son interpretados como objetos formados por elementos (o propiedades), como valores reales, límites, textos descriptivos, unidades, etc. En BACnet se han especificado 51 tipos de objetos a fecha de agosto de 2010 y se espera que se añadan más en el futuro para otras aplicaciones más allá de los sistemas de climatización.
  • Servicios (lenguaje para la trasmisión de datos): en BACnet se han especificado un total de 40 servicios de aplicación para intercambiar información de objetos. Esto incluye la valores de lectura, valores de escritura, COV (cambio de valor), notificaciones de alarmas y funciones del tipo de detección de dispositivos, copias de seguridad y procedimientos de reinicio. Para poder conectar las 7 capas que existen y formar una red BACnet completa en la que se puedan aplicar diferentes medios, se han especificado otros 10 servicios de red para que los routers intercambien su información de enrutamiento.

Aplicaciones / Herramientas de proyección

BACnet no especifica la aplicación en sí, sino que especifica la representación externa de los dispositivos. Esto permite que los fabricantes implementen funciones propias únicas y ofrece a los usuarios una gran variedad de dispositivos para funciones específicas.

Al contrario de lo que ocurre con protocolos como LonTalk o KNX, BACnet no especifica una herramienta de proyección común, lo que supone tanto ventajas como desventajas. Por un lado se necesitan herramientas específicas de los fabricantes y diferentes procesos de ingeniería para los distintos dispositivos, pero, por otro, ofrece también una gran flexibilidad.

El BACnet Interest Group Europe (BIG-EU) ha creado dos formatos de intercambio para trasferir datos entre las partes implicadas en un proyecto. Ambos están disponibles para su descarga en www.big-eu.org:

  • El archivo EDE sirve para intercambiar la base de datos de objetos de un dispositivo para fines de documentación o en aquellas fases del proyecto en las que el dispositivo no está conectado todavía. Contiene la información más importante para la visualización de los datos.
  • El archivo B-PAT sirve para organizar las redes BACnet. Contiene un registro de todos los dispositivos y capas de red que permite obtener una visión general de la instalación de la red BACnet completa.

Aplicación de BACnet/IP en redes informáticas

BACnet, al igual que otros protocolos de red, se adapta sin problemas a cualquier entorno informático estándar. Con la introducción de Annex-J, los dispositivos BACnet pueden comunicarse directamente con las redes informáticas a través del protocolo UDP/IP (el equivalente sin conexión de TCP/IP). Pese a todo, esto normalmente requiere comunicación humana entre los sistemas de inmótica y el departamento de informática, es decir, las personas tienen que hablar entre sí antes de que los componentes técnicos puedan hacerlo por sí mismos.

Conformidad y pruebas

BACnet permite instalar desde pequeños sensores/actuadores hasta controladores DDC de libre programación y estaciones de gestión. Esto significa que ningún dispositivo disfruta de una funcionalidad BACnet total. Como ya se ha mencionado antes, BACnet es más bien una plataforma, por lo que los dispositivos integrados en ella para el intercambio de datos requieren un conjunto secundario común de funciones especificadas en el estándar. La función de cada dispositivo está registrada en un documento PCIS (siglas en inglés de Protocol Implementation Conformance Statement, enunciado de conformidad de realización de protocolo) de cara a la comparación de funciones. Un total de 8 perfiles de dispositivos y 85 BIBBs (módulos de interoperabilidad de BACnet) permiten la generación de especificaciones detalladas de las funciones incluidas en los proyectos.

Los dispositivos de prueba conformes a BACnet nacieron a principios del siglo XXI y desde el 2008 cuentan con la certificación ISO. Actualmente, BACnet International y BIG-EU trabajan en la armonización global de los procedimientos de pruebas y certificación, así como en un proceso de catalogación global.

BACnet International y BIG-EU organizan con cierta regularidad talleres de interoperabilidad, los denominados “Plugfests”, en los que los distribuidores tienen la oportunidad de probar sus dispositivos entre sí en un entorno cerrado.

Organizaciones

Desde su creación, se han fundado numerosas organizaciones y grupos de interés alrededor de BACnet.