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协议选型实战:BACnet、Modbus和OPC UA怎么选

发布时间:2026-05-22 | 分类:工程实践
协议选型实战:BACnet、Modbus和OPC UA怎么选

BACnet

BACnet是楼宇自动化和控制网络用的通信协议,标准号是ANSI/ASHRAE 135和ISO 16484-5。

这玩意儿就是让楼宇里的各种自动化设备能互相说话——比如暖通空调(HVAC,就是供暖、通风、空调)、灯光控制、门禁、消防报警这些系统。不管这些设备是干啥的,BACnet都能让它们交换信息。

发展史

BACnet协议是1987年6月在田纳西州纳什维尔开始搞的,那时候叫SPC 135P委员会,全称是“EMCS消息协议”。这帮人分了好几个工作组,各管一摊,最后搞出了这个标准。最早的工作组有三个:数据类型和属性工作组、原始数据格式工作组、应用服务工作组。

1995年,BACnet正式成为ANSI/ASHRAE 135标准,一出来就在暖通控制圈子里炸了锅。1996年,Alerton公司就推出了全套BACnet产品,从操作员工作站到小型的VAV(变风量)控制器都有。Automated Logic和Delta Controls也跟着上了。

2003年出了BACnet一致性测试方法,标准号BSR/ASHRAE 135.1。同年BACnet成了国际标准ISO 16484-5:2003,测试方法后来也成了ISO 16484-6:2005。现在BACnet由ASHRAE的常设标准项目委员会135持续维护。

2017年7月12日,BACnet搞了个里程碑——发了第1000个厂商ID。这些ID由ASHRAE分配,全球通用,可以在BACnet官网查到。

委员会那些头头们

康奈尔大学的Mike Newman是第一任主席,干到2000年6月,然后副手Steve Bushby接棒干了四年。这期间标准更新了两版,2001年和2004年,2001年版还加了消防/生命安全系统的支持。

2004年6月,Alerton的Bill Swan(外号“BACnet Bill”)上任,一干就是四年。他任内工作组从几个扩到了11个,开始搞灯光、门禁、能源/建筑集成、无线通信这些新玩意儿。

2006年1月,BACnet制造商协会和北美BACnet兴趣小组合并成了BACnet International。

2008年6月,Automated Logic的Dave Robin接棒,他任内给135-2008标准出了22个增补。2012年6月,Delta Controls的Carl Neilson接棒,任内出了12个增补。2015年6月,西门子的Bernhard Isler接棒,任内出了10个增补。2018年6月,Reliable Controls的Michael Osborne接手。

协议干啥的

BACnet定义了一堆服务,让楼宇设备之间能通信。比如Who-Is、I-Am、Who-Has、I-Have这些是搞设备和对象发现的;Read-Property、Write-Property是搞数据共享的。到ANSI/ASHRAE 135-2020版,BACnet定义了62种对象类型。

数据链路层和物理层支持的可多了:ARCNET、以太网、BACnet/IP、BACnet/IPv6、BACnet/MSTP、RS-232点对点、RS-485多站令牌总线、Zigbee、LonTalk,啥都有。

BACnet对象

62种标准对象,包括:门禁凭证、门禁门、门禁点、门禁权限、门禁用户、门禁区域、累加器、报警登记、模拟输入/输出/值、审计日志、审计报告器、平均器、二进制输入/输出/值、二进制灯光输出、位串值、日历、通道、字符串值、命令、凭证数据输入、日期值、日期模式值、日期时间值、日期时间模式值、设备、电梯组、扶梯、事件登记、事件日志、文件、全局组、组、整数值、大模拟值、生命安全点、生命安全区、升降机、灯光输出、负载控制、回路、多状态输入/输出/值、网络端口、通知类、通知转发器、八位字节串值、正整数值、程序、脉冲转换器、调度、分级、结构化视图、时间值、时间模式值、定时器、趋势日志、多趋势日志。

测试认证

BACnet测试实验室(BTL)由BACnet International搞的,专门测试产品是否符合BACnet标准。主要工作包括:发布BTL实施指南、认证产品、支持测试工作组、维护测试包、审批测试实验室。所有BTL认可的测试机构都得通过ISO 17025认证。

2017年1月,BTL和欧洲的WSPCert合并了,以后测试认证就一个地方搞定。

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Modbus

Modbus是一种现场总线协议,工业计算机联网用的。最早是为PLC(可编程逻辑控制器)设计的,现在成了工业电子设备通信的事实标准,各种总线和网络都能用。

Modbus在工业圈子里很火,因为它是公开的、免版税的。搞工业的人觉得它好使——部署和维护比别的标准简单,对传输数据格式也没啥限制。

Modbus用串口、以太网或者TCP/IP协议栈当传输层。一条线上能挂多个设备,比如一个测温度、一个测湿度,都连同一根线,都跟同一台电脑通信。

Modbus常用来连SCADA(监控与数据采集)系统的上位机和RTU(远程终端单元)。它用的数据类型名字都是从工厂设备控制那儿来的,比如梯级逻辑——单比特物理输出叫线圈,单比特物理输入叫离散输入或触点。

Modbus是1979年由Modicon公司(1997年被施耐德收购)发布的。2004年,他们把权利转给了Modbus组织,这是个用户和供应商的行业协会,专门推广这技术。

协议描述

Modbus支持的标准和总线包括:

为了让Modbus能在各种网络上跑,很多猫和网关都加了自己私有的设计。实现方式可以是线缆,也可以是无线,比如ISM频段、短信(SMS)或者GPRS。

PDU和ADU

Modbus里,发起请求的叫客户端,接收请求并回应的叫服务器。