BACnet – Building Automation and Control Networks

Abkürzung: BACnet

BACnet ist ein Kommunikationsprotokoll für die Gebäudeautomation. Es verbindet Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Verschattung, Zutritt und Brandmeldung über eine gemeinsame Sprache und wird vor allem in Zweckbauten eingesetzt — Bürogebäuden, Krankenhäusern, Flughäfen, Rechenzentren.

Entwickelt wurde es ab 1987 von der ASHRAE, dem amerikanischen Verband für Heizungs-, Kälte- und Klimatechnik. 1995 erschien die erste Fassung als ANSI-Standard, 2003 folgte die internationale Normung als ISO 16484-5. Die Norm wird seitdem laufend fortgeschrieben.

Der Anlass für die Entwicklung war ein Zustand, der die Branche bis dahin prägte: Jeder Hersteller sprach sein eigenes Protokoll, und wer eine Anlage erweiterte, war an den ursprünglichen Lieferanten gebunden.

Objekte statt Register

Der zentrale Unterschied zu Modbus liegt darin, dass BACnet seine Daten selbst beschreibt.

Modbus liefert eine Zahl aus einem Register — was sie bedeutet und in welcher Einheit sie steht, weiß nur die Dokumentation. BACnet liefert stattdessen ein Objekt mit benannten Eigenschaften: einen Namen, einen aktuellen Wert, eine Einheit, einen Zustand, Grenzwerte.

Ein Temperaturfühler erscheint damit nicht als „Register 40017", sondern als Objekt vom Typ Analog Input mit dem Namen „Vorlauf Heizkreis 2", dem Wert 54,3 und der Einheit Grad Celsius. Ein Leitsystem kann ein unbekanntes Gerät abfragen und erfährt von selbst, was es anbietet.

Die Norm definiert über fünfzig Objekttypen. Die wichtigsten sind:

Auf diese Objekte wirken Dienste: Werte lesen und schreiben, Alarme melden und quittieren, Zeitprogramme übertragen, Geräte im Netz suchen.

Prioritäten beim Schreiben

Eine Eigenheit, die BACnet von den meisten Feldbusprotokollen unterscheidet: Schreibbare Objekte haben nicht einen Wert, sondern ein Feld von sechzehn Prioritätsstufen.

Mehrere Quellen dürfen gleichzeitig auf dasselbe Objekt schreiben — das Zeitprogramm auf einer niedrigen Stufe, eine Bedienhandlung auf einer höheren, eine Sicherheitsfunktion ganz oben. Wirksam wird immer der Eintrag der höchsten belegten Stufe. Gibt eine Quelle ihren Eintrag frei, greift automatisch wieder die darunterliegende.

Damit lässt sich ein Handbetrieb einrichten, der das Zeitprogramm überstimmt, ohne es zu löschen — und der nach dem Zurücknehmen den geplanten Betrieb von selbst wiederherstellt. Die Stufen 1 und 2 sind für manuelle und automatische Sicherheitsabschaltungen reserviert.

Übertragungswege

BACnet legt sich nicht auf ein Medium fest, sondern nutzt mehrere:

BACnet/IP läuft über Ethernet und UDP, üblicherweise auf Port 47808 (0xBAC0). Das ist heute der Regelfall für Automationsstationen und Leitsysteme.

BACnet MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) überträgt seriell über RS485 und ist die verbreitete Anbindung der Feldgeräte — Raumregler, Ventilantriebe, Fühler. Die Sendeberechtigung wandert dabei als Token von Gerät zu Gerät, sodass alle Master gleichberechtigt senden dürfen; das unterscheidet MS/TP von Modbus RTU auf derselben Leitung.

Daneben bestehen Varianten über Ethernet ohne IP sowie, historisch, über LonTalk und ARCNET.

Weil ein Gebäude beide Welten enthält, sitzt zwischen ihnen ein Router oder eine Automationsstation, die MS/TP-Segmente an das IP-Netz anbindet. Da BACnet/IP für seine Suchanfragen Broadcasts nutzt, die ein Router nicht weiterleitet, gibt es dafür den BACnet Broadcast Management Device (BBMD) — ein Gerät je Subnetz, das solche Anfragen gezielt in andere Netze weitergibt. Fehlende oder falsch eingetragene BBMD sind die häufigste Ursache dafür, dass Geräte über Netzgrenzen hinweg nicht gefunden werden.

Profile und Konformität

Dass zwei Geräte BACnet sprechen, heißt noch nicht, dass sie alles Nötige können. Jedes Gerät weist deshalb in einer Konformitätserklärung (PICS) aus, welche Objekte und Dienste es beherrscht, und ordnet sich einem Geräteprofil zu — vom einfachen Sensor (B-SS) über den Raumregler bis zur vollwertigen Bedienstation (B-OWS).

Für eine Ausschreibung ist das der entscheidende Punkt: Nicht „BACnet-fähig" gehört in die Anforderung, sondern das Profil und die Liste der benötigten Dienste. BTL-Zertifizierung durch das BACnet Testing Laboratory weist die geprüfte Übereinstimmung nach.

Sicherheit

In der Grundfassung hat BACnet keine Authentisierung und keine Verschlüsselung. Wer das Netz erreicht, kann Werte lesen und schreiben — und über das Prioritätsfeld sogar Automatikfunktionen überstimmen.

Mit BACnet Secure Connect (BACnet/SC, seit 2020 Teil der Norm) gibt es eine abgesicherte Variante: Die Kommunikation läuft über WebSockets mit TLS und Zertifikaten, Broadcasts entfallen zugunsten einer Hub-Struktur, und die Probleme mit BBMD und Firewalls verschwinden mit ihnen. In vorhandenen Anlagen ist das noch selten.

Bis dahin gilt dieselbe Regel wie bei allen Feldbusprotokollen: eigenes Netzsegment, keine direkte Erreichbarkeit aus dem Internet, Fernzugriff nur über einen authentisierten Zugang.

Abgrenzung

KNX und der vorangegangene EIB stammen aus der Elektroinstallation und sind in Europa in der Raumautomation stark — Licht, Jalousien, Einzelraumregelung. BACnet ist oben stärker, in der Anlagen- und Leittechnik. In großen Gebäuden finden sich beide nebeneinander, mit einem Gateway dazwischen.

LonWorks war lange der direkte Mitbewerber und ist in Bestandsanlagen weiterhin anzutreffen.

Modbus ist einfacher und breiter verfügbar, beschreibt sich aber nicht selbst. Zähler und Kälteanlagen bringen es häufig mit und werden über ein Gateway in BACnet überführt.

MQTT taucht zunehmend oberhalb auf, um Gebäudedaten an Auswertungen weiterzugeben. Es ersetzt BACnet nicht, sondern transportiert dessen Werte weiter.

Quellen

• ANSI/ASHRAE 135 – BACnet, A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks
• ISO 16484-5 – Systeme der Gebäudeautomation, Datenkommunikationsprotokoll
• ISO 16484-6 – Prüfung der Datenkommunikation
• EN ISO 16484-5 – Europäische Übernahme