Phân Tích Giao Thức BACnet và Sự Khác Nhau Giữa BACnet/IP & BACnet MS/TP

BACnet (Building Automation and Control Network) là giao thức truyền thông tiêu chuẩn dành cho các hệ thống điều khiển tòa nhà, HVAC (AHU, FCU, quạt, chiller), cảm biến, và thiết bị công nghiệp. Nó cho phép các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau giao tiếp với nhau trong cùng một hệ thống.

🔹 BACnet được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASHRAE 135 và được sử dụng rộng rãi trong BMS (Building Management System).

1️⃣ Các Thành Phần Chính Của BACnet

BACnet hoạt động dựa trên mô hình 7 lớp OSI, nhưng chỉ sử dụng 5 lớp chính:

Lớp OSI	Thành phần BACnet	Chức năng
Ứng dụng (Application)	BACnet Objects & Services	Định nghĩa dữ liệu và lệnh (AI, AO, BI, BO, v.v.)
Mạng (Network)	BACnet Router	Chuyển tiếp dữ liệu giữa các subnet
Giao vận (Transport)	BACnet Frames	Kiểm soát truyền dữ liệu
Liên kết dữ liệu (Data Link)	BACnet/IP hoặc BACnet MS/TP	Xác định cách gửi dữ liệu (Ethernet, RS485)
Vật lý (Physical)	Ethernet, RS485, Zigbee	Cách kết nối thiết bị thực tế

BACnet hỗ trợ nhiều phương thức truyền thông, nhưng phổ biến nhất là:

BACnet/IP (qua Ethernet, WiFi)
BACnet MS/TP (qua RS485)

2️⃣ So Sánh BACnet/IP vs. BACnet MS/TP

🔷 BACnet/IP (Ethernet hoặc WiFi)

Hoạt động trên tầng IP (TCP/UDP) -> Giao tiếp qua mạng LAN/WAN.
Dễ tích hợp với hệ thống BMS hiện đại.
Tốc độ nhanh (10 Mbps - 1 Gbps, phụ thuộc vào mạng Ethernet).
Có thể kết nối từ xa qua Internet hoặc VPN.
Hỗ trợ nhiều thiết bị cùng lúc mà không cần Master.

📌 Ứng dụng của BACnet/IP:

✅ Điều khiển AHU, FCU, quạt, chiller trong hệ thống HVAC lớn.
✅ Kết nối với BMS server để giám sát từ xa.
✅ Tích hợp với SCADA, Cloud, Web App để điều khiển qua Internet.

🔷 BACnet MS/TP (Master-Slave Token Passing)

Sử dụng giao tiếp RS485.
Giao thức truyền thông tuần tự (serial) hoạt động theo cơ chế Master-Slave.
Tốc độ thấp hơn BACnet/IP (9600 - 115200 bps).
Chỉ truyền trên mạng cục bộ (RS485 không thể kết nối Internet trực tiếp).
Chi phí thấp hơn BACnet/IP, phù hợp với hệ thống đơn giản.

📌 Ứng dụng của BACnet MS/TP:

✅ Điều khiển thiết bị nhỏ như cảm biến, van, relay.
✅ Hệ thống HVAC cục bộ không cần Internet.
✅ Kết nối thiết bị vào BMS thông qua BACnet Router.

3️⃣ Chi Tiết Hoạt Động Của BACnet

🔸 3.1 BACnet Object & Services

Mọi thiết bị BACnet đều sử dụng Objects & Services để giao tiếp.

🔹 BACnet Objects (Đối tượng dữ liệu)

BACnet định nghĩa dữ liệu thành các Object (đối tượng), mỗi object có các properties (thuộc tính).

Loại Object	Viết tắt	Công dụng
Analog Input	AI	Đọc giá trị cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất)
Analog Output	AO	Điều khiển thiết bị (biến tần, van nước, quạt)
Binary Input	BI	Đọc trạng thái On/Off (công tắc, cảm biến cửa)
Binary Output	BO	Điều khiển On/Off (relay, contactor)
Multi-State Input	MSI	Đọc nhiều trạng thái (van điều chỉnh nhiều mức)
Multi-State Output	MSO	Điều khiển thiết bị với nhiều trạng thái

Ví dụ:

Cảm biến nhiệt độ gửi dữ liệu dưới dạng AI (Analog Input).
Relay điều khiển quạt có trạng thái BO (Binary Output).

🔹 BACnet Services (Dịch vụ giao tiếp)

BACnet cung cấp các Service để trao đổi dữ liệu giữa thiết bị.

Loại Service	Chức năng
Who-Is / I-Am	Tìm kiếm thiết bị BACnet trong mạng
Who-Has / I-Have	Kiểm tra thiết bị có hỗ trợ object nào
ReadProperty	Đọc dữ liệu từ Object
WriteProperty	Ghi dữ liệu vào Object
SubscribeCOV	Nhận thông báo khi dữ liệu thay đổi
Time Synchronization	Đồng bộ thời gian giữa thiết bị

Ví dụ:

Máy chủ BMS gửi lệnh Who-Is, tất cả thiết bị BACnet trả lời I-Am.
Điều khiển quạt: BMS gửi WriteProperty(BO, ON) đến quạt.

4️⃣ Kết Luận & Lựa Chọn Phù Hợp

Tiêu chí	BACnet/IP	BACnet MS/TP
Giao thức	TCP/IP (Ethernet, WiFi)	RS485 (Master-Slave)
Tốc độ	10 Mbps - 1 Gbps	9600 - 115200 bps
Khoảng cách	Mạng LAN/WiFi, có thể mở rộng	Tối đa ~1200m
Số thiết bị tối đa	Hàng trăm đến hàng nghìn	127 thiết bị
Độ ổn định	Cao, hỗ trợ hệ thống lớn	Phụ thuộc vào RS485, dễ bị nhiễu
Ứng dụng	Hệ thống lớn, kết nối Internet, điều khiển từ xa	Hệ thống cục bộ, chi phí thấp

Bài viết khác