KNX vs BACnet: Który protokół dla budynków komercyjnych?

Pochodzenie protokołów i normy

KNX został opublikowany w 1999 roku jako połączenie trzech europejskich systemów magistralnych – EIB (Instabus), EHS i BatiBUS. Jest zdefiniowany przez ISO/IEC 14543-3 i zarządzany przez Stowarzyszenie KNX w Brukseli. Podstawową warstwą fizyczną jest magistrala skrętka (KNX TP) pracująca z prędkością 9600 bodów na pojedynczym kablu 2-żyłowym z zintegrowanym zasilaniem magistrali.

BACnet (Building Automation and Control Networks) został opracowany przez ASHRAE i opublikowany w 1987 roku jako standard ASHRAE 135. Jest również standardem ISO: ISO 16484-5. BACnet definiuje obiektowy model danych (urządzenia, obiekty, właściwości) i obsługuje wiele warstw fizycznych – BACnet/IP (Ethernet/UDP), BACnet MS/TP (szeregowy EIA-485), BACnet/SC (TLS websockets, 2023) i inne.

Porównanie architektur

Najbardziej fundamentalną różnicą jest architektura sterowania. KNX wykorzystuje w pełni rozproszony model peer-to-peer – każde urządzenie ma własną inteligencję przetwarzania i komunikuje się bezpośrednio z innymi urządzeniami za pomocą adresów grupowych. Nie ma centralnego sterownika; usunięcie programującego laptopa lub bramy nie wpływa na działanie.

BACnet obsługuje topologie peer-to-peer oraz klient-serwer. W praktyce większość instalacji BACnet korzysta z nadrzędnej stacji roboczej BMS (Desigo CC, Niagara, Metasys), która działa jako klient BACnet/IP, a sterowniki DDC i urządzenia pełnią rolę urządzeń BACnet. Routing między podsieciami wymaga urządzenia BBMD (BACnet Broadcast Management Device).

Porównanie warstwy fizycznej

KNX ma jedną podstawową warstwę fizyczną – KNX TP. BACnet definiuje kilka, a odpowiedni wybór zależy od zastosowania. BACnet/IP dominuje w nowych instalacjach; BACnet MS/TP jest nadal powszechny w starszych okablowaniach DDC; BACnet/SC (Secure Connect, 2023) używa websocketów TLS i zyskuje na znaczeniu w instalacjach wrażliwych na bezpieczeństwo.

Ekosystem urządzeń

KNX ma około 500 certyfikowanych producentów wytwarzających ponad 8 000 produktów. Siłą są urządzenia pokojowe: interfejsy przyciskowe, termostaty pokojowe, siłowniki do oświetlenia, rolet i klimakonwektorów HVAC oraz moduły logiczne na szynę DIN. Urządzenia KNX są interoperacyjne z definicji – każdy przycisk KNX może sterować dowolnym siłownikiem KNX.

BACnet dominuje w urządzeniach instalacji HVAC. Agregaty chłodnicze, centrale wentylacyjne, skrzynki VAV, pompy ciepła i sterowniki zarządzania budynkiem firm Siemens, Honeywell, Johnson Controls, Daikin, Carrier i Trane są dostarczane z natywnymi portami BACnet/IP lub MS/TP. Urządzenia te udostępniają setki punktów danych, których KNX nie może natywnie reprezentować bez bramy.

Scenariusz integracji: współistnienie w budynkach komercyjnych

Najbardziej praktyczną odpowiedzią na pytanie KNX vs BACnet w budynkach komercyjnych jest: oba. KNX obsługuje warstwę automatyki pomieszczeń – oświetlenie, rolety, zawór i wentylator jednostki fan-coil, wyświetlacz temperatury w pomieszczeniu. BACnet łączy instalacje budynkowe – chiller, centralę wentylacyjną, liczniki, BMS – z centralnym systemem zarządzania. Bramka KNX-BACnet (Intesis IN701KNX, Loytec LINX-151) łączy obie warstwy.

BMS workstation (Siemens Desigo CC / Niagara / Metasys)
  │  BACnet/IP (UDP 47808)
  ├── Chiller plant controller (native BACnet/IP)
  ├── AHU DDC controller (BACnet/IP or MS/TP)
  ├── VAV terminal units (BACnet MS/TP, 76.8kbps)
  ├── Energy sub-meters (BACnet/IP or Modbus gateway)
  │
  └── KNX-BACnet gateway (Intesis IN701KNX)
        │  KNX TP bus (9,600 baud, 2-wire)
        ├── Room thermostat + fan-coil actuator
        ├── Lighting actuators (6-channel dimmer)
        ├── Blind actuator (4-channel)
        └── Push-button interfaces (per room)

Porównanie kosztów

Koszt sprzętu na punkt funkcyjny znacznie różni się między KNX a BACnet, a porównanie ma sens tylko w ramach kategorii urządzeń, które każde z protokołów dobrze obsługuje. Porównanie 6-kanałowego siłownika KNX z modułem I/O DDC BACnet nie jest porównaniem typu „jak do jakiego” – pełnią one różne funkcje w budynku.

Macierz decyzyjna według przypadku użycia