Protokolle und Daten

BACnet, OPC UA, MQTT, IEC 60870 und IEC 61850, SCADA, Funknetze und Datenqualität.

Ein Messwert ist nur nützlich, wenn er mit dem richtigen Zeitpunkt, der richtigen Einheit und einem verlässlichen Qualitätsstatus eintrifft. Diese Anleitungen behandeln die Übertragungsprotokolle BACnet, OPC UA, MQTT, IEC 60870 und IEC 61850 und zeigen, wie Daten auch bei Unterbrechungen nachvollziehbar bleiben.

Für den Überblick beginnen Sie mit der SCADA-Architektur. Für Gebäudeprojekte eignet sich der Vergleich BACnet und Modbus.

Netzwerke und Architektur

10 Anleitungen · etwa 110 Minuten

  1. Was ist Zigbee? So funktioniert das Zigbee-Mesh-Protokoll Zigbee ist ein stromsparendes Mesh-Protokoll auf IEEE 802.15.4: Router leiten Messwerte zum Koordinator. Mesh, Zigbee 3.0, Cluster und Sicherheit. 8 Min.
  2. Was ist LoRaWAN? So funktionieren LoRaWAN-Netze LoRaWAN ist ein Funknetz mit großer Reichweite für Batteriesensoren und Zähler. Geräte, Gateways, Netzwerkserver, Frequenzpläne, LoRaWAN vs NB-IoT. 9 Min.
  3. Zigbee und LoRaWAN im Energiemonitoring: Wann eignet sich welches? LoRaWAN vs. Zigbee im Vergleich: Reichweite, Datenrate, Energiebedarf, Netz und Kosten, LoRa vs. LoRaWAN, EU868-Sendezeit und wann ein Standort welches braucht. 13 Min.
  4. SCADA: Architektur und Anwendungen im Energiesystem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) überwacht und steuert entfernte Anlagen: Ebenen, Funktionsweise der Architektur, SCADA vs. EMS und Einsatz. 17 Min.
  5. Cloud-API oder lokales Gateway für Energiestandorte? Hersteller-Cloud-API oder lokales Gateway? Vergleichen Sie Kontingente, Zeitstempel, Ausfälle, Steuerung, Sicherheit und hybride Energiestandorte. 8 Min.
  6. Firmwareupdates per Funk für IoT-Geräte Wie Zigbee OTA und LoRaWAN FUOTA Firmware an Feldgeräte übertragen, wie lange es dauert, wie Abbilder signiert werden und wie Sie eine Updatekampagne prüfen. 9 Min.
  7. IoT-Interoperabilität zwischen Herstellern IoT-Interoperabilität heißt: Geräte verschiedener Hersteller tauschen Daten aus und nutzen sie richtig. Vier Arten, Protokolllücken, Test in zwölf Schritten. 21 Min.
  8. Datenschutz bei IoT-Messdaten und DSGVO-Konformität Wann Zähler- und Sensordaten im IoT nach der DSGVO personenbezogen sind, welche Pflichten Artikel für Artikel folgen und wie Energiemonitoring sie erfüllt. 12 Min.
  9. Statische IP-Adresse unter Windows 11 einrichten Windows 11: Einstellungen > Netzwerk & Internet > Ethernet > IP-Zuweisung > Bearbeiten > Manuell. IPv4-Adresse und Subnetzmaske (Präfixlänge 24) oder netsh. 6 Min.
  10. Statische IP-Adresse unter Ubuntu Desktop einrichten Statische IPv4-Adresse unter Ubuntu in Einstellungen > Netzwerk oder mit nmcli (ipv4.method manual, ipv4.never-default). Mit ip route get prüfen, zurücksetzen. 7 Min.

BACnet und Gebäudeprotokolle

7 Anleitungen · etwa 53 Minuten

  1. BACnet und Modbus für die Gebäudeintegration BACnet hat Objekte, Discovery und 16 Prioritätsstufen; Modbus nummerierte Register und eine Registerliste. Im Vergleich: Ports 47808 und 502, MS/TP und RTU. 9 Min.
  2. BACnet/IP und MS/TP im Vergleich BACnet/IP läuft über Ethernet und UDP-Port 47808, MS/TP auf einem RS-485-Bus mit Token-Passing. Vergleich von Geschwindigkeit, Verdrahtung, Adressen und BBMD. 11 Min.
  3. BACnet-Objekte, Eigenschaften und Punktlisten BACnet-Objekte und Eigenschaften: Analog-, Binär- und Multi-State-Objekte, Present_Value, Units, Status_Flags, PICS und eine Punktliste für die Integration. 5 Min.
  4. BACnet: Geräteinstanzen, Adressen und Discovery Eine BACnet-Geräteinstanz reicht von 0 bis 4.194.302 und ist am Standort eindeutig, Netznummern von 1 bis 65.534. Wie Who-Is und I-Am Geräte finden. 5 Min.
  5. BACnet-Routing, BBMDs und Foreign Devices Ein BBMD (BACnet Broadcast Management Device) leitet Who-Is und I-Am über IP-Subnetze weiter. BDT, Foreign-Device-Registrierung mit TTL, Router und UDP 47808. 12 Min.
  6. BACnet COV, Polling und Datenaktualität BACnet COV meldet einen Wert erst, wenn er sich um das COV-Inkrement ändert. Laufzeit und Erneuerung der Abonnements, bestätigte Meldungen, wann Polling passt. 7 Min.
  7. BACnet-Prioritäten und die Freigabe von Befehlen BACnet Priority_Array: 16 Stufen, die niedrigste Nummer gewinnt. Die benannten Stufen 1, 2, 5, 6 und 8, Freigabe mit NULL und wann Relinquish_Default gilt. 4 Min.

OPC UA und MQTT

6 Anleitungen · etwa 61 Minuten

  1. OPC UA, MQTT und Modbus im Vergleich OPC UA, MQTT und Modbus im Vergleich: Datenmodell, Status, Zeitstempel, Sicherheit, Ports und Inbetriebnahme am Beispiel eines Messwerts. 9 Min.
  2. Was ist MQTT? Das MQTT-Protokoll erklärt MQTT ist ein Publish-Subscribe-Protokoll: Clients senden an Topics eines Brokers, der an die Subscriber weiterleitet. Topics, QoS, Ports, MQTT 5. 10 Min.
  3. MQTT QoS, Retain-Nachrichten und veraltete Daten MQTT QoS 0, 1 und 2 im Vergleich, Retain-Flag, Message- und Session-Expiry-Interval, Will Delay, Warteschlangengrenzen und Prüfung auf veraltete Daten. 11 Min.
  4. MQTTS: MQTT über TLS für Energie-IoT MQTTS ist MQTT in einer TLS-Verbindung auf TCP-Port 8883; einfaches MQTT nutzt 1883. MQTT vs. MQTTS, Zertifikate, Client-Identität, Topic-ACLs, openssl-Tests. 13 Min.
  5. OPC UA: Clients, Server und die Identität von Knoten Eine OPC UA NodeId besteht aus Namespace-Index und numerischer, String-, GUID- oder opaker Kennung, etwa ns=2;s=Tag. Client vs. Server, Endpunkt, Namespaces. 6 Min.
  6. OPC DA und OPC UA: Unterschiede und Migration OPC DA (OPC Classic) braucht Windows und DCOM; OPC UA läuft auf jedem System über TCP-Port 4840. Vergleich, drei Migrationswege, Qualität und Zeitstempel. 12 Min.

IEC 60870 und IEC 61850

6 Anleitungen · etwa 50 Minuten

  1. Netzkommunikation wählen: IEC 101, IEC 104 und IEC 61850 Kommunikationsgrenzen für RTU, Solarpark, Batterie oder Schaltanlage: Fernwirken, MMS, GOOSE und Sampled Values vergleichen, Punktliste und Abnahme festlegen. 5 Min.
  2. IEC 60870-5-101 und IEC 60870-5-104 im Vergleich IEC 104 läuft auf TCP-Port 2404 mit k = 12, w = 8 und den Timern t0 bis t3; IEC 101 nutzt serielle FT1.2-Frames. IEC 60870-5, Tunnel und Konverter. 11 Min.
  3. IEC-60870-ASDUs, Übertragungsursachen und Adressen ASDU steht für Application Service Data Unit, die Nachricht in IEC 101/104. Tabellen der Typkennungen (1 bis 103), Übertragungsursachen sowie CA und IOA. 9 Min.
  4. IEC 60870: Zeitstempel und Qualitätskennzeichen So übertragen IEC 60870-5-101 und -104 Zeit und Qualität: CP56Time2a mit IV- und SU-Bit sowie die Flags OV, BL, SB, NT und IV für Messwerte. 4 Min.
  5. IEC-60870-Befehle: Auswahl, Ausführung und Bestätigung IEC-101/104-Befehle prüfen: direkte Ausführung oder Select-before-operate, Aktivierungsbestätigung und -abschluss sowie den tatsächlichen Anlagenzustand. 10 Min.
  6. IEC 61850: Datenmodelle, MMS, GOOSE und SCL IEC 61850 MMS ist Client/Server über TCP-Port 102, GOOSE und Abtastwerte sind Layer-2-Multicast. Logische Knoten, SCL-Dateien (ICD, SCD, CID) und IEC 104. 11 Min.

Datenqualität und Übertragung

6 Anleitungen · etwa 58 Minuten

  1. IoT-Sensordaten erfassen: Methoden, Übertragung und Qualität IoT-Sensordaten erfassen, übertragen und speichern: Abfrage und Meldung, Gateways, MQTT, Zeitstempel, Qualitätsstatus, Aktualitätsgrenzen und Zählerüberlauf. 16 Min.
  2. Zeitstempel in Telemetriedaten: Messzeit und Ankunftszeit Messzeit, Erfassungszeit und Ankunftszeit in der Energietelemetrie: Intervalle, Zeitzonen, Uhrensynchronisierung, verspätete Daten und Duplikate. 4 Min.
  3. Veraltete, fehlende und ungültige Telemetrie Veraltete, fehlende, ungültige und geschätzte Energie- und IoT-Werte unterscheiden, korrekt anzeigen und in Summen, Diagrammen und Alarmen behandeln. 10 Min.
  4. IoT-Datenspeicherung: Architektur und Optionen IoT-Datenbanken, lokalen Edge-Verlauf, Zustellungs-Outbox und Cloud-Archive vergleichen: Speichergröße, Aufbewahrung, Zustellung und Wiederherstellung. 13 Min.
  5. Pufferspeicher für Store-and-Forward am Edge-Gateway dimensionieren Gateway-Puffer dimensionieren: Datenrate, Ausfalldauer, Speicher je Datensatz, Abbauzeit, Aufbewahrungsgrenzen und Verhalten bei voller Warteschlange. 5 Min.
  6. Industrielle Abfrage: Rückstau und Wiederholungen RS-485- und Modbus-TCP-Abfragen planen: Transaktionen je Zyklus, Zeitbedarf bei Geräteausfällen, überfällige Messwerte und sichere Wiederholungen. 10 Min.

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