25巻2号_P029_034_特集6

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１4 BACS の動向 ISO/TC,*//WG- ビルディング制御システムデザインにおいては，従来ビルディングオートメーションシステム（BAS）と称されたいわゆるビル管理システムをビル自動管

理制御システム（BACS：Building Automation and

Con-trol System）と称するようにした。BACS は図῍１に示す ように高機能なパソコン端末（HIM）を用いた中央システムとマイコン内蔵の複数のインテリジェントリモート制御端末（Icont）とこれらを相互に接続し情報交換し統合するデファクトな通信ネットワークを用いて構成される方式が世界的に主流である。BACS はビルを中心に我が国だけではなく米国，欧州，アジアにおいて小規模から大規模まで定着している。統合管理制御の対象設備も電気，空調，ユーティリティの各設備及び防災・防犯設備，各種のマネジメント設備などだけではなくインターネット等を介して地域の異なったビルの設備も含まれる。このような統合化ビル管理システムの場合はエンドユーザ利益があるとしていわゆるマルチベンダ環境にて構築される場合が多い。また，制御システム構築の動向としてすべてのネットワーク上の機器が通信上同格であり自律的に機能する自律分散システムがマルチベンダ環境において信頼性の向上に有効として

特集

ISO

ビル管理自動制御システムと BEMS ６

ISO BACS

_{の通信プロトコルと}

BACnet

_の動向

The Outline of the Data Communication Protocol of ISO BACS and BACnet

῏ ῌ ῎ ῍

とよだたけじ＊

キーワード：BACS，BACnet，ISO/TC,*//WG-，ISO+0.2.῍/，MA

＊協立機電工業ῌ（略歴は P,）

図῍１最近の BACS 構成例

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The Current EUROPEAN(PRE) STANDARD is Management Level BACnet Automation Level BACnet Field Level WorldFIP PROFIBUS LON KONNEX MANAGEMENT LEVEL

SYSTEM CONTROLLERS/AUTOMATION LEVEL

UNITARY CONTROLLERS/FIELD LEVEL

HVAC Manuf 1 Manuf 2HVAC

IRC Metering PLC′s Lighting Fire AccessLocal Security

Unit Verticle Trans-port HVAC Out-station

STANDARDS(in Building Services)

導入されている。また，マルチベンダ環境では構成する異なるベンダの提供するサブシステム機器（HIM， Icont 等）をネットワーク上にて相互に連結し情報の交換と共有化する必要があり，そのための通信プロトコルも含めた接続仕様の明確化と共通化すなわちオープン化は非常に重要である。このオープン化プロトコルとしては，BACS の基幹 LAN 部では後述する BACnet プロトコルがその優れた特徴と機能で BACS 標準プロトコルとして確立しつつある。 ２4 BACnet を中心としたオープン化の動向 +33/年に ANSI/ASHRAE 規格 +-/ῌ+33/（現在は，その後の追加と変更が加味されて ANSI/ASHRAE 規格 +-/ ῌ,**+ に改定され，更に ,**. 年 + 月に ANSI/ASHRAE 規格 +-/ῌ,**. に改定された。）として米国で規格化された BACnet は，オープン化 BACS 向けとして標準的な共通通信プロトコルとして評価と実績が向上し，米国だけ ,**,年までは毎年 +/ 万から ,* 万台弱の BACnet 製品が設置され今後の導入数に増加が急速になると報告されている（注：ASHRAE は米国暖房，冷凍，空調工学会の略称）。したがって米国だけではなく欧州，日本，中国，韓国，オーストラリア，エジプトにおいて注目され導入又は導入を検討するプロジェクトが増加して世界的に 2. か国に ,2 ***以上の BACnet 製品が稼動していると米国の BMA （BACnet 製造者協会）は報告している。特に日本では中大規模ビルを中心に導入が急速に進んでいる。 欧州においては，ヨーロッパ標準（CEN）にては図ῌ２に 示す BACS 構成のマネジメントレベル（MLN）とオートメーションレベル（ALN）の標準プロトコルとして BAC-net の導入を決定している。 BACnet の世界的普及状況と特定のベンダ，メーカに依存しない，ASHRAE にてオープンに審議できることなど等から ISO/TC ,*//WG - ではこの ANSI/ASHRAE にて採用の BACnet を ISO 規格にすべく CEN の同意を得て当初から審議を進めてきた。 図_{ῌ２欧州の BACS 構成例} ３4 BACS プロトコルの ISO 化の道 ISO/TC ,*//WG - の Part / のデータ通信プロトコルとして BACS の標準プロトコルが ISO 主導で審議されてきた。すなわちここで ISO 化されたデータ通信プロトコルは ISO と CEN の協定で自動的に CEN 標準規格に登録される。

ISO 化のプロセスは，提案して ISO の定めた一定の期間内に WD（Working Draft）の提案段階，CD（Commit-tee Draft）の委員会段階，DIS（Draft of International Standard）の照会段階，FDIS（FinalDraft of Interna-tionalStandard）承認段階の順に進捗しなければならない。各段階ごとに ISO の TC ,*/ の参加国の国際投票により承認されて次の段階に進む。FDIS が承認されて発行段階となり ISO として発行される。 BACS プロトコルの ISO 化の進捗状況は，下記のとおりであった。 +332年 3 月に米国の ANSI/ASHRAE 規格 +-/ῌ+33/ BACnet がそのまま WD に登録された。次いで ,*** 年 2 月に CD +0.2.ῌ/ として CD に進んだ。 ,**, 年 , 月にその

後の Addendum を含めた ANSI /ASHRAE 規格 +-/ῌ

,**+BACnet に差し替えられて ISO/DIS +0.2.ῌ/ として

,**,年 1 月に DIS に登録された。さらに，,**- 年 + 月に

国際投票で承認されて ISO/FDIS +0.2.ῌ/ として FDIS の

段階に到達した。,**- 年 +* 月の国際投票により圧倒的多数で FDIS を ISO にすることが承認され同年 ++ 月に ISO

+0.2.ῌ/：,**-（E）として発行の段階となり公開された。

投票参加国はオーストラリア，オーストリア，ベルギー，カナダ，フィンランド，ドイツ，日本，韓国，ノルウェー，スウェーデン，スイス，英国，米国である。

４4 ISO +0.2.ῌ/ ,**-（E）BACnet の概要 ISO +0.2.ῌ/：,**-（E）BACnet は，ANSI/ASHRAE

規格 +-/ῌ,**+ で規定する BACnet そのままである。この BACnet の目的は規格によれば下記のとおりとなっている。「この標準の目的は，HVAC&R（空調と熱源）やほかのビル設備を監視，制御するためのコンピュータシステムにおけるデータ通信サービスとプロトコルを定義することである。さらに，それらの装置間で通信される情報の抽象的でオブジェクト指向の表現を定義し，それによって，ビル内でのデジタル制御技術のアプリケーションやその適用を容易にすることである（電気設備学会訳）」。すなわち，ビルオーナやオペレータにとって，異なるベンダから提供された装置を一つの一貫した BACS に統合し装置間のイン電気設備学会誌平成 +1 年 , 月 30 108

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Device Command Schedule Calendar Group Program File Analog Output Binary Output Trend Log Analog Input Binary Input Averaging Analog Value Binary Value Loop Multi-State Output Multi-State Input Notification Class Event Enrollment Life Safety Point Life Safety Zone Multi-State Value BACnet Obj 6 23 Obj Obj ターオペラビリティを実行すると同時に BACS の構築をエンドユーザにても実現できる枠組みを提供する。ベンダ間の競争（技術と価格）を新設時，増設時などライフサイクルのいつの時点でも可能にして最小のコストで最大機能の選択を実現するエンドユーザメリットを確立することである。そのために BACnet には次の性格をもっている。 （１）同格化 ネットワークに接続される BACnet 装置（MS/TP のスレーブ方式は除く）は，装置間の能力の違いはあるが通信上同格である。 （２）抽象モデル化とオブジェクト化 各装置は，ネットワークにアクセス可能な，オブジェクトと呼ばれるエンテテイの集合体として各オブジェクトはオブジェクトの動きとオペレーション等を示す複数のプロパティにより特徴付けられる。各オブジェクトの特性や行動を特徴付ける複数の必須とオプションのプロパティにより構成される。 BACnet では標準オブジェクトタイプと構 成プロパティを規定している。図ῌ３に示す 0 群 ,- 個のオ ブジェクトと全体で +-* 以上のプロパティが現在標準化さ れている。表ῌ１にアナログオブジェクトのプロパティ構 成を示す。オブジェクトには各ベンダが制御目的に合わせてオブジェクトを拡張できる標準的枠組みも提供されている。 図ῌ３ BACnet のオブジェクト群 （３）応用サービスの標準化 応用プログラムは，標準化されたサービス要求により個々のオブジェクトのプロパティの読出しと書込み，現在値等のプロパティ値の変化時の通知の要求及びオブジェクトの生成，削除を行う。このために各装置相互に受入れ可 能な表ῌ２に示す 0 群 .- 個の標準サービスが規定された。 実装者が付加的なサービスを創る枠組みも提供されている。 （４）コンフォーマンスクラス 各種のサービス要求を実行し，特定のオブジェクトタイプの性質を理解する各ベンダの製作する BACnet 装置の能力は，適合クラスとしてのコンフォーマンスクラスを規定しこれにより分類される。各クラスごとにサポートしなければならないサービス，オブジェクトとプロパティの最小 表_{ῌ１アナログオブジェクトのプロパティ構成} プロパティ識別子プロパティデータタイププロパティデータ例適合コード備考オブジェクト識別子オブジェクト名オブジェクトタイプ現在値記述装置タイプ状態フラグイベント状態信頼性アウトオブサービス更新インタバル単位最小値最大値分解能 COV 増分時間遅れ通告クラス上限下限不感帯リミットイネーブルイベントイネーブル了承遷移通告タイプイベントタイムスタンププロファイル名称 BACnet オブジェクト識別子文字列（Character String） BACnet オブジェクトタイプ実数（REAL）文字列（Character String）文字列（Character String） BACnet 状態フラグ BACnet イベント状態 BACnet 信頼性ブール数（BOOLEAN）符号なし整数（Unsigned） BACnet 工学単位実数（REAL）実数（REAL）実数（REAL）実数（REAL）符号なし整数（Unsigned）符号なし整数（Unsigned）実数（REAL）実数（REAL）実数（REAL） BACnet イネーブル BACnet イネーブル BACnet 遷移ビット BACnet 通告タイプ BACnetARRAY（-）文字列（Analog Input，Instance +） “-FῌAHUῌSA” ANALOG＿INPUT ,-4+

“Supply Air Temperature” “+** OHMRTD” ｛FALSE，FALSE，FALSE｝ NORMAL NO＿FAULT＿DETECTED FALSE +* DEGREEῌCELSIUS ῌ-*4* +**4* *4+ *4, +* -,14* ,*4* +4* ｛TRUE，TRUE｝｛TRUE，FALSE，TRUE｝｛TRUE，TRUE，TRUE｝ EVENT R R R R（+） O O R R O R O R O O O O（,） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O（-） O R（+）：アウトオブサービスが TRUE の時書込み可能 O（,）：オブジェクトが COV 報告をサポートするとき要求される O（-）：オブジェクトがイントリンシック報告をサポートする時要求される R：必須で読み出し可能 W：必須で書込み可能 O：オプション

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セットを規定している。さらに， Annex K では BACnet

装置のクライアント（要求側）とサーバ（供給側）との間のイ

ンターオペラビリティに必要なサービスの起動側と実行側の組合せをデータシェアリング，アラームとイベント通告，スケジュール，リモート装置管理など標準 BACnet 装置分類ごとに BIBB（BACnet Interoperability Building

Blocks）として規定し追加された。 （５） ISO の階層と経路制御 ISO の階層化アーキテクチャに準拠した . 層縮退構造（BACnet/IP では / 層縮退）であるので，メッセージを様々な物理的メデイア，アクセス方法を用いて交換可能でありまたメデイアの異なる複数のネットワークに対してメディアを意識しない経路制御機能があり，伝送速度，スループットを要求されるコストに見合った内容でシステムが実現できる。BACnet/IP ではインターネットによるネットワークの広域拡張も実現した。 （６）追加と修正 BACnet は，米国において暖房，換気，空調及び冷凍制御装置に特化して規格化されたが，照明，防犯，火災等の他のビル内の管理制御装置との統合化への基盤を与えることも意図されている。これらに対する拡張や，ビル制御のための新しいオブジェクトやサービスの追加と修正は単純で直接的な方法で定義可能となるよう配慮されている。 ５4 BACnet の構造とサービス 図_{῏４に装置間のデータ通信の仕組みを示す構造概念図} を，図῏５に BACnet サービス概念図を示す。応用プログ ラムの要求によりネットワーク装置間にある装置がほかの装置の所要データの送信を要求する。すなわち応用プログラムが応用エンテテイのユーザ要素を経由して標準化されたサービス要求を指定した要求メッセージをクライアントとしての装置から，サーバとしてのほかの装置にて APDU（Application Protocol Data Unit）の要求 PDU に組立てて相手に送信して行う。要求を受信した応答側装置はメッセージ内容を解釈して同様に応用エンテテイのサービス要素から応答メッセージとオブジェクトにアクセスして要求されたプロパティのデータを選択し APDU の応答 PDU に組立てて要求側装置に返信する。要求側はこの応答 PDU を解釈し応用エンテテイのユーザ要素を経由して応用プログラムに入手した所要データを渡す。APDU はサービスプリミティブと関連パラメータ，データを伝える もので図῏５に示すように確認付要求 / 確認なし要求，単 純了承 / 複合了承，エラー，中絶など 2 種が用意されそのうちの一つを選択して使用する。標準サービスとしてアラーム及びイベント登録，ファイルアクセスサービス，オブジェクトアクセスサービス，リモート管理装置（Who῏

Has, I῏Have, Who῏Is, I῏Am），仮想端末，セキュリティ

サービスの表῏２の 2 群 .- 個が用意されている。BACnet では要求側がクライアントで応答側がサーバでありシステム内にてクライアントとサーバの関係が固定していない。 BACnet ではすべての BACnet 装置が原則としてサービスの要求と応答を実行できることになっている。したがって中央装置でなくても前述の Icont 側でも容易にほかの Icont にデータ要求してデータ収集が可能でありリモートモニタ装置が簡単に構築できる。 BACnet は，変化，故障，警報などのイベント発生時 の通告サービスを図῏５に示す下記の - 種をもっている。 ῌイントリンシック報告サービスは，オブジェクト内のプロパティのイベント条件により通告クラスオブジェクトを用いて通告する。我が国の BAS では応用例が多い。 ῍COV 報告サービスは，COV（値の変化）通告が欲しい装置が通告元の装置に装置ごとに一括して通告申込みをして発生時に通告元より通告を受ける。 ῎標準アルゴリズムによる報告サービスは，通告イベントごとにイベント登録オブジェクトを設定しオブジェクトに設定されたパラメータにより通告クラスオブ 表_{῏２ BACnet のサービスリスト} アラーム及びイベントサービス Acknowlege Alaerm Confirmed COV Notification Unconfirmed COV Notification Confirmed Event Notification Unconfirmed Event Notification Get Alarm Summary

Get Enrollment Summary Get Event Information Summary Life Safety Operation

Subscribe COV Subscribe COV Property

仮想端末管理サービス VT῏Open VT῏Close VT῏Data ネットワークセキュリティサービス Autheniticate Request Key リモートデバイス管理サービス

Device Communication Control Confirmed Privata Transfer Unconfirmed Private Transfer Re Initialize Device

Confirmed Text Massege Unconfirmed Text Massege Time Synchrinization UTC Time Synchrinization Who_{῏Has and I῏Have} Who_{῏Is and I῏Am}

ファイルアクセスサービス

Atomic Read File Atomic Write File

オブジェクトアクセスサービス

Add List Element Remove List Element Create Object Delete Object Read Properyty

Read Property Conditional Read Property Multiple Read Range

Write Property Write Property Multiple

仮想端末管理サービス VT_῏Open VT_῏Close VT_῏Data ネットワークセキュリティサービス Autheniticate Request Key 電気設備学会誌平成 +1 年 , 月 32 110

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APDU( ) Icont Icont BACnet Requesting Responding PDU PDU 6 43 16 BACnetAPDU BACnet-Confirmed-Request-PDU BACnet-Unconfirmed-Request-PDU BACnet-Simple-ACK-PDU BACnet-Complex-ACK-PDU BACnet-Segment-ACK-PDU BACnet-Error-PDU BACnet-Reject-PDU BACnet-Abort-PDU COV BAS BACnet BACnet BAS BACnet BACnet BAS BACnet BACnet IEIEJ IEIEJ BACnet Network Layer

BACnet Virtual Link Layer

BACnet Network Layer BACnet Virtual

Link Layer NULL

NULL NULL UDP

(User Datagram Protocol) IP (Internet Protocol) IP UDP Banet ISO-8802-2 8802-3 ATA/ ANSI Lon Talk MS/TP (EIA485) PTP (EIA232)

OSI BACnet BACnet/IP IEIE-P

図_{῏４装置間の BACnet 通信概念図} 図_{῏５ BACnet のサービス概要} ジェクトを用いて通告する。 ６4 ANNEX J῏BACnet/IP とブロードキャスト UDP/IP トネリング技術を利用して，図῏６に示す IP ルータを通じて，複数の BACnet ネットワークを結合してインターネットを含む広域な IP ネットワークとして構築可能とする BACnet/IP が BACnet +33/ の addendum +-/a

として承認され， BACnet ,**+ では ANNEX J῏BACnet/

IP として規格化された。すなわち，BACnet/IP ネットワークは，複数の IP サブネットワーク内の BACnet 装置群をカバーできる。この BACnet 装置群は BACnet/IP ネットワーク内の各 BACnet 装置に対して BACnet UDP/IP ユニキャストメッセージを送信できる。また，ブロードキャストメッセージも IP ネットワーク内に BAC-net UDP/IP ブロードキャストとして送信可能とした。すなわち各 IP サブネットワークに設置した BBMD（BAC-net Broadcast Management Device）は自己の IP サブネットワーク内の BACnet 装置からの UDP/IP ブロードキャストメッセージをほかの IP サブネットワーク内の BBMD への配信テーブルに従って UDP/IP ユニキャストにて転送する。このメッセージを受信したほかの BBMD は自己のネットワーク内の BACnet 装置に UDP/IP ブロードキャストメッセージとしてブロードキャストする。 図_{῏６ BACnet と IEIE῏P の階層構成} 図῏６に当初の BACnet と BACnet/IP 及び電設学会 IEIE῏P のプロトコル階層構成比較を示す。図の仮想デー

タリンク層 BVLL（Virtual Data LinkLayer）は BAC-net/IP に対してユニキャストやブロードキャストを含むメッセージサービスと BBMD を含むネットワークマネージメントサービスを供給する。また，ノート形パソコンのように BACnet/IP ネットワークとは異なる IP サブネットアドレス（固定又は可変アドレス）をもつ外部 BACnet 装置（Foreign BACnet Device）に対しても UDP/IP ユニキャストを用いて，BBMD はブロードキャストメッセージを送信でき，また外部 BACnet 装置からのブロードキャストメッセージを受信できるよう BVLL が管理する。

７4 ISO BACnet のメンテナンス

ISO +0.2.῏/：,**-（E）としての BACnet と ANSI/

ASHRAE 規格 +-/῏,**+ 間にその後の ANSI/ASHRAE

の BACnet の addendum 等による追加，変更により ISO と ANSI/ASHRAE の BACnet 間に食い違いや乖離が生じないように ISO BACnet をメンテナンスする手順としての MA（Maintenance Agency）手順が ISO +0.2.῏/：

,**-（E）のコメントとして国際投票で賛成多数となってい

るが手続上の問題で現在は公開に至っていない。提案中の MA 手順は下記のとおりである。

ῌMA メンバ国又は，MA 事務局が ANSI/ASHRAE の BACnet の addendum 等による追加，変更に対応した ISO +0.2.῏/ の addendum 又は見直し案を ANSI/ASRAE の承認の元に ISO 事務局に提案。 ῍MAS と MA 議長は，この addendum 又は見直し案を国際投票依頼する。 ῎MA メンバ国の棄権を除く ,/- 以上の賛成で

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dum 又は見直し案を承認。 ῌMAS は，この結果 ISO +0.2.῎/ 修正ドラフトを作成して ISO 中央事務局に提出。 ῍ISO 中央事務局にて承認後 ISO +0.2.῎/ 修正ドラフトを ISO +0.2.῎/ の addendum として公開する。 MA メンバ国は，ISO/TC ,*//WG- に参加国である。 ８4 BACnet ベンダ ID 取得 BACnet を適用して BACnet 装置を使用する場合は， ASHRAE に申請して ASHRAE より割り付けられ登録された世界でユニークなベンダ識別番号（ID）をもつ装置を使用しなければならない。これは BACnet 規格のデバイスオブジェクトのベンダ ID プロパティ項に規定されている。平成 +0 年 +, 月現在の ASHRAE に登録されたベンダ ID の総数は +.0 になっている。国別のベンダ ID 数は表῎３に 示すとおりである。BACnet が米国内の BAS オープン化の目的で開発されたので米国の総数 2* で最大であることは当然として我が国の ,. は米国についで第 , 位であり，欧州全部の合計 ,, より多く，我が国において BACnet が大規模ビルから中小ビルまで欧州などに先駆けて普及がす すんでいることを示している。表῎４に示すように我が国 では防災を含めた BACS のメーカのほとんど，多数の空調機メーカがベンダ ID を取得している。 ９4 ISO BACnet 今後の方向と電気設備学会

まず ISO +0.2.῎/ の BACnet を MA 手順に従い ANSI/ ASHRAE 規格 +-/῎,**. の BACnet（この addendum を含めて）に一致させることが必要である。また，将来として LonTalks ネットワーク変数と BACnet のオブジェクトとサービス間の Mapping 規則を ISO の BACnet の addendum にすることを欧州を中心に目指している。また，,**. 年 +, 月 2 日にて投票で DIS になったデータ適合適正試験（ANSI/ASHRAE BACnet. +p の ISO 版）を

FDIS 段階を経て ISO +0.2.῎0 として ,**/∼,**0 年にか

けての公開を実現しよう。この様に BACnet の ISO 化の実現は確実に進んでいる。BACnet は複数ビル間の統合 BACS の構築も検討を進め，そのために SOAP と TML をとおしての BACnet Web サービス（BACnet/WS）を

,**.年 +* 月にパブリックレビューした。この BACnet/

WS が ASNSI/ASHRAE 規格化実現した段階で MA 手順に従って ISO の addendum に追加されよう。

日本や米国では，早い時点から BACnet の理解と普及

が ID 取得数から見ても進んでいるが，欧州は BIG῎EU

（BACnet Interest Group in Europe）を中心に普及が急速に進むと考えられる。

電気設備学会の BAS 標準インタフェース委員会においても，BACnet の ISO 化実現に対応して現在の BACnet

をベースにした BAS 標準インタフェース仕様書（IEIE῎P῎

***-：,***）と ANSI/ASHRAE 規格 +-/῎,**. BACnet との整合化を図り， BACnet に統合する方向で検討を進めている。

参考文献

+） ISO+0.2.῎/： ,**-（E）“Building automation and control system῎Part/：Datacommunication prptpcl” ISO ,**-῎++ ,） “A Data Communication Protocol for Building

Automa-tion and Control network（BACnet）” ANSI/ASHRAE STA-NDARD +-/῎,**. -）豊田「BACnet システムの現状と将来」照明学会誌 Vol421 No4+* ,**- 年 表῎４我が国の取得ベンダ名 -+ Tokimec /- Daikin 1, Secom 1/ IEIEJ 10 Nohmi Bosai 13 Hochiki 2+ Matsushita Electric 2, Mitsubishi Electric Inazawa 2- Mitsubishi Heavy Ind4 2/ Yamatake Building System 21 Aichi Tokei Denki

3* Hitachi

3, Mitsubishi Electric Lighting 3. Kyuki

32 Toshiba Corporation

33 Mitsubishi Electric Co4Air Conditioning ＆ Refrigeration System of Wakayama +*. NEC Engineering

+*0 Meidensha

+*2 Freedom Corporation ++, Fujitsu Limited ++2 Nittan Company

+,3 Toshiba Carrier Corporation +-+ Tokai Soft Fujitu General 表_{῎３ベンダ ID 国別取得数} 米国 2*社スウェーデン +社ドイツ 2社ベルギー +社イタリア +社英国 -社スイス .社オランダ +社フランス +社ポーランド +社イタリア +社欧州合計 ,,社カナダ +*社オーストラリア .社南アフリカ ,社韓国 -社中国 +_社日本 ,._社電気設備学会誌平成 +1 年 , 月 34 112