Unsere Kompetenz in modernen Bussystemen

Als alvasys automation ag sind wir Ihr zuverlässiger Partner für intelligente, vernetzte und zukunftssichere Gebäude- und Industrieautomation. Dank unserer langjährigen Erfahrung und tiefgreifenden Fachkenntnisse in zahlreichen Kommunikations- und Bussystemen realisieren wir effiziente, flexible und perfekt integrierte Automationslösungen.

Wir sind spezialisiert auf eine Vielzahl etablierter und moderner Bussysteme – darunter:

  • BACnet – das weltweit führende, herstellerunabhängige Protokoll für Gebäudeautomation

  • Modbus – der robuste Industriestandard für zuverlässige Kommunikation

  • MQTT – das leistungsstarke IoT-Protokoll für moderne, cloudbasierte Anwendungen

  • Fox – das Niagara-basierte Kommunikationsprotokoll für offene Gebäudetechnik

  • OPC UA – die universelle, sichere und skalierbare Plattform für industrielle Kommunikation und Datenintegration

  • API-Schnittstellen – flexible, moderne Integrationsmöglichkeiten für Cloud-Dienste, Web-Applikationen und individuelle Systemanbindungen

  • sowie zahlreiche weitere Systeme und Schnittstellen

Durch unser breites Know-how verbinden wir unterschiedliche Technologien nahtlos miteinander und stellen sicher, dass Ihre Anlagen optimal kommunizieren und harmonieren.

Im Anhang erhalten Sie einen detaillierten Einblick in die von uns unterstützten Bussysteme und deren Einsatzmöglichkeiten.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

BACnet

BACnet (Building Automation and Control Networks) ist ein international definierter Kommunikationsstandard nach ISO 16484-5 fuer die Interoperabilitaet von Automations- und Managementsystemen. Das Protokoll spezifiziert ein objektorientiertes Datenmodell, standardisierte Services (APDUs), Transportmechanismen sowie definierte Kommunikationsprofile fuer HLK-, Licht-, Sicherheits- und Energiemanagementsysteme.

BACnet nutzt ein einheitliches Object- und Property-Modell, wodurch Controller, Sensoren, Aktoren und Managementstationen plattform- und herstellerunabhaengig Daten austauschen und Funktionen steuern koennen.

BACnet/IP – IP-basiertes Transportprofil mit hoher Skalierbarkeit

BACnet/IP definiert die Uebertragung von BACnet-Datenpaketen im UDP/IP-Stack.
Technische Merkmale:

  • Verwendung von BVLC (BACnet Virtual Link Control) zur Paketverarbeitung

  • Unterstützung von Broadcast Management via BBMD (BACnet Broadcast Management Device)

  • Routing zwischen virtuellen BACnet-Netzwerken ueber IP-Segmente

  • Hohe Bandbreite und geringe Latenz

  • Ideal fuer grosse, segmentierte Netzwerke und verteilte Standorte

BACnet/IP wird bevorzugt in Management- und Automationsnetzwerken eingesetzt, in denen schnelle Kommunikation und Integration in bestehende IT-Infrastrukturen erforderlich sind.

BACnet MS/TP – RS-485basiertes Feldbus-Profil

BACnet MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) ist ein deterministisches BACnet-Transportprofil auf Basis von RS-485.
Technische Eigenschaften:

  • Token-Passing-Mechanismus fuer deterministische Zugriffssteuerung

  • Halbduplex-Physik (2-Draht RS-485)

  • Unterstützt bis zu 127 Knoten pro Segment

  • Typische Baudraten: 9.600 bis 76.800 Baud, moderne Implementationen bis 115.200 Baud

  • Geringe Kosten und hohe Robustheit gegen Stoerungen

MS/TP wird hauptsaechlich in dezentralen Feldnetzwerken und in Geraeten mit niedrigem Ressourcenbedarf eingesetzt.

BACnet/SC – Secure Connect fuer IT-sichere und cloudfaehige BACnet-Kommunikation

BACnet/SC (Secure Connect) ist die neueste Spezifikation zur sicheren und firewallfreundlichen Kommunikation. Es ersetzt Broadcast-Mechanismen durch vermittelte, gesicherte Verbindungen auf Basis von WebSockets und TLS 1.2/1.3.

Technische Schluesselmerkmale:

  • Transport ueber WebSockets (WS/WSS)

  • TLS-basierte Ende-zu-Ende-Verschluesselung

  • Ausschliesslich unicast-basierte Kommunikation (keine Broadcasts)

  • Nutzung eines Hub/Node-Topologiemodells zur Netzwerkstabilitaet

  • Zentrale Zertifikatsverwaltung (PKI) fuer Authentifizierung

  • Komplette Firewall-Kompatibilitaet (nur ausgehende Verbindungen erforderlich)

BACnet/SC adressiert die wachsenden IT-Security-Anforderungen moderner Smart-Building- und IoT-Infrastrukturen und kann parallel zu BACnet/IP betrieben werden.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Modbus

Modbus ist eines der weltweit am haeufigsten eingesetzten Kommunikationsprotokolle in der Industrie- und Gebaeudeautomation. Es wurde urspruenglich von Modicon (Schneider Electric) entwickelt und ist als offenes, einfach implementierbares Master/Slave-Protokoll etabliert.

Modbus uebermittelt Daten in Form von Registern, Coils und Statuswoertern und eignet sich optimal fuer Sensorik, Aktorik, Zaehler, Steuerungen und Monitoring-Systeme.

Modbus TCP/IP – Ethernetbasiertes Protokoll fuer schnelle Automationsnetzwerke

Modbus TCP/IP uebertraegt Modbus-Telegramme direkt ueber TCP/IP und nutzt Ethernet als physikalische Basis.
Technische Eigenschaften:

  • Transport ueber Port 502/TCP

  • Direkte Einbettung des Modbus Application Protocol (MBAP Header)

  • Hohe Datenrate und geringe Latenz

  • Parallele Kommunikation mehrerer Clients (Multi-Master-Faehigkeit)

  • Einfache Integration in bestehende IT- und IP-Infrastrukturen

  • Ideal fuer SCADA, PLC-Netzwerke und Gebaeudetechnik mit hohen Datenanforderungen

Modbus TCP ist die bevorzugte Wahl fuer moderne IP-basierte Automations- und Leittechniksysteme.

Modbus RTU – Serielle Kommunikation ueber RS-485 oder RS-232

Modbus RTU ist die klassische, serielle Variante des Protokolls und wird ueber RS-485 oder RS-232 betrieben.
Technische Merkmale:

  • Sehr effizientes, kompaktes Telegrammformat (RTU Frame)

  • Deterministische Abfolge durch Master/Slave-Architektur

  • Multi-Drop-Faehigkeit: bis zu 32 Geraete pro Segment (RS-485)

  • Typische Baudraten: 1.200 bis 115.200 Baud

  • Hohe Stoersicherheit und geringe Hardwarekosten

  • Ideal fuer Zaehler, Sensoren, Aktoren und dezentrale Feldgeraete

Modbus RTU wird vor allem in robusten, energieeffizienten und kostensensitiven Feldbusinstallationen eingesetzt.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein ultraleichtes Publish/Subscribe-Protokoll, das speziell fuer IoT, Industrie 4.0, Smart Buildings und Cloud-Integrationen entwickelt wurde.
Es zeichnet sich durch minimale Bandbreitennutzung, hohe Zuverlaessigkeit und einfache Integration aus und ist ideal fuer Sensoren, Aktoren, Gateway-Systeme und verteilte Automationsarchitekturen.

MQTT arbeitet nach einem Broker-basierten Kommunikationsmodell, wodurch Geraete nicht direkt miteinander kommunizieren muessen. Dies ermoeglicht hohe Skalierbarkeit, einfache Absicherung und flexible Systemarchitekturen.

MQTT – Technische Merkmale und Architektur

Kommunikationsmodell:

  • Publish/Subscribe (Nicht Master/Slave oder Client/Server)

  • MQTT-Clients veroeffentlichen Daten auf Topics

  • Der Broker verteilt Nachrichten an abonnierende Clients

Verbindung:

  • TCP-basierter Transport (Standardport 1883)

  • Verschluesselter Transport ueber TLS (Port 8883)

  • Persistente Session-Unterstuetzung

Nachrichtenqualitaet (QoS):

  • QoS 0: At most once (ungesichert)

  • QoS 1: At least once (Bestaetigt)

  • QoS 2: Exactly once (vollstaendig abgesichert)

Nachrichtenformat:

  • Sehr schlanker Header (2 Byte minimal)

  • Ideal fuer Geraete mit begrenzten Ressourcen und schlechte Netzwerke

MQTT in der Gebaeude- und Industrieautomation

MQTT wird zunehmend in Smart-Building-, Edge- und IoT-Architekturen eingesetzt, da es:

  • extrem leichtgewichtig,

  • cloudfreundlich,

  • skalierbar und

  • IT-sicher umgesetzt werden kann.

Typische Einsatzbereiche:

  • Energiemonitoring und Smart Metering

  • HLK-Anlagen mit Cloud-Anbindung

  • Sensoren und Aktoren in IoT-Netzwerken

  • Edge-Controller und Gateway-Kommunikation

  • Event- und Alarmuebertragung in Echtzeit

MQTT 5.0 – Verbesserte Features fuer moderne IoT-Systeme

Die neueste Version, MQTT 5.0, erweitert das Protokoll um wichtige Funktionen:

  • Strukturierte Fehlercodes

  • User Properties fuer Metadaten

  • Verbesserte Session- und Flow-Control

  • Message Expiry und Topic Aliasing

  • Shared Subscriptions fuer Lastverteilung

MQTT 5.0 ist speziell fuer hochskalierbare, verteilte IoT- und Smart-Building-Plattformen optimiert.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fox und Fox(s)

FOX (Fox Protocol) ist das native, proprietaere Kommunikationsprotokoll der Niagara Framework Plattform von Tridium. Es dient als leistungsfaehige Transport- und Datenmanagementschicht fuer die interne Kommunikation zwischen JACE-Controllern, Niagara Supervisors und Niagara-Stationen.

FOX wurde speziell fuer die Anforderungen der Gebäudeautomation optimiert und bietet effiziente Objekt-Synchronisation, Hierarchie-Management sowie Echtzeit-Datenuebertragung innerhalb von Niagara-Netzwerken.

Technische Architektur von FOX

FOX basiert auf einem Client/Server-Modell und nutzt proprietaere Serialisierungs- und Kompressionsmechanismen, um Niagara-Objekte und Framework-Services effizient zu uebertragen.

Technische Merkmale:

  • Objektorientierte Kommunikation innerhalb des Niagara-Frameworks

  • Nutzung eines proprietaeren Binary-Formats fuer schnellen Datenaustausch

  • Transport ueber TCP/IP

  • Unterstuetzt Hierarchien, Tree-Strukturen und Niagara-Station-Services

  • Typische Verwendung: JACE ⇔ Supervisor ⇔ Workbench

FOX ist optimiert fuer niedrige Latenz und hohe Datenkonsistenz zwischen verteilten Niagara-Instanzen.

FOXs – FOX Secure (TLS-basierte, gesicherte FOX-Kommunikation)

FOXs ist die verschluesselte Variante des FOX-Protokolls und basiert auf TLS (Transport Layer Security).
Sie wurde eingefuehrt, um modernen IT-Sicherheitsanforderungen in Smart-Building- und IoT-Umgebungen gerecht zu werden.

Technische Merkmale von FOXs:

  • TLS 1.2/1.3 fuer Ende-zu-Ende-Verschluesselung

  • Zertifikatsbasierte Authentifizierung (PKI)

  • Integritaets- und Identitaetspruefung aller Stationen

  • Ideal fuer Cloud-Integrationen, Remote-Zugriff und IT-sensitive Netzwerke

  • Ersetzt unverschluesselte FOX-Verbindungen in modernen Niagara-Installationen

FOXs ist ab Niagara 4 standardisiert und wird als empfohlene Kommunikationsform fuer saemtliche gesicherte Niagara-Netzwerke eingesetzt.

Einsatzbereiche von FOX und FOXs

  • Kommunikation zwischen JACE-Controllern

  • Synchronisation mit Niagara Supervisoren

  • Workbench-Kommunikation (Engineering- und Wartungszugriff)

  • Historisierung, Alarmmanagement und Benutzerrechteverwaltung

  • Verteilte Automations- und Gebäudemanagementsysteme

FOX wird vor allem dort verwendet, wo Niagara-Stationen untereinander kommunizieren muessen.
FOXs kommt zum Einsatz, wenn Sicherheitsanforderungen, Firewalls oder externe Netzwerke involviert sind.

Technische Vorteile von FOX / FOXs

  • Hoch optimiert fuer Niagara-Objektmodelle

  • Echtzeitfaehige Synchronisation zwischen Stationen

  • Voll integrierbar in die Niagara-Service-Architektur

  • Skalierbar von Edge-Controllern bis hin zu Supervisor-Clustern

  • FOXs: IT-konforme Sicherheit durch TLS und Zertifikate

  • Zuverlaessig fuer grosse, verteilte Gebäude- und Campusstrukturen

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

OPC UA

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein herstellerneutraler, serviceorientierter Kommunikationsstandard, der speziell fuer Industrie 4.0, digitale Zwillinge, Smart Buildings und IoT-Systeme entwickelt wurde.
Im Gegensatz zu klassischen OPC-Varianten bietet OPC UA eine komplett neue Architektur mit integrierter Sicherheit, objektorientierten Datenmodellen und plattformunabhaengiger Kommunikation.

OPC UA ist in der Industrieautomation weit verbreitet, gewinnt aber zunehmend Bedeutung in der Gebaeudeautomation, Energiemonitoring und Cloud-Integrationen.

Technische Architektur von OPC UA

OPC UA basiert auf einem serviceorientierten Architekturmodell (SOA) und einem einheitlichen Informationsmodell, das Maschinen, Sensoren, Controller und Softwareplattformen strukturiert beschreibt.

Technische Merkmale:

  • Client/Server-Architektur und Pub/Sub-Unterstuetzung

  • Plattformunabhaengig (C, C++, Java, .NET, Embedded, Linux, Windows)

  • Standardisierte, semantische Informationsmodelle

  • Unterstuetzt komplexe Objektstrukturen, Hierarchien und Metadaten

  • Unterstützt Edge-, On-Premises-, Multivendor- und Cloud-Umgebungen

Kommunikationsprofile und Transportmechanismen

OPC UA bietet mehrere Transportlayer, abgestimmt auf unterschiedliche Leistungsanforderungen:

OPC UA Client/Server:

  • TCP-basiert (UA Binary) fuer maximale Performance

  • SOAP/HTTP (Legacy) fuer Kompatibilitaet

  • Direkte Serverabfrage: Read, Write, Browse, Historization, Subscriptions

OPC UA Pub/Sub:

  • Message-basierte Kommunikation fuer grosse IoT-Netzwerke

  • Transport ueber UDP, MQTT oder AMQP

  • Ideal fuer Edge-zu-Cloud-Datenstroeme

Sicherheitsarchitektur von OPC UA

OPC UA hat eine voll integrierte Security-Schicht:

  • TLS-basierte Verschluesselung

  • Signierung und Nachrichtenauthentizitaet

  • Zertifikatsbasierte Authentifizierung (PKI)

  • Benutzer- und Rollenmanagement

  • Secure Channels + Session Security

Damit ist OPC UA einer der sichersten industriellen Kommunikationsstandards weltweit.

OPC UA in Industrie- und Gebaeudeautomation

OPC UA eignet sich besonders fuer:

  • Maschinen- und Anlagenkommunikation

  • Energiemonitoring und Smart Metering

  • HLK- und SCADA-Integrationen

  • Edge-Controller und IoT Gateways

  • Digitale Zwillinge (Digital Twins)

  • Cloud-Anbindungen (Azure, AWS, Private Cloud)

  • Interoperabilitaet zwischen Maschinen und Leitsystemen

Durch standardisierte Informationsmodelle (Companion Specifications) wie
OPC UA for HVAC, Energy, Smart Cities oder Building Automation wird OPC UA zunehmend auch im Gebaeudebereich eingesetzt.

Technische Vorteile von OPC UA

  • Einheitliches, semantisches Datenmodell

  • Sichere und skalierbare Architektur

  • Multi-Transport-Protokoll (TCP, MQTT, AMQP, UDP)

  • Hersteller- und plattformunabhaengig

  • Unterstuetzt sowohl IoT- als auch industrielle Hochleistungsnetze

  • Zukunftssicher dank Branchenspezifikationen und Digital-Twin-Standards

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

API

Eine API (Application Programming Interface) ist eine definierte Schnittstelle, die den strukturierten Datenaustausch zwischen Softwareanwendungen, Cloud-Diensten, Automationssystemen oder Geraeten ermoeglicht.
APIs sind zentrale Bausteine moderner IT-, IoT- und Gebaeudeautomationsarchitekturen, da sie Systeme herstellerunabhaengig miteinander verbinden und Daten standardisiert bereitstellen.

APIs koennen Daten auslesen, schreiben, veraendern oder prozessieren und bilden damit die Grundlage fuer Integrationen, Web-Services, Microservices und Automationsplattformen.

Technische Architektur von APIs

APIs definieren klare Regeln fuer den Datenaustausch:

  • Datenformate (z. B. JSON, XML)

  • Endpoints und Ressourcen

  • Request- und Response-Strukturen

  • Authentifizierung und Berechtigungen

  • Transportprotokolle (HTTP/S, MQTT, WebSockets usw.)

APIs sind servicelastig und koennen sowohl synchron (Request/Response) als auch asynchron (Event-basiert) genutzt werden.

REST API – Die meistverwendete Web-Schnittstelle

REST (Representational State Transfer) ist der de-facto Standard fuer Web- und Cloud-Integrationen.

Technische Merkmale:

  • HTTP/HTTPS-basierter Transport

  • Ressourcenorientierte Architektur

  • Datenmodelle meist in JSON

  • CRUD-Operationen ueber GET, POST, PUT, DELETE

  • Stateless (keine persistente Session im Server)

  • Hohe Skalierbarkeit in Cloud-Umgebungen

REST wird in IoT, Cloud-Systemen, Gebaeudeautomation, Energiemanagement und App-Integrationen eingesetzt.

GraphQL API – Effiziente, flexible Abfragen

GraphQL ist eine moderne API-Technologie, die besonders effizient bei komplexen Datenstrukturen ist.

Technische Merkmale:

  • Client bestimmt exakt, welche Daten geliefert werden

  • Single Endpoint statt vieler REST-Routen

  • Strikt typisierte Schemas

  • Ideal fuer mobile, IoT- und Edge-Anwendungen mit schmaler Bandbreite

SOAP API – Strukturierte und stark typisierte Webservices

SOAP (Simple Object Access Protocol) ist ein aelterer, aber extrem stabiler Standard fuer Unternehmensintegrationen.

Technische Merkmale:

  • XML-basiert

  • Stark typisierte Datenmodelle

  • Unterstützt komplexe Transaktionen

  • Hohe Zuverlaessigkeit fuer Enterprise-Systeme

  • Wird oft in ERP, Banking, Energiehandel oder Legacy-Systemen genutzt

API-Sicherheit und Authentifizierung

Moderne APIs verwenden standardisierte Sicherheitsmechanismen:

  • OAuth 2.0 / OpenID Connect

  • API Keys

  • JWT Tokens

  • TLS-Verschluesselung (HTTPS)

  • Rollenbasierte Zugriffskontrollen (RBAC)

Damit koennen APIs sicher in IoT-, Cloud- und Unternehmensnetzwerken betrieben werden.

APIs in der Industrie- und Gebaeudeautomation

APIs gewinnen stetig an Bedeutung in:

  • IoT- und Edge-Integration

  • Smart-Building-Plattformen

  • Energiemanagementsystemen

  • Cloud-Diensten (Azure, AWS, Google)

  • Gateway-Kommunikation zwischen BACnet, Modbus, MQTT, OPC UA

  • App- und Webvisualisierungen

  • Digital Twins und Data Analytics

APIs bilden eine zentrale Schicht fuer moderne Datenplattformen, Dashboards, Automationsprozesse und Remote-Services.