Detail předmětu

Distribuované systémy a sítě

FEKT-LDSSAk. rok: 2013/2014

Předmět se věnuje moderní problematice v oblasti automatizační techniky, tj. distribuovaným řídicím systémům. Důraz je kladen na komunikační podsystém, který je základem těchto systémů. Praktické zkušenosti získají studenti s průmyslovými komunikačními systémy PROFIBUS, PROFINET, ETHERNET/IP, DeviceNet, RIO. Studenti si významně prohloubí znalosti o otevřené komunikaci, standardech a kvazistandardech průmyslových sítí a jejich implementaci. Další část předmětu je věnována distribuovaným automatizačním systémům od úrovně bezprostředního řízení až po úroveň operátorského řízení. Studenti jsou rovněž seznámeni se základními aspekty rizikové analýzy, funkční a informační bezpečnosti.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Fiedler, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat jednotlivé vrstvy ISO/OSI modelu,
- vysvětlit význam pojmu „komunikace v reálném čase“,
- vyjmenovat některé deterministické komunikační systémy.
- popsat hlavní aplikační rysy technologií RS-232, RS-485, CAN, AS-interface, Modbus, Ethernet a průmyslový Ethernet,
- popsat základní principy funkční bezpečnosti,
- popsat základní stavební prvky informační bezpečnosti,
- diskutovat výhody a nevýhody jednotlivých komunikačních technologií,
- kvalifikovaně odhadnout zda se na aplikaci mohou vztahovat normy funkční bezpečnosti,
- na základě definovaných požadavků zvolit vhodnou komunikační technologii.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět by měl být schopen vysvětlit základní fyzikální a elektrotechnické principy mající vztah k zatěžování vedení (odpor, kapacita, indukčnost, impedance) a šíření signálu po vedení; analyzovat jednoduché elektronické obvody s pasivními součástkami a tranzistory; - diskutovat základní pojmy z oblasti pravděpodobnosti a statistiky; počítat pravděpodobnosti při sériovém a paralelním řazení komponent. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia, dále je vhodné, aby studenti absolvovali buď MAUP nebo BPGA, případně aby měli předchozí zkušenost s používáním programovatelných automatů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní výuku.

Způsob a kritéria hodnocení

až 30 bodů za cvičení (body student získává za protokoly, testy a vypracované tutorialy)
až 70 bodů za zkoušku (písemná část 50 bodů + ústní část 20).
Zkouška má povinnou písemnou a povinnou ústní část. Pro postup do ústní části je nutné ziskat v písemné části alespoň 24 bodů, žádné dvě otázky nesmí být hodnoceny nulou bodů. Pro úspěšné složení zkoušky je nutné získat z ústní části alespoň 10 bodů.
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v problematice seriových komunikací, průmyslových komunikačních technologií, funkční a informační bezpečnosti.

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky otevřené komunikace, ISO/OSI model.
2. Funkce jednotlivých vrstev. TCP/IP model. Aktivné síťové prvky,
3. Rozhraní nejnižší úrovně, RS-232, RS-485.
4. Přístupové metody.
5. Sběrnice CAN a fyzické vrstvy (High speed CAN, Low speed fault tolerant CAN, Single Wire CAN).
6. AS-interface.
7. AS-inetrface Safety at Work a úvod do funkční bezpečnosti.
8. Funkční bezpečnost.
9. Další sítě (Profibus, Modbus).
10. Ethernet a Průmyslový Ethernet - způsoby zajištění determinismu.
11. Informační bezpečnost

Učební cíle

Cílem předmětu jsou důkladné znalosti v oblasti průmyslových komunikačních sběrnic a distribuovaných systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní výuka je povinná, řádně omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit (obvykle v zápočtovém týdnu).

Základní literatura

Stallings W.: Handbook of Computer-Communication standards. Vol1. Macmillan Book, 1988 (EN)
Zezulka F.: Automatizační prostředky. Skriptum PC DIR, 2000. (CS)
Zezulka F.: Prostředky průmyslové automatizace. Vutium, 2004 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-KAM , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Fiedler, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do problematiky otevřené komunikace.
2. ISO - OSI model. TCP/IP model
3. Průmyslové sítě nejnižší úrovně. HART, AS-i bus.
4. Další sensor/aktor sítě (Profibus, Interbus)
5. Senzorové sítě.
6. Průmyslové sítě typu Device bus a fieldbus.
7. Komunikační systémy pro totálně distribuované systémy.
8. Ethernet a průmyslový Ethernet - fyzická vrstva, topologie, přepínaný Ethernet.
9. Mechanismy posilující determinismus a RT vlastnosti Ethernetu a průmyslového Ethernetu.
10. Doba odezvy a synchronismus, metoda PTP.
11. Vlastnosti průmyslového Ethernetu z hlediska safety a security.
12. Bezdrátové průmyslové sítě a bezdrátový Ethernet.
13. Standard IEC 61158

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Fiedler, Ph.D.

Osnova

Úvodní cvičení (organizace, instruktáž, školení o bezpečnosti a seznámení s pracovištěm, podmínky udělení zápočtu).
Měření na fyzických rozhraních RS 232, 422, 485
Propojování automatizačních prostředků proprietárními sériovými sběrnicemi. Konfigurování sítě.
Tvorba SW brány pomocí DDE. Zadání protokolu.
Cvičení se sítí Profibus DP. Konfigurace sítě.
Cvičení se sítěmi DeviceNet.Zadání protokolu.
Cvičení se sítí ControlNet.
Prezentace řešení zadání laboratorních úloh.
Zápočet.