Detail předmětu

Distribuované systémy a sítě

FEKT-MDSSAk. rok: 2019/2020

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

5

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 6 protokolů a dva testy)
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.
Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

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 je poskytnout základní orientaci v oblasti seriových komunikačních rozhraní, průmyslových komunikačních sběrnic včetně základních principů funkční a informační bezpečnosti.

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-M1 magisterský navazující

    obor M1-KAM , 1 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

Úvod. Obsah předmětu, podmínky absolvování.
Otevřené komunikace. Model ISO-OSI a další modely otevřených komunikací. Důležité standardy jednotlivých vrstev modelu.
Fyzická a linková vrstva. Fyzická a SW rozhraní.
Protokol HDLC. Kod CRC a jeho tvorba. Formát ISO IP PDU .
Spínaná a nespínaná transportní vrstva. Relační a aplikační vrstva OSI modelu.
TCP/IP protokoly. Internetové aplikace.
Foundation Fieldbus jako příklad komplexního řešení průmyslové komunikační sběrnice.
Profibus FMS, DP a PA.
DeviceNet a ControlNet.
LonWorks technologie. Totálně distribuovaná automatizace.
Jednoduché sběrnice pro připojení senzorů.
Ethernet v průmysové automatizaci.
Softwarové řízení a automatizace.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Štohl, Ph.D.
Ing. Tomáš Benešl
Ing. Ondřej Baštán

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.