Specjalność studiów I i II stopnia
Oferta dydaktyczna IAiR

Sieci przemysłowe i inteligentne urządzenia polowe

Cel

Umiejętności analizy, doboru i projektowania przemysłowych systemów sieciowych Podstawowa wiedza inżynierska o charakterze projektowym i aplikacyjnym

Opis

Wprowadzenie. Charakterystyka systemów operacyjnych czasu rzeczywistego. Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu technik telekomunikacyjnych. Rodzaje i topologie sieci. Sieć typu HART. Sieci typu PROFIBUS. Sieć CAN. Sieć AS. Sieć MODBUS RTU. Sieć Ethernet. Sieć LonWorks.

Wymagania

Znajomość podstaw: elektrotechniki, elektroniki, informatyki.

Bibliografia

  1. Bartyś M:. Systemy sieciowe w automatyce i robotyce.. Materiały dydaktyczne, (CD). Instytut Automatyki i Robotyki Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2004
  2. Lal K., Rak T., Orkisz K.: RTLinux - system czasu rzeczywistego. Helion 2003

Metody oceny

Zaliczenie wykładu następuje na podstawie dwóch kolokwiów. Zaliczenie projektowania na podstawie średniej z ocen uzyskanych ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

Szczegółowy rozkład zajęć

Nr Temat Opis Wymiar
1 Wprowadzenie Rys historyczny. Rozwój systemów sieciowych. Systemy rozproszone, systemy czasu rzeczywistego. Ewolucja rozproszonego systemu czasu rzeczywistego. Rozproszony system przemysłowy. Dystrybucja funkcji. Struktura hierarchiczna systemu rozproszonego. Sieci przemysłowe. Determinizm protokołów w dostępie do warstwy fizycznej. Kolizje i arbitraż .. Sprawność i przepustowość efektywna sieci przemysłowych. Typowe obszary zastosowań. Tendencje rozwojowe. W 2
2 Charakterystyka systemów operacyjnych czasu rzeczywistego. Procesy, algorytmy szeregowania zadań i podziału czasu. Proces i wątek. Wielozadaniowość i wieloprogramowość. Podstawy projektowania procesów współbieżnych Tworzenie aplikacji czasu rzeczywistego. Budowa jądra systemu. Mikrojądro QNX i RT-Linux. Systemy wbudowane i firmware. Przykład zastosowania w technice samochodowej. Prezentacja zdeterminowanych w czasie protokołów dostępu do medium. W 2
3 Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu technik telekomunikacyjnych Kanał podkładowy. Kanał pierwotny. Typy kanałów. Urządzenia komunikacyjne danych i urządzenia końcowe. Przepływność binarna. Elementowa stopa błędów. Zabezpieczenia przed błędami komunikacyjnymi. Wielomiany generacyjne. Ramki transmisyjne. Protokoły komunikacyjne. Model ISO/OSI. W 1
4 Rodzaje i topologie sieci Topologie sieci. Zalety i wady topologii. Systemy z jedną i wieloma jednostkami nadrzędnymi. Typy protokołów komunikacyjnych. Typowe aplikacje. W 1
5 Sieć analogowa Sieć 4-20mA i jej odmiany przemysłowe. Właściwości sieci. Sposoby kodowania informacji analogowych i cyfrowych w sieciach analogowych. Inteligentne urządzenia automatyki w sieciach analogowych W 1
6 Sieć typu HART Możliwe topologie sieci. Właściwości sieci. Kanały podkładowe. Ramka informacyjna. Sposoby zabezpieczania przed skutkami wystąpienia błędów. Praca w trybie sieci analogowej. Wady i zalety sieci. Przykłady zastosowań w inteligentnych przetwornikach pomiarowych W 1
7 Sieci typu PROFIBUS Topologia sieci. Odmiany sieci. Właściwości sieci. Kanały podkładowe. Ramki informacyjne. Definicja warstw wspólnych protokołu PROFIBUS. Sposób kodowania informacji. Ramka transmisyjne. Unikanie kolizji. Klasy jednostek nadrzędnych. Profile urządzeń. Pliki GSD. Sposoby zabezpieczania przed skutkami wystąpienia błędów. Wady i zalety sieci. Przykłady zastosowań. W 1
8 Sieci typu FOUNDATION FIELDBUS Topologie sieci. Odmiany sieci .Właściwości sieci. Warstwa fizyczna. Ramki informacyjne. Definicja cech wspólnych sieci PROFIBUS i FOUNDATION FIELDBUS. Sposób kodowania informacji. Ramka transmisyjna. Stos FOUNDATION FIELDBUS. Sposoby zabezpieczania przed skutkami wystąpienia błędów. Wady i zalety sieci. Przykłady zastosowań. W 1
9 Sieć CAN Topologia sieci. Właściwości sieci. Warstwa fizyczna. Ramki informacyjne. Zabezpieczenia przed błędami transmisji. CANOpen i DeviceNet Przykład zastosowania do układu sterowania stanowiska do badań trwałościowych konstrukcji ochronnych ROPS W 1
10 Sieć AS Topologia sieci. Właściwości sieci. Zastosowania sieci do automatyzacji procesów dyskretnych. Możliwości przesyłania informacji analogowych kodowanych cyfrowo. Aspekty bezpieczeństwa przesyłu informacji w sieci. W 1
11 Sieć MODBUS RTU Topologia sieci. Właściwości sieci. Pojęcie rejestru. Funkcje sieci. Warstwa fizyczna. Ograniczenia komunikacyjne. Sprawność informacyjna. Możliwości przesyłania informacji analogowych kodowanych cyfrowo. Przykład zastosowania sieci w pomiarach, sterowaniu i robotyce mobilnej W 1
12 Sieć Ethernet Topologia sieci. Właściwości sieci. Sposoby rozwiązywania konfliktów w sieci. IP. Ramka komunikacyjna. Ograniczenia komunikacyjne. Ethernet przemysłowy. Sprawność informacyjna. Przykłady zastosowań. W 1
13 Sieć LonWorks Topologia sieci. Właściwości sieci. NeuronChip. Funkcje sieci. Warstwa fizyczna. Ograniczenia komunikacyjne. Możliwości przesyłania informacji analogowych. Przykład zastosowania sieci w automatyzacji budynku W 1
1 Zajęcia organizacyjne Zapoznanie z regulaminem prowadzenia i zaliczenia ćwiczeń. Szkolenie BHP L 1
2 Konfiguracja sieci HART w układzie sieci analogowej i cyfrowej. Konfiguracja sieci HART zawierającej jedną jednostkę nadrzędną i jedną jednostkę podporządkowaną (przemysłowy przetwornik ciśnienia) w układach: sieci analogowej, sieci cyfrowej, sieci cyfrowej w trybie nadawczym jednostki podporządkowanej. Badanie efektywnej przepływności binarnej sieci. Badanie odporności sieci na zwarcia, rozwarcia i zakłócenia zewnętrzne. L 2
3 Zastosowanie sieci MODBUS-RTU do sterowania robota mobilnego. Realizacja aplikacji typu master dla sieci MODBUS-RTU służącej do sterowania układów napędowych minirobota mobilnego. Badanie ograniczeń systemu Windows w realizacji sieci czasu rzeczywistego. L 2
4 Protokół CANOpen Realizacja komunikacji do współpracy i wymiany informacji z inteligentnym przetwornikiem obrotowo-kodowym pracującym w sieci CANOpen. Zapoznanie się z profilami, indeksami i subindeksami. L 2
5 Sieć CAN Unikalne stanowisko badawcze w skalo europejskiej badań niszczących konstrukcji ochronnych ROPS. Wizyta w Instytucie Mechanizacji Budownictwa w Warszawie. L 2
6 Sieć PROFIBUS DP w sterowaniach napędami elektrycznymi Konfiguracja i parametryzacja układu sterowania i synchronizacji napędów elektrycznych modelu laboratoryjnego wciągarki. Badania i testy jakości sterowania. L 2
7 Sieć ASI w automatyzacji procesów dyskretnych Montaż i uruchomienie sieci ASI złożonej z kilku sensorów i jednego elementu wykonawczego. L 2
8 Sieć LON w automatyzacji budynków Konfiguracja i parametryzacja laboratoryjnego zestawu sieci LON pozwalającego na kontrolę dostępu oraz monitorujących parametry komfortu klimatycznego w pomieszczeniach budynku. L 2
Instytut Automatyki i Robotyki
Politechnika Warszawska