Integracja Systemów Automatyki Plik

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: INTEGRACJA SYSTEMÓW
2. Kod przedmiotu:
AUTOMATYKI
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: Automatyka
9. Semestr: 3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: Prof. dr hab. inż. Mieczysław Metzger
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
przedmioty specjalnościowe
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Sterowniki i sieci komputerowe, Podstawy
miernictwa, Urządzenia automatyki, Dynamika procesów, Symulacja układów sterowania. Zakłada się, że przed
rozpoczęciem nauki niniejszego przedmiotu student posiada podstawowe przygotowanie w zakresie
programowania sterowników zgodnie z normą IEC 61131-3, programowania obliczeń komputerowych,
programowania obiektowego, programowania graficznego. Ponadto oczekuje się od studenta znajomości
podstawowych informacji dotyczących powszechnie występujących sieci przemysłowych. W ramach wymagań
wstępnych oczekuje się również znajomości podziału oraz zakresu zastosowań urządzeń wykonawczych jak
również urządzeń pomiarowych.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z problemami integracji systemów
automatyki i informatyki. Program dotyczy przedmiotu związanego z jedną z trzech najważniejszych dla inżyniera
automatyka umiejętności – to znaczy integracją systemów (pozostałymi dwiema są: programowanie sterowników
oraz synteza systemów SCADA). Celem ćwiczeń laboratoryjnych oraz projektu jest nabycie przez studentów
umiejętności w zakresie integracji układów automatyki i informatyki.
17. Efekty kształcenia:
Nr
Opis efektu kształcenia
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
W1
Zna mechanizmy oraz techniki umożliwiające integrację
systemów automatyki w tym rozwiązań mobilnych.
OP/OS
WT, WM
W2
Zna podstawowe pojęcia: SIL, OPC UA, Safety, Systemy
hierarchiczne, Sterowanie nadrzędne.
OP/OS
WT, WM
W3
Ma wiedzę w zakresie związanym z zapewnieniem
„łańcucha bezpieczeństwa” podczas integracji systemu.
OP/OS
WT, WM
U1
Potrafi samodzielnie podejmować decyzje dotyczące
wyboru najlepszych rozwiązań integracyjnych.
Potrafi posługiwać się programami inżynierskimi
wymaganymi do przeprowadzenia integracji systemu.
Ma świadomość wagi rozwiązań zapewniających
bezpieczeństwo maszyn i procesów.
OP/OS
P, L
RP
P, L
OP/OS
WT, WM
U2
K1
K_W2/1;
W4/1; W5/1;
W9/1;
K_W14/2;
W18/1;
W19/2
W20/1;
K_W14/3;
W21/1;
W22/2
K_U1/1;
U4/1; U9/2
K_U18/2;
U13/2
K_K1/1;
K2/1; K4/2;
Potrafi zaprezentować i obronić zaproponowane
rozwiązanie konstrukcyjne
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
K2
W. : 15
P. : 15
OP/OS
P, L
K6/1
K_K2/1/;
K7/2
L.: 15
19. Treści kształcenia:
Wykład
Podstawowe pojęcia oraz idea rozproszonych systemów automatyki. Integracja jako zespolenie tych systemów
tak, aby mogły one korzystać nawzajem ze swoich zasobów, takich jak urządzenia i oprogramowanie. Klasyfikacja
mikroprocesorowych urządzeń przemysłowych. Rodzaje komunikacji. Magistrale. Protokoły komunikacyjne.
Redundancja w układach sterowania. Integracja systemów jednego producenta. Integracja międzysystemowa w tym
obejmująca specyfikę urządzeń mobilnych. Urządzenia i oprogramowanie dla integracji międzysystemowej.
Historyczne znaczenie systemu TDC-3000 firmy Honeywell i jego wpływ na współczesne powszechnie
akceptowane rozwiązania automatyki tzw wielkich producentów. System Expirion Honeywella z elementami
integracji międzysystemowej. SIMATIC PCS7 firmy Siemens jako przykład systemu uwzględniającego zarówno
możliwości pracy samodzielnych sterowników systemu jak i możliwości syntezy sieciowych struktur
rozproszonych. Architektury w ramach systemu PCS7. Idea systemów rozproszonych firmy Rockwell Automation.
Architektura systemu Logix z trzema poziomami magistrali komunikacyjnych.
Tematyka dotycząca bezpieczeństwa maszyn i procesów z szczególnym uwzględnieniem mechanizmów
zapewniających utrzymanie „łańcucha bezpieczeństwa” podczas integracji systemu.
Zdalny monitoring i sterowanie operatorskie z wykorzystaniem agentów w Internecie. Możliwości sprzętowe i
programowe wspomagające wykorzystanie Internetu. Nowe możliwości jakie daje Internet w integracji
międzysystemowej (Internet jest jedyną siecią mało zależną od dyktatu wielkich producentów). Możliwości dla
polskich firm na tym właśnie rynku. Technologia OPC dla możliwości integracji aplikacji różnych wytwórców.
Standardy porozumienia w ramach OPC, OPC UA oraz SOAP. Technologia agentów i holonów. Integracja
systemów z wykorzystaniem technologii agentów i holonów.
Zajęcia laboratoryjne
1. Integracja urządzeń i oprogramowania na poziomie DeviceNet. Uruchomienie systemu automatyki poprzez
integrację w nim czujników oraz elementów wykonawczych wyposażonych w interfejs DeviceNet. Wymagane
jest przeprowadzenie parametryzacji oraz diagnostyki wykorzystywanych urządzeń.
2. Integracja urządzeń i oprogramowania na poziomie ProfiBus DP. Uruchomienie systemu automatyki poprzez
integrację w nim rozproszonych wejść wyjść oraz elementów wykonawczych wyposażonych w interfejs
ProfiBus. Wymagane jest przeprowadzenie parametryzacji oraz diagnostyki wykorzystywanych urządzeń z
wykorzystaniem PPO 1 i PPO 2.
3. Integracja urządzeń i oprogramowania na poziomie CAN w systemach mobilnych. Uruchomienie systemu
sterowania opartego na rozwiązaniach mobilnych z uwzględnieniem specyfiki tych urządzeń.
4. Integracja systemu sterowania dwoma różnymi standardami sieciowymi w środowisku Logix. Wykorzystując
protokół CIP należy zapewnić wymianę danych pomiędzy urządzeniami pracującymi przynajmniej w dwóch
różnych sieciach. W tym wypadku wymaga się wykorzystanie sieci DeviceNet, Ethernet/IP, ControlNet.
5. Integracja systemu sterowania dwoma różnymi standardami sieciowymi w środowisku Simatic S7.
Wykorzystując sprzętowe rozwiązania w postaci dedykowanych procesorów komunikacyjnych należy zapewnić
wymianę danych pomiędzy urządzeniami pracującymi przynajmniej w dwóch różnych sieciach. W tym wypadku
wymaga się wykorzystanie magistrali ProfiBus, ProfiNet, MPI, PPI, ASi.
6. Integracja międzysystemowa z wykorzystaniem technologii OPC. Wykorzystując serwery OPC należy dokonać
integracji systemu składającego się z urządzeń pracujących w różnych sieciach.
7. Integracja międzysystemowa z wykorzystaniem dedykowanych interfejsów. Wykorzystując interfejsy różnych
sieci dostępne w ramach jednej stacji dokonać integracji systemu automatyki z wykorzystaniem więcej niż jednej
platformy sprzętowej.
Zajęcia projektowe
1. Synteza zadanych symulatorów procesowych z dedykowanymi GUI
2. Synteza wirtualnych regulatorów i sterowników z panelami operatorskimi
3. Uruchomienie agentów dla połączeń TCP/IP
4. Uruchomienie agentów dla połączeń OPC
5. Integracja transmisji klient-serwer
6. Integracja sieci według standardu producent-dystrybutor-konsument
7. Przygotowanie dokumentacji integracji systemu przykładowego
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
Przedmiot będzie prowadzony na podstawie materiałów uaktualnianych na bieżąco. Obecnie nie ma podręczników a
integracją systemów zajmują się specjaliści o wieloletnim doświadczeniu przemysłowym i znajomością rynku.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Min-Hsiung Hung, Johnny Tsai, Fan-Tien Cheng, Haw-Ching Yang: Development of an Ethernet-based
equipment integration framework for factory automation. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 20
(2004) pp. 369–383
2. Edgar Chacon, Isabel Besembel, Flor Narciso, Jonas Montilva, Eliezer Colina: An integration architecture for
the automation of a continuous production complex. ISA Transactions 41, 2002, pp. 95–113
3. T. Pfeifer, H.S. Park, H. Thrum: Flexible integration of various fieldbus and sensor/actuator bus systems into
machine tool control. Microsystem Technologies 3 (1997) pp. 191-198 Springer-Verlag .
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
15/10
4
Projekt
15/15
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
15/0
0/0
45/25
24. Suma wszystkich godzin: 70
25. Liczba punktów ECTS: 2
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 1
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 1
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)