Integracja Rozproszonych Systemów Automatyki i Informatyki Plik

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: INTEGRACJA ROZPROSZONYCH
2. Kod przedmiotu:
SYSTEMÓW AUTOMATYKI I INFORMATYKI
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: Przetwarzanie informacji i sterowanie w biotechnologii
9. Semestr: 3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Tomasz Kłopot
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
W1
W2
W3
U1
U2
K1
K2
Opis efektu kształcenia
Zna mechanizmy oraz techniki umożliwiające integrację
systemów automatyki w tym rozwiązań mobilnych.
Zna podstawowe pojęcia: SIL, OPC UA, Safety, Systemy
hierarchiczne, Sterowanie nadrzędne.
Ma wiedzę w zakresie związanym z zapewnieniem
„łańcucha bezpieczeństwa” podczas integracji systemu.
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.
Potrafi zaprezentować i obronić zaproponowane
rozwiązanie konstrukcyjne
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
OP/OS
WT, WM
OP/OS
WT, WM
OP/OS
WT, WM
OP/OS
P
RP
P
OP/OS
WT, WM
OP/OS
P
K_W4/2;
W7/1; W16/2
K_W19/3;
W20/1
K_W22/2
K_U2/3;
U13/2
K_U2/3;
U6/1
K_K1/3;
K5/1; K6/1
K_K1/1;
K5/1; K6/1
K7/1
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. : 15
P. : 12
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 projektowe
Seria pierwsza - BADAWCZA
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.
Seria druga - PROJEKTOWA
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
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
15/0
0/0
30/15
45/15
24. Suma wszystkich godzin: 60
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): 2
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)