Sieci przemysłowe w sterowaniu maszyn

Nazwa przedmiotu:
Sieci przemysłowe w sterowaniu maszyn
Industry networks in machine control
Kierunek:
Kod przedmiotu:
Mechatronika
Rodzaj przedmiotu:
Poziom przedmiotu:
obowiązkowy na specjalności:
Systemy sterowania
I stopnia
S2_04
Rok: III
Semestr: VI
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
wykład, laboratorium
1W, 1L
2 ECTS
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1. Zapoznanie studentów tematyką sieci przemysłowych w sterowaniu maszyn.
C2. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie posługiwania się sieciami
przemysłowymi oraz obsługi sprzętu sieciowego.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1. Podstawy obsługi systemów komputerowych i przemysłowych.
2. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań.
3. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu komputerów, sterowników PLC
i urządzeń sieciowych.
4. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji
technicznej oraz Internetu.
5. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie.
6. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 – potrafi dokonać analizy podstaw teoretycznych z zakresu sieci komputerowych
i przemysłowych,
EK 2 – analizuje zasady budowy, działania i obsługi sieci komputerowych,
EK 3 – identyfikuje podstawowe cechy odróżniające sieci przemysłowe od klasycznych sieci
komputerowych,
EK 4 – rozróżnia najpopularniejsze sieci przemysłowe oraz normy ISO/OSI przypisane sieciom
przemysłowym,
EK 5 – analizuje podstawowe protokoły sieci przemysłowych i przypisuje je do odpowiednich
warstw modelu OSI/ISO,
EK 6 – buduje sieci i konfiguruje urządzenia sieciowe klasyczne oraz przemysłowe,
EK 7 – przygotowuje sprawozdania z przebiegu realizacji ćwiczeń.
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
– Referencyjny model OSI/ISO. Enkapsulacja. Jednostki informacji.
– Definicja sieci przemysłowej. Charakterystyka klasycznej sieci LAN oraz sieci
przemysłowej. Normy PN-EN 61158:2008 i PN-EN 61784:2008. Parametry
i typy sieci przemysłowych
W4
– Media transmisyjne w sieciach przemysłowych. Media klasyczne
i światłowodowe. Topologie. Przemysłowe urządzenia sieciowe.
W5
– Protokół Ethernet i protokoły z rodziny TCP/IP. Protokoły połączeniowe
i bezpołączeniowe. Budowa nagłówków.
W6
– Systemy sterowania. Charakterystyka typów systemów sterowania.
W7
– Sieci przemysłowe w rozproszonych układach sterowania. Definicja
rozproszonego układu sterowania. Przykłady aplikacji przemysłowych.
W 8,9 – Transmisja szeregowa i równoległa. Protokół RS-232C i RS-485. Sterowanie
urządzeniami przy pomocy łączy równoległych standardu IEEE-1284.
W 10,11 – Charakterystyka sieci przemysłowej Modbus. Sieć Modbus a model ISO/OSI.
Transmisja master-slave. Adresacja. Tryby pracy.
W 11-14 – Charakterystyka sieci przemysłowej Profibus i Profibus DP. Profibus a model
ISO/OSI. Zasady transmisji. Warstwy. Typy stacji. Profile aplikacyjne.
W 15
– Krótka charakterystyka sieci przemysłowych CC-Link, LonWorks i CANOpen
W1
W 2,3
Forma zajęć – LABORATORIUM
– Model OSI/ISO a protokoły sieci lokalnych TCP/IP i NetBEUI. Konfiguracja sieci
w systemach Windows i Linux.
L 3,4
– Protokoły warstwy łącza danych na przykładzie Ethernet 802.x. Programy do
analizy transmisji sieciowej.
L 5,6
– Podstawy adresacji warstwie III modelu OSI/ISO na przykładzie protokołów IP
ver. 4 i 6. Podział sieci na segmenty.
L7
– Analiza protokoły warstwy sieciowej: ICMP, ARP, RARP. Protokoły warstwy
transportowej: TCP i UDP.
L 8,9
– Urządzenia sieciowe warstwy fizycznej, łącza danych i sieciowej – huby,
switche i routery. Konfiguracja urządzeń sieciowych warstwy II.
L 10,11 – Analiza sieci przemysłowej Profibus i Profibus DP. Konfiguracja urządzeń
sieciowych master-slave. Konfiguracja dedykowanych modułów sieciowych
dla sterowników PLC.
L 12,13 – Konfiguracja rozproszonego układu sterowania z wykorzystaniem sieci opartej
o protokół TCP/IP oraz porównanie z siecią przemysłową CC-Link.
L 14,15 – Sterowanie urządzeniami mechatronicznymi z użyciem transmisji szeregowej
i równoległej.
L 1,2
Liczba
godzin
1
2
1
1
1
1
2
2
4
1
Liczba
godzin
2
2
2
1
2
2
2
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. –
2. –
3. –
4. –
5. –
wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń
instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych
pracownia komputerowa wyposażona w specjalistyczne aplikacje
sieć komputerowa wyposażona w przemysłowe urządzenia sieciowe warstwy I, II i III modelu
OSI/ISO
2
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych
F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń
F3. – ocena aktywności podczas zajęć
P1. –ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2. –ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - kolokwium
*) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych,
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
15W 15L → 30h
2.5 h
5h
Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
(czas poza zajęciami laboratoryjnymi)
5h
Obecność na konsultacjach
5h
Przygotowanie do zadania sprawdzającego
2.5 h
Suma
50 h
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach
wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o
charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i
projektowych
2 ECTS
1.4 ECTS
1 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
Franka J, Derflera F.: „Sieci komputerowe dla każdego", Wyd. Helion, Warszawa 2001.
Kwiecień A.: „Analiza przepływu informacji w komputerowych sieciach przemysłowych", wyd.
Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
Mrówka Z.: „Sieci przemysłowe - przegląd rozwiązań, zakres zastosowań, zestawienia czasów
transmisji danych", PPH PROLOC Sp. z. o .o.
Peszyński K., Siemieniako F.: „Sterowanie procesów - podstawy i Przykłady", Wydawnictwa
Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej, Bydgoszcz 2002.
Neumann P: „Systemy komunikacji w technice automatyzacji", Centralny Ośrodek Szkolenia i
Wydawnictw SEP, Warszawa 2003.
Piotrowski A: „Sieciowe systemy telekomunikacyjne w przedsiębiorstwie”, „Urządzenia sieciowe",
„Sieci przemysłowe w sterowaniu maszyn”, wykłady, ITM, P.CZ.
Praca zbiorowa: „Wademecum - Teleinformatyka I i II", IPG Poland S.A, Warszawa 1999.
PROFIBUS - Technologie i aplikacje - Opis systemu, PROFIBUS PNO Polska, listopad 2004.
PROFInet - Technologie i aplikacje - Opis systemu, PROFIBUS PNO Polska, luty 2005.
Sacha K.: „Sieci miejscowe PROFIBUS", wyd. Mikom warszawa 1998.
Solnik W., Zajda Z.: „Komputerowe sieci przemysłowe Profibus DP i MPI", Oficyna Wydawnicza
3
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
PROWADZĄCY PRZEDMIOT (IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. dr inż. Andrzej Piotrowski [email protected]
MATRYCA REALIZACJI i WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych dla
całego programu
(PEK)
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
EK1
K_W58_S2_08
C1
W1-15
1,3
EK2
K_W58_S2_08
K_U58_S2_08
C1,C3
W1-5
L1-7
1-6
EK3
K_W58_S2_08
K_U58_S2_08
C1,C3
W2-3
L8-15
1-6
EK4
K_W58_S2_08
K_U58_S2_08
C1,C2
W1-3,10-15
L10-15
1-6
EK5
K_W58_S2_08
K_U58_S2_08
C1,C2
W10-15
L3,4,10-15
1-6
EK6
K_W58_S2_08
K_U58_S2_08
C1,C2
W1-15
L12-15
1-6
EK7
K_U58_S2_08
C1,C2
L1-15
1-6
Sposób
oceny
F1
P2
F1
F2
F3
P1
F1
F2
F3
P1
F1
F2
F3
P1
F1
F2
F3
P1
F1
F2
F3
P1
P1
P2
4
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
Efekty
kształcenia
EK1-EK7
Student opanował
wiedzę z zakresu
sieci przemysłowych
w układach
sterowania
EK2, EK3, EK6, EK7
Student posiada
wiedzę teoretyczną
i umiejętności
praktyczne
w zakresie sieci
komputerowych.
Potrafi efektywnie
prezentować nabytą
wiedzę.
EK4, EK5, EK6, EK7
Student zna sieci
przemysłowe, potrafi
konfigurować
urządzenia sieciowe.
Efektywnie potrafi
prezentować nabytą
wiedzę.
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Na ocenę 5
Student nie
opanował
podstawowej wiedzy
z sieci
przemysłowych
w układach
sterowania.
Student częściowo
opanował wiedzę
z sieci
przemysłowych w
układach sterowania.
Odróżnia sieci
komputerowe od
sieci przemysłowych.
Student zna budowę
podstawowych
protokołów
sieciowych i zasady
działania sieci
lokalnych
i przemysłowych.
Student bardzo
dobrze opanował
wiedzę z zakresu
materiału objętego
programem
nauczania,
samodzielnie
konfiguruje
urządzenia i analizuje
protokoły sieciowe.
Student potrafi
korzystać z sieci
komputerowych, nie
potrafi jednak
wyjaśnić zasad ich
działania oraz nie zna
modelu OSI/ISO.
Student potrafi
podłączyć się do sieci
komputerowej, zna
zasad adresacji
sieciowej, potrafi
omówić warstwy
modelu OSI/ISO.
Student rozumie
zasady działania
i potrafi
przeanalizować
podstawowe
protokoły sieciowe
i przypisać je do
odpowiednich
warstw modelu
OSI/ISO.
Student potrafi
samodzielnie dobrać
protokół sieciowy do
przedstawionego
zadania, podzielić
sieć na logiczne
segmenty i znaleźć
przyczyny
ewentualnych
błędów transmisji.
Student nie zna sieci
przemysłowych, nie
potrafi wymienić
typów systemów
sterowania.
Student zna rodzaje
sieci przemysłowych.
Potrafi określić
różnice między siecią
klasyczną
a przemysłową. Zna
media transmisyjne.
Student rozumie
zasady działania sieci
przemysłowych.
Potrafi analizować
protokoły sieci
przemysłowych. Zna
architekturę masterslave i budowę
pakietów.
Student samodzielnie
poszerza zdobytą na
zajęciach wiedzę.
Potrafi dobrać typ
sieci do wybranego
systemu sterowania.
Potrafi samodzielnie
zbudować
i skonfigurować sieć
przemysłową.
5
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Mechatronika wraz z:
- programem studiów,
- prezentacjami do zajęć,
- instrukcjami do ćwiczeń laboratoryjnych,
- harmonogramem odbywania zajęć
dostępne są na tablicy informacyjnej oraz stronie internetowej Wydziału: www.wimii.pcz.pl
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z danego
przedmiotu.
6