Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI)

Wykład #1 – Wykład organizacyjny

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI – KATEDRA INŻYNIERII SYSTEMÓW STEROWANIA

Jarosław Tarnawski, dr inż.

Gdańsk, luty 2017

Zawartość wykładu

•Prowadzący zajęcia i informacje kontaktowe

•Informacje ogólne o przedmiocie

•Podział zajęć PSI/SCR

•Terminarz zajęć

•Treści programowe

•Efekty kształcenia

•Sposób zaliczenia

•Wyposażenie laboratorium

•Deklaracja BHP

•Strona internetowa

•Monitoring jakości prowadzonej dydaktyki

2

Prowadzący zajęcia PSI 2017

•Odpowiedzialny za przedmiot

Jarosław Tarnawski, dr inż.,

jaroslaw.tarnawski@pg.gda.pl pokój nr 4, tel. 58 347-12-26

•Prowadzący

Tomasz Rutkowski, dr inż.,

tomasz.adam.rutkowski@pg.gda.pl , pokój nr 4, tel. 58 347-12-26

Tomasz Karla, mgr inż.

tomasz.karla@pg.gda.pl, pokój nr 11, tel. 58 347-17-42

Karol Kulkowski, mgr inż.

karol.kulkowski@pg.gda.pl, pokój nr 11, tel. 58 347-17-42 3

Informacje ogólne o przedmiocie PSI 2017

Przedmiot Przemysłowe Sieci Informatyczne jest

przedmiotem obowiązkowym dla Studentów I-go stopnia

studiów stacjonarnych na kierunku Automatyka i

Robotyka zarówno dla specjalności:

Automatyka i Systemy Sterowania

Robotyka i Systemy Mechatroniki

Wymiar zajęć (zajęcia zgrupowane są w pierwszej części semestru):

Wykład – 15 godzin

Laboratorium – 15 godzin

Sposób zaliczenia: Zaliczenie

Liczba punktów ECTS: 2 4

Podział zajęć PSI/SCR w semestrze letnim 2017

PSI SCR

5

Terminarz zajęć PSI – wykłady

6

W1 23.02

JT Wykład organizacyjny, Charakterystyka sieci przemysłowych

W2 JT Transmisja szeregowa i modemy

W3 02.03

TK Modbus

W4 TK USB

W5 09.03

JT Kodowanie i wstęp do teorii informacji

W6 TR Profibus, Profinet

W7 16.03

JT Ethernet przemysłowy

W8 JT CAN, OpenCAN i DeviceNet

W9 23.03

JT Standard wymiany danych OPC

W10 KK Zastosowania OPC

W11 30.03

TK Transmisja radiowa cz. I

W12 TK Transmisja radiowa cz. II

W13 06.04

JT Sieci wirtualne VLAN, VPN

W14 JT Zabezpieczenia w PSI

W15 13.04 JT Kolokwium

Terminarz zajęć PSI - laboratoria

13.04 i 21.04 – terminy zapasowe

7

Terminarz zajęć PSI – plan tygodniowy

8

Cel przedmiotu PSI

•Rozumienie znaczenia komunikacji w systemach

automatyki. Znajomość charakteru pracy w warunkach

przemysłowych i wymogów stawianych urządzeniom

przemysłowym. Rozumienie ważności postulatu pracy

w czasie rzeczywistym sprzętu sieciowego i

mechanizmów dostępu do łącza.

Redundantne mechanizmy poprawy niezawodności

pracy sieci przemysłowych. Praktyczne umiejętności

konfiguracji i użytkowania łączności przewodowej i

bezprzewodowej. Umiejętności zabezpieczania sieci

komputerowych przed niepowołanym dostępem.

9

Treści programowe PSI

•Treści programowe

Struktura informacyjna systemu automatyki. Rola komunikacji w

zagadnieniach automatyki. Wymagania stawiane sieciom przemysłowym.

Podstawowe pojęcia związane z sieciami przemysłowymi miejscowymi,

polowymi. Charakterystyka oraz specyfikacja norm IEC 61158 i IEC 61784.

Media transmisji danych: kable miedziane (pary przewodów, kabel

koncentryczny, kable skręcane), światłowód, fale radiowe. Komunikacja

szeregowa i jej zastosowania (RS232, RS422, RS485). Rutery i

zarządzalne przełączniki przemysłowe jako podstawa budowy sieci

przemysłowych. Topologie sieci (magistrala, pierścień, gwiazda, drzewo,

siatka) z uwzględnieniem redundancji połączeń. Mechanizmy dostępu do

magistrali.

Determinizm czasowy sieci jako istotny element zastosowań do zagadnień

automatyki.

10

Treści programowe PSI

•Treści programowe

Ethernet jako sieć natywnie nieprzemysłowa i mechanizmy jej

„uprzemysłowiania”. sprzętowych i programowych sieci przemysłowych.

Profibus jako standard sieci przemysłowej pracującej w systemach

czasu rzeczywistego. Sieci CAN, EiB i LonWorks jako sieci przemysłowe

do uniwersalnych zastosowań znajdujące typowe przeznaczenie.

Łączność bezprzewodowa – radiomodemy, sieci WiFi, Bluetooth, ZigBee.

Protokoły komunikacyjne. Modbus jako standardowy protokół w

zastosowaniach automatyki przemysłowej.

OPC jako nowoczesny, zunifikowany sposób wymiany danych dla urządzeń

automatyki. Tunelowanie protokołów i sieci. Wirtualne sieci prywatne VPN.

Bezpieczeństwo w sieci – sposoby zabezpieczeń.

11

Efekty kształcenia PSI

12

13

Praca własna!

Sposób zaliczenia PSI - Zaliczenie laboratorium

Transmisja szeregowa max. 10 pkt.

Protokół MODBUS max. 10 pkt.

Sieć PROFIBUS (PLC) max. 10 pkt.

Sieć ETHERNET (PLC)

Układu sterowania z OPC max. 10 pkt.

GSM max. 10 pkt.

Radiomodemy

Zaliczenie laboratorium uzyskiwane jest po zrealizowaniu

wszystkich w/w laboratoriów i uzyskaniu co najmniej 25 pkt. 14

Sposób zaliczenia PSI

Zaliczenie wykładu

Podczas ostatniego wykładu odbędzie się kolokwium.

Do uzyskania będzie max 35 pkt. Minimum, które

zalicza część wykładową to 17,5 pkt.

15

Sposób zaliczenia PSI

Praca własna – mini projekt z zagadnień PSI

Zrealizowanie wybranego/zgłoszonego przez Studentów

tematu (max. 2 osoby/temat) oraz udokumentowanie

tego rozwiązania. Obowiązują zasady pracy

inżynierskiej! Do zdobycia jest max. 15 pkt. Ta część

zaliczenia jest fakultatywna.

16

Sposób zaliczenia PSI

Zasady dokumentowania mini projektów PSI2017

Określenie jawności/braku jawności autorstwa projektu i zgody na publikację w

repozytorium

Wstęp, zdefiniowanie celu i zakresu projektu

Stan obecny zagadnienia (state of the art.) - na podstawie przeglądu literatury,

rynku, Internetu

Założenia do projektu, projekt rozwiązania

Realizacja projektu/budowa

Weryfikacja - sprawdzenie zgodności z założeniami, określenie stopnia powodzenia

Podsumowanie (koniecznie nawiązanie do celu, zakresu oraz najważniejszych

osiągnięć) i wskazanie dalszych prac rozwojowych które warto podjąć jako

kontyunację

Bibliografia

Załączniki -

instrukcja użytkowania opracowanego oprogramowania

opracowany kod i wersja wykonywalna

instrukcja użytkowania i ewentualnej rozbudowy kodu

17

Sposób zaliczenia PSI

Proponowane zadania (mini projekt PSI):

-protokół HART

-sieci dla układów mikroprocesorowych

-Sieć LonWorks

-Sieci dla ‘inteligentnego’ budynku - BMS

- komunikacja oparta na socketach pomiędzy PC - Matlab i aplikacja w c/c++

- aplikacja w c/c++ realizująca transmisję OPC z wykorzystaniem guide CERN

- aplikacja w c/c++ realizująca transmisję Modbus z wykorzystaniem darmowych

otwartych bibliotek

- GSM i Radia (szeregowe, ethernetowe) zastosowania, komputery z GSM

- VPN z wykorzystaniem OpenVPN

- konfiguracja routera/switcha z priotytezyacją MOXA (ilustracja)

-Raspberry UDP, TCP, Modbus, OPC

-- budowa sieci RS485 z protokołem MODBUS

-- budowa aplikacji dla PC dla sieci RS485 z protokołem MODBUS

-Projekty proponowane przez Studentów

18

Sposób zaliczenia PSI

19

Punkty Ocena

Brak zaliczenia W lub L 2

Za

liczo

na

na

co

na

jmn

iej

50

% c

ze

ść L

ab

ora

toriu

m

ora

z c

zęść W

ykła

dow

a

<32,5-50) 3

<50-65) 3,5

<65-80) 4

<80-90) 4,5

<90-100) 5

Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych

20

Zapoznanie się z instrukcją i materiałami

pomocniczymi

•

Ustalenie kryteriów oceny – uwaga część punktów jest

przyznawana za pracę w domu!

•

Wydrukowanie protokołu sprawozdania i przyjście z nim

na zajęcia

Wyposażenie laboratorium w aspekcie PSI

21

18 komputerów klasy PC

7 kontrolerów PAC GE Fanuc

3 sterowniki PLC GE Fanuc

18 sterowników Siemens S7-1200

20 minikomputerów Raspberry PI

Sieć Ethernet, Profibus, Profinet,

Modbus, Radiomodemy Satel do

komunikacji szeregowej 4 sztuki

Radiomodemy Satel Ethernet 2 sztuki

2 komputery GSM

6 modemów GSM

Modemy światłowodowe, telefoniczne

Serwery i klienci OPC

Oprogramowanie Matlab z przybornikami

do akwizycji i komunikacji

Oscyloskopy cyfrowe

Deklaracja BHP

•Deklaracja BHP

22

Strona internetowa PSI

•Strona internetowa przedmiotu PSI

www.eia.pg.edu.pl/kiss/dydaktyka/psi

• wykłady,

• instrukcje laboratoryjne,

• informacje organizacyjne,

• wyniki zaliczeń,

• materiały pomocnicze

23

Monitoring jakości prowadzonej dydaktyki PSI

Sugerowany kontakt mailowy w zgłaszaniu bieżących

problemów z odpowiedzialnym za przedmiot

jaroslaw.tarnawski@pg.gda.pl

Ankieta wewnętrzna (poza Uczelnianym systemem)

wypełniana pod koniec semestru (złożenie ankiety -

ostatni wykład), ale opublikowana na początku semestru

– aby można się było się do niej poważnie przygotować.

Uzyskane w wyniku sprzężenia zwrotnego od

Studentów informacje zostaną przeanalizowane pod

kątem usprawnienia i ulepszenia procesu

dydaktycznego

Za dostarczone informacje z góry dziękuję!

24

25