Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Systemy czasu rzeczywistego
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Michał Bartyś
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty kierunkowe
Kod przedmiotu:
SCRUZ
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Studia literaturowe: 40 h Realizacja prac projektowych : 60 h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 (konsultacje i sprawdzanie prrojektów)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
3 (projekty)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Od studentów wymagana jest wiedza w zakresie podstaw: elektrotechniki, elektroniki i telekomunikacji, informatyki. Realizacja zadań projektowych wymaga umiejętności programowania w języku C++.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest nabycie przez studiujących niezbędnej wiedzy i podstawowych umiejętności z zakresu projektowania przemysłowych sieci czasu rzeczywistego.
Treści kształcenia:
1. Sieci komunikacyjne w zastosowaniach przemysłowych Zadania sieci komunikacyjnych. Otwarte i zamknięte systemy sieciowe. Referencyjny model warstwowy sieci ISO/OSI. Klasyfikacja sieci. Kanały komunikacyjne. Wymagania stawiane sieciom komunikacyjnym w zastosowaniach przemysłowych. Sieci czasu rzeczywistego. Zdarzenia statyczne i dynamiczne, zdarzenia czasowo uwarunkowane, determinizm, transakcja sieciowa, cykl sieci. Zadania i procesy. Kolejkowanie i planowanie zadań. Konflikty w sieci. Rozwiązywanie konfliktów w systemach czasu rzeczywistego. Topologie sieci przemysłowych. Zalety i wady różnych topologii. Przykłady topologii. 2.Lokalne sieci komunikacyjne Znaczenie sieci LAN w automatyzacji procesów wytwórczych i montażowych. Sieć lokalna a model referencyjny ISO/OSI. Minimalny model sieci LAN. Rola warstw stosu komunikacyjnego. Usługi wzajemne warstw. Cechy sieci LAN. Ograniczenia sieci LAN. Topologie sieci lokalnych. 3.Schematy współpracy urządzeń sieciowych Konwencjonalny sieciowy sposób łączenia urządzeń pomiarowych, wykonawczych i sterujących. Charakterystyka schematów współpracy: monomaster, polimaster, multimaster, peer-to-peer, klient-serwer, token ring, producent-konsument w trybie push, producent- konsument w trybie pull. Dobór schematu współpracy do zadania automatyzacji. Przykłady. 4. Urządzenia infrastruktury komunikacyjnej sieci przemysłowych Ograniczenia zasięgu geograficznego sieci. Zasięg, a prędkość transmisji. Prędkość transmisji, a przepływność binarna. Problem drastycznie niskiego współczynnika efektywności transmisji w sieciach. Źródła zakłóceń informacji w sieci. Rola terminatorów magistrali. Sposoby zabezpieczenia integralności przesyłanych danych. Rozbudowa sieci. Transparentne urządzenia sprzęgające. Nietransparentne urządzenia sprzęgające. Terminator, repeater, ekstender, bramka, mostek, router, gataway. Przykłady. 5. Problem bezpieczeństwa przesyłanych danych w systemach sieciowych z urządzeniami inteligentnymi Bezpieczeństwo zewnętrzne i wewnętrzne. Sposoby zabezpieczenia przesyłanej informacji przed skutkami błędów. Kontrola poprzeczna i wzdłużna. Bit parzystości. Cykliczna suma redundancyjna. Wielomiany generacyjne. Zabezpieczenia sprzętowe. Czas przeterminowania przesyłki. Prawdopodobieństwo akceptacji błędnej informacji. Przykłady kontroli poprawności transmisji w sieciach MODBUS i AS-i. 6. Charakterystyka sieci stosowanych w układach z przemysłowymi urządzeniami inteligentnymi: HART, MODBUS RTU, AS-i, CAN, PROFIBUS PA, PROFIBUS DP, FOUNDATION FIELDBUS H1, LonWorks. Ocena przydatności sieci do aplikacji w: automatyzacji procesów ciągłych, dyskretnych, wsadowych. 7. Wybrane zagadnienia aplikacji inteligentnych urządzeń pomiarowych i wykonawczych Definicja obszarów zastosowań. Wybór protokołu komunikacyjnego i topologii sieci komunikacyjnej. Zalecenia. Kryteria doboru elementów inteligentnych do układu sterowania z uwzględnieniem właściwości dynamicznych tych urządzeń i występowania zmiennych opóźnień transportowych. Sposoby ograniczania kosztów eksploatacji urządzeń pomiarowych i wykonawczych.
Metody oceny:
Ocena końcowa z SCR (w punktach) składa się z sumy:  ocen z zadań projektowych – unormowana do maks. 50 punktów  oceny z egzaminu – unormowana do maks. 50 punktów Punkty z zadań projektowych i egzaminu liczone są z identycznymi wagami. Do zaliczenia przedmiotu konieczne jest zdobycie 51 punktów. Punkty są przeliczane na oceny według tabeli jak poniżej: Punkty 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100 Ocena 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Egzamin:
tak
Literatura:
[1]. Jędrzej Ułasiewicz (2007). Systemy czasu rzeczywistego QNX6 Neutrino, Wydawnictwo BTC, Warszawa 2007, ISBN 978-83-60233-27-6, s.301. [2]. Krzysztof Sacha (2006). Systemy czasu rzeczywistego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006, ISBN 83-7207-124-1, s. 135. [3]. Standard Computer Dictionary, IEEE Std. 610,1990. [4]. Tadeusz Mikulczyński (2006). Automatyzacja procesów produkcyjnych Metody modelowania procesów dyskretnych i programowania sterowników PLC, ISBN: 83-204-3177-8, WNT, s.216 [5]. Michał Bartyś (2009). Systemy Czasu Rzeczywistego - pomocnicze materiały dydaktyczne
Witryna www przedmiotu:
do uzupełnienia
Uwagi:
Integralną część przedmiotu stanowią zadania projektowe. Zadania projektowe dotyczą: a) realizacji jednostki typu master sieci Modbus b) realizacji zadania związanego z badaniem odporności sieci przemysłowych na zakłócenia przemysłowe c) badań ograniczeń realizacji jednostki komunikacyjnej typu soft control d) projektu sieci przemysłowej do automatyzacji procesu dyskretnego.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka SC_W1
posiada zaawansowaną wiedzę z zakresu systemów czasu rzeczywistego
Weryfikacja: projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W03, K2_W04, K2_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG, III.P7S_WG.o, P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG, I.P7S_WK

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka SC_U1
Potrafi zaprojektować, skonfigurować i sparametryzować przemysłowy system komunikacji
Weryfikacja: ocena zadań projektowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U15, K1_U02, K2_U07, K2_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, I.P7S_UO, III.P7S_UW.4.o, P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, I.P7S_UK, III.P7S_UW.2.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka SC_K1
potrafi wykonać projekt praktyczny integrując uzyskaną wcześniej wiedzę i wprowadzając własne rozwiązania
Weryfikacja: projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KO, P7U_K