Промислові мережі

1. Мета та завдання навчальної дисципліни

 Мета дисципліни – підготовка студентів до самостійного розв’язання практичних і прикладних задач побудови інтегрованих автоматизованих систем управління з використанням промислових мереж та сучасних інтеграційних технологій.

Завдання дисципліни. У результаті вивчення дисципліни "Промислові мережі та інтеграційні технології" студент повинен одержати:

компетенції першого рівня (студент повинен знати): основні принципи функціонування промислових мереж; основні принципи функціонування стандартних послідовних інтерфейсів RS-232, RS-422, RS-485; основи функціонування мереж на базі протоколів Modbus, CANOpen, Profibus; основи відкритих технологій інтеграцій, зокрема DDE, COM, OPC,  ODBC, OLEDB.

компетенції другого рівня (студент повинен уміти): правильно проектувати промислові мережі при наявності належної для них документації, зокрема для мереж Modbus, CANOpen, Profibus; забезпечувати необхідною конфігурацією та при необхідності програмами мікропроцесорні засоби - вузли мережі, зокрема ПЛК (TSX Micro, TSX Premium, VIPA S7, VIPA 300, VIPA 200) та SCADA (VijeoCitect, Zenon);  забезпечувати інформаційним зв’язком SCADA-ПЛК, SCADA-SCADA, SCADA-БД, SCADA-Excel, Excel-БД, використовуючи стандартні технології DDE, ActiveX, OPC, OLE DB та ODBC.

компетенції третього рівня (студент повинен мати навички): вибору структури системи; вибору потрібних стандартів, протоколів та технологій інтеграції; рішення проблем комунікаційного зв’язку між вузлами та програмним забезпеченням.

2. Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. "Основи функціонування промислових та комп’ютерних мереж”.

Тема 1. Загальні принципи функціонування промислових мереж. 1. Функції та призначення промислових мереж. Вимоги до промислових мереж. Промислові мережі в контексті моделі ISO OSI  

Тема 2. Реалізація фізичного рівня промислових мереж та стандартні послідовні інтерфейси. Загальні положення. Задачі фізичного рівня. Середовище і способи для передачі даних. Кодування інформації. Синхронізація, символьна передача. Інтерфейс RS-232. Інтерфейс RS-422. Інтерфейс RS-485. Вирішення апаратної сумісності пристроїв з різними інтерфейсами.

Тема 3. Мережі MODBUS. Modbus в контексті моделі OSI. Організація прикладного рівня. Прикладний протокол Modbus. Modbus RTU. Розрахунок продуктивності шини в Modbus RTU. Modbus/TCP.

Тема 4. Мережі Ethernet та TCP/IP. Загальні поняття. Структура кадру. Адресація вузлів. Метод доступу CSMA/CD. Ethernet на базі комутаторів. Протоколи IP, ARP, BOOTP та DHCP. Методика NAT-трансляції. Протоколи ТСР та UDP. Промисловий Ethernet. Real Time Ethernet (RTE).

Змістовий модуль 2. "Відкриті технології програмної інтеграції"

Тема 10. Загальних огляд інтеграційних технологій та основи функціонування технології ОРС. Функції та проблеми інтеграції. Загальний огляд стандартних технологій міжпрограмної взаємодії. Передумови виникнення OPC. Основні специфікації. Загальні концепції та принципи функціонування OPC DA. Порядок доступу до даних (читання/запис) OPC DA. Організація віддаленого зв’язку по ОРС. Область застосування технології.

Тема 11. Відкриті технології доступу до баз даних. Області використання баз даних в ІАСУ та проблеми доступу. Основні концепції використання відкритих стандартів доступу до БД. Використання SQL, ODBC та OLE DB. Особливості проектування ІАСУ з БД.

Змістовий модуль 3. "Використання промислових мереж для систем з розподіленою периферією".

Тема 12. Мережі CAN та CANOpen. Протоколи Bosh CAN та ISO 11898. Архітектура CANOpen в контексті моделі OSI. Базові принципи функціонування NMT, PDO. Способи передачі PDO. Об’єкт SYNC. Сервіси Nodeguard та Heartbeat. Словник об’єктів. Сервіси SDO. Система профілів та принципи конфігурування.

Тема 13. Комунікаційна архітектура для електроприводів. Загальні підходи до управління електроприводами з використанням промислових мереж. Профіль PROFIDRIVE. Профіль CiA 402.

Тема 14. Мережі PROFIBUS. Архітектура PROFIBUS в контексті моделі OSI. Базові принципи функціонування PROFIBUS DP. Фізичний рівень PROFIBUS DP. Базові функції DP V0. Циклічний обмін даними процесу. Конфігурація та ініціалізація мережі.

4. Структура навчальної дисципліни

 Примітка: лек – лекції, практ – практичні (семінарські) заняття; лаб – лабораторні заняття;

5. Теми лабораторних занять

 6.1. Розподіл балів за окремими      елементами змістових модулів та методи поточного контролю успішності      навчальної роботи студентів з дисципліни «Промислові мережі та      інтеграційні технології»

8 семестр (форма підсумкового контролю – екзамен)

6.2 Шкала оцінювання: національна та ECTS

7. Методичне забезпечення

Базова

1. Пупена, О.М. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах : навч. посіб./ О.М. Пупена, І.В.Ельперін, Н.М.Луцька, А.П.Ладанюк. – К. : Вид-во "Ліра-К", 2011. – 552 с. 2. Промислові мережі та інтеграційні технології [Електронний ресурс] : курс лекцій для студентів напряму 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» денної та заочної форм навчання / уклад. О.М.Пупена. – К. : НУХТ, 2011. – 67 с. http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/100.02.pdf. 3. Промислові мережі та інтеграційні технології [Електронний ресурс] : методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт для студентів напряму 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» денної та заочної форм навчання /  уклад. О.М.Пупена. – К. : НУХТ, 2011. – 76 с. Режим доступу http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/100.03.pdf.

Допоміжна

1. Денисенко, В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием / В.В. Денисенко. –  М. : Горячая линия - Телеком, 2008. – 608 с. 2. Zurawski, Richard. The industrial communication technology handbook / Richard Zurawski, editor. p. cm. — (The industrial information technology series): CRC Press, Taylor & Francis Group. 2005. – 879 p. [ISBN 0-8493-3077-7.] 3. Джонсон, Говард В. Конструирование высокоскоростных цифровых устройств : начальный курс черной магии  / Джонсон, Говард В., Грэхем, Мартин.: пер. с англ. Парал. Тит. – М. : Издательский дом "Вильямс", 2006. – 624 с.: ил. [ISBN 5-8459-0807-8 (рус.)] 4. Ельперін,  І.В. Промислові контролери : навч. посіб. / І.В. Ельперін. – К. : НУХТ, 2003. – 320 с. 5. Полевая шина FOUNDATION Fieldbus, Технический обзор FD-043, версия 3.0 [Електроний ресурс, режим доступу http://www.fieldbus.org] 6. Таненбаум , Эндрю. Компьютерные сети. 3-е изд / Таненбаум Эндрю. - СПб; Питер, 2002. – 848 стр. [ISBN 5-318-00300-1] 7. Таненбаум, Эндрю. Распределенные системы. Принципы и парадигмы / Эндрю Таненбаум, Маартен ван Стеен. – СПб; Питер, 2003. – 880 стр. [ISBN 5-272-00053-6] 8. Hugh Jack. Automating Manufacturing Systems with PLCs Version 5.0 [Електроний ресурс] / Hugh Jack, 2007, - 839 p. – Режим доступу: jackh@gvsu.edu. 9. Hugh Jack. Integration and Automation of Manufacturing Systems [Електроний ресурс] / Hugh Jack. 2007, - 593 p. – Режим доступу: jackh@gvsu.edu.