Nazwa przedmiotu: Sieci przemysłowe w sterowaniu maszyn Industry networks in machine control Kierunek: Mechatronika Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy na specjalności: Systemy sterowania Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU Poziom przedmiotu: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 1W, 1L Kod przedmiotu: S2_04 Rok: III Semestr: VI Liczba punktów: 2 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE 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 Liczba godzin W 1 Referencyjny model OSI/ISO. Enkapsulacja. Jednostki informacji. 1 W 2,3 Definicja sieci przemysłowej. Charakterystyka klasycznej sieci LAN oraz sieci 2 przemysłowej. Normy PN-EN 61158:2008 i PN-EN 61784:2008. Parametry i typy sieci przemysłowych W 4 Media transmisyjne w sieciach przemysłowych. Media klasyczne 1 i światłowodowe. Topologie. Przemysłowe urządzenia sieciowe. W 5 Protokół Ethernet i protokoły z rodziny TCP/IP. Protokoły połączeniowe 1 i bezpołączeniowe. Budowa nagłówków. W 6 Systemy sterowania. Charakterystyka typów systemów sterowania. 1 W 7 Sieci przemysłowe w rozproszonych układach sterowania. Definicja 1 rozproszonego układu sterowania. Przykłady aplikacji przemysłowych. W 8,9 Transmisja szeregowa i równoległa. Protokół RS-232C i RS-485. Sterowanie 2 urządzeniami przy pomocy łączy równoległych standardu IEEE-1284. W 10,11 Charakterystyka sieci przemysłowej Modbus. Sieć Modbus a model ISO/OSI. 2 Transmisja master-slave. Adresacja. Tryby pracy. W 11-14 Charakterystyka sieci przemysłowej Profibus i Profibus DP. Profibus a model 4 ISO/OSI. Zasady transmisji. Warstwy. Typy stacji. Profile aplikacyjne. W 15 Krótka charakterystyka sieci przemysłowych CC-Link, LonWorks i CANOpen 1 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1,2 Model OSI/ISO a protokoły sieci lokalnych TCP/IP i NetBEUI. Konfiguracja sieci 2 w systemach Windows i Linux. L 3,4 Protokoły warstwy łącza danych na przykładzie Ethernet 802.x. Programy do 2 analizy transmisji sieciowej. L 5,6 Podstawy adresacji warstwie III modelu OSI/ISO na przykładzie protokołów IP 2 ver. 4 i 6. Podział sieci na segmenty. L 7 Analiza protokoły warstwy sieciowej: ICMP, ARP, RARP. Protokoły warstwy 1 transportowej: TCP i UDP. L 8,9 Urządzenia sieciowe warstwy fizycznej, łącza danych i sieciowej huby, 2 switche i routery. Konfiguracja urządzeń sieciowych warstwy II. L 10,11 Analiza sieci przemysłowej Profibus i Profibus DP. Konfiguracja urządzeń 2 sieciowych master-slave. Konfiguracja dedykowanych modułów sieciowych dla sterowników PLC. L 12,13 Konfiguracja rozproszonego układu sterowania z wykorzystaniem sieci opartej 2 o protokół TCP/IP oraz porównanie z siecią przemysłową CC-Link. L 14,15 Sterowanie urządzeniami mechatronicznymi z użyciem transmisji szeregowej 2 i równoległej. NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 4. pracownia komputerowa wyposażona w specjalistyczne aplikacje 5. sieć komputerowa wyposażona w przemysłowe urządzenia sieciowe warstwy I, II i III modelu OSI/ISO 2
SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA). ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń. ocena aktywności podczas zajęć. 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 Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Obecność na konsultacjach Przygotowanie do zadania sprawdzającego Suma 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 Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 15L 30h 2.5 h 5 h 5 h 5 h 2.5 h 50 h 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 apiotr@itm.pcz.pl 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 C1 W1-15 1,3 EK2 EK3 EK4 EK5 EK6 C1,C3 C1,C3 C1,C2 C1,C2 C1,C2 W1-5 L1-7 W2-3 L8-15 W1-3,10-15 L10-15 W10-15 L3,4,10-15 W1-15 L12-15 EK7 C1,C2 L1-15 Sposób oceny P2 P2 4
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia EK1-EK7 Student opanował wiedzę z zakresu sieci przemysłowych w układach sterowania 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. EK2, EK3, EK6, EK7 Student posiada wiedzę teoretyczną i umiejętności praktyczne w zakresie sieci komputerowych. Potrafi efektywnie prezentować nabytą wiedzę. 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. EK4, EK5, EK6, EK7 Student zna sieci przemysłowe, potrafi konfigurować urządzenia sieciowe. Efektywnie potrafi prezentować nabytą wiedzę. 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