Detail předmětu

Komunikační technologie v automatizaci

FEKT-MPC-KTAAk. rok: 2020/2021

Předmět se věnuje problematice komunikací v oblasti automatizační techniky, tj. distribuovaným řídicím systémům. Důraz je kladen na komunikační podsystém, který je základem těchto systémů, a technologiemi s komunikačním systémem souvísejícícmi. Praktické zkušenosti získají studenti s průmyslovými komunikačními systémy na bázi RS-485 jako typickým reprezentatem sběrnicových technologií, rovněž se seznámí s vybranými technologiemi Ethernetu, Internetu a bezdrátových sítí. Studenti si významně prohloubí znalosti o otevřené komunikaci, standardech a kvazistandardech průmyslových sítí a jejich implementaci s důrazem na nižší protokolové vrstvy. Studenti jsou rovněž seznámeni se základními aspekty rizikové analýzy, coby východiska pro funkční a informační bezpečnost.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat jednotlivé vrstvy ISO/OSI modelu,
- vysvětlit význam pojmu „komunikace v reálném čase“,
- popsat hlavní aplikační rysy technologií RS-232, RS-485, CAN, Modbus 485/UDP/TCP, Ethernet a Průmyslový Ethernetů jejich výhody a nevýhody,
- popsat základní principy řízení rizik a funkční bezpečnosti,
- popsat základní stavební prvky informační bezpečnosti,
- diskutovat výhody a nevýhody jednotlivých technologií,
- kvalifikovaně odhadnout zda se na aplikaci mohou vztahovat normy funkční bezpečnosti,
- na základě definovaných požadavků zvolit vhodnou komunikační technologii.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět by měl být schopen vysvětlit základní fyzikální a elektrotechnické principy mající vztah k zatěžování vedení (odpor, kapacita, indukčnost, impedance) a šíření signálu po vedení; analyzovat jednoduché elektronické obvody s pasivními součástkami a tranzistory; - diskutovat základní pojmy z oblasti pravděpodobnosti a statistiky; počítat pravděpodobnosti při sériovém a paralelním řazení komponent. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia elektrotechnického studijního programu, dále je vhodné, aby studenti měli předchozí zkušenost s používáním programovatelných automatů. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Zezulka F. a kolektiv: Průmyslové komunikační sítě (elektronický text), 2000. (CS)
Stallings W.: Handbook of Computer-Communication standards. Vol1. Macmillan Book, 1988 (EN)
Zezulka et al., Automatizace procesů (elektronický text), kapitola 5, 2014 (CS)
Elektronické texty, katalogové listy, specifikace protokolů vložené do IS VUT pro aktuální rok (CS)
Smejkal V.: Bezpečnostní aspekty Průmyslu 4.0, Data Security Management, Ročník XXII, č.3/2018 (dostupné elektronicky v IS VUT) (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní výuku.

Způsob a kritéria hodnocení

až 30 bodů za laboratorní cvičení
až 70 bodů za zkoušku (písemná část 50 bodů + ústní část 20).

Zkouška má povinnou písemnou (5 otázek po 10 bodech) a povinnou ústní část. Pro postup do ústní části je nutné ziskat v písemné části, alespoň 24 bodů, žádné dvě otázky nesmí být hodnoceny nulou bodů.
Pro úspěšné složení zkoušky je nezbytné získat z ústní části alespoň 10 bodů.
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v problematice seriových komunikací, průmyslových komunikačních technologií, funkční a informační bezpečnosti.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky otevřené komunikace, ISO/OSI model.
2. Funkce jednotlivých vrstev.
3. Komunikační kabely, stínění, odrazy na vedení, vedení s rozprostřenými parametry, způsoby zakončení sběrnic.
4. Rozhraní nejnižší úrovně, RS-232, RS-485.
5. Deterministické a nedeterministické přistupové metody, reálný čas.
6. Sběrnice CAN a fyzické vrstvy (High speed CAN, Low speed fault tolerant CAN, Single Wire CAN),
7. Rozšíření FD CAN, Sběrnice LIN
8. Ethernet
9. Průmyslový Ethernet a metody zajištění komunikace v reálném čase
10. Bezdrátové sítě v automatizaci, webové služby (REST)
11. Riziko, stručný úvod do racionálního řízení rizik
12. Základní východiska funkční bezpečnosti, přincip černého přenosového kanálu (Black channel)
13. Základní východiska kybernetické bezpečnosti

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout základní orientaci v oblasti seriových komunikačních rozhraní, průmyslových komunikačních sběrnic včetně základních principů funkční a informační bezpečnosti.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní výuka je povinná, řádně omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit (obvykle v zápočtovém týdnu).

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-KAM magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning