Obiettivo del corso è fornire agli studenti la comprensione delle problematiche di comunicazione nei sistemi di automazione e la conoscenza delle tecnologie e degli strumenti per la realizzazione di soluzioni di comunicazione in vari ambiti applicativi. In particolare, verranno affrontate le problematiche relative alla progettazione e valutazione di sistemi di comunicazione con vincoli real-time e di sistemi basati su reti wired e wireless.
La parte applicativa del corso sarà dedicata alla valutazione di protocolli mediante l’ambiente di simulazione OMNeT++ ed alla realizzazione di nodi per reti di sensori wireless per automazione utilizzando componenti hardware messi a disposizione dai docenti.
Conoscenza dei principi della comunicazione elettrica. Conoscenza dei concetti base delle computer network e del modello di riferimento ISO-OSI.
Conoscenza delle problematiche di base dei sistemi di controllo automatico.
La frequenza non è obbligatoria
Testo di riferimento (per eventuali approfondimenti)
Industrial Communication Technology Handbook, 2nd Edition, CRC Press LLC, USA, ISBN : 978-1-4822-0733-0, 2014.
E’ possibile scaricare le dispense dei docenti e tutto il materiale didattico in formato elettronico dal sito www.studium.it o dalle apposite sezioni dei siti personali dei docenti (http://netlab.diit.unict.it/, http://lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617).
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | I sistemi di automazione industriale e civile: organizzazione delle attività e vincoli temporali dei vari processi. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
2 | * | Problematiche di comunicazione e caratterizzazione del traffico nei diversi tipi di sistemi di automazione: Manufacturing, Process control, Home automation, Building automation. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
3 | * | Modello Gerarchico e modello Integrato | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
4 | Architetture di rete nelle applicazioni di automazione: caratterizzazione dei livelli di Impianto, Processo e Campo. L’evoluzione tecnologica delle architetture di rete: dal modello MAP alle reti attuali. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it | |
5 | * | Il protocollo MMS e la sua evoluzione nei Fieldbus. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
6 | * | PROFIBUS | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
7 | * | WorldFIP | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
8 | FOUNDATION Fieldbus | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it | |
9 | * | Interbus-S | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
10 | * | CAN | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
11 | * | Generalità sulle reti con vincoli real-time e problematiche progettuali.Caratteristiche, obiettivi, metriche di valutazione. Modelli time-driven ed event-driven. Caratterizzazione dei vincoli di comunicazione. Confronto delle principali tipologie. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 |
12 | * | Schedulazione delle trasmissioni nelle reti real-time. Problematiche progettuali, obiettivi prestazionali. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 |
13 | * | Algoritmi di schedulazione del traffico per flussi real-time aperiodici e periodici: Timeline scheduling, Rate Monotonic, Deadline monotonic, Earliest Deadline First. Test di schedulabilità. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 |
14 | * | Reti per applicazioni automotive. Domini funzionali e loro caratterizzazione in termini di vincoli sul traffico. TTCAN. FLEXRAY. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 |
15 | Cenni su LIN e MOST. Ethernet in Automotive. Time Sensitive Networking. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 | |
16 | * | Industrial Ethernet e lo Standard IEC 61784. Communication Profile e relativi performance indicator. Implementazioni di Industrial Ethernet on top of TCP/UDP, on top of Ethernet e Modified Ethernet. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 |
17 | Cenni su Modbus, Powerlink, Profinet. | Dispense scaricabili dal sito: lobello.dieei.unict.it/reti_realtime_automazione1617 | |
18 | * | Sistemi wireless per applicazioni di automazione. Vantaggi e problemi aperti. Lo standard IEEE802.11x e le sue varianti: caratteristiche e differenti aree applicative. Bluetooth nelle applicazioni di automazione. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
19 | ZigBee nelle applicazioni di automazione. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it | |
20 | Problematiche di sincronizzazione dei clock. Il clock logico di Lamport | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it | |
21 | * | Metodi di sincronizzazione interna ed esterna. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
22 | * | La sincronizzazione in Internet: algoritmo di Berkeley, Network time protocol. Protocollo IEEE 1588 | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
23 | Algoritmi di sincronizzazione per i sistemi wireless: Continuous clock Synchronization, Dynamic Continuous Clock Synchronization. | Dispense elaborate dal docente scaricabili dal sito: http://netlab.diit.unict.it |
L'esame consiste nella realizzazione di due elaborati di corso leggeri e assistiti dai docenti. Il primo elaborato è basato sulla valutazione di prestazioni di un protocollo di comunicazione per applicazioni industriali in ambiente OMNeT++. Il secondo elaborato è l'implementazione di un nodo di una wireless sensor network con hardware fornito dal docente.
Non sono previste prove in itinere
– L'esame consiste in una discussione degli elaborati di corso realizzati riguardante le modalità di implementazione ed una valutazione dei risultati ottenuti, ed in una serie di domande volte ad accertare la conoscenza degli argomenti riportati nel programma del corso.
- Caratterizzazione del traffico nelle reti industriali.
- Caratteristiche di uno specifico protocollo di rete (es. Profibus, CAN) ed ambiti applicativi.
- Vantaggi e svantaggi delle reti wireless nell'ambito dell'automazione industriale.
- Caratteristiche del Network Time Protocol.
- Confronti tra le caratteristiche real-time dei vari protocolli trattati nei domini industriale ed automotive.