SUBJECT: Distributed Control Systems


MATERIALS:
VII Semester 2010/2011

No.  Nastavne jedinice 
 URL
1. 
Distribuirani sistemi upravljanja. Arhitektura distribuiranih sistema upravljanja i nadziranja. Centralizirana arhitektura, distribuirana arhitektura sa pojedina�nim vezama i distribuirana mre�na arhitektura s redudantnom komunikacijskom sabirnicom. Komponente sistema upravljanja: lokalna procesorska jedinica (LPJ), centralna procesorska jedinica (CPJ), operatorsko su�elje (HMI - Human Machine Interface). Slojevita hijerarhijska arhitektura nadziranja i upravljanja. Razine upravljanog ure�aja, upravljanja pojedina�nim funkcijama i petljama regulacije, vo�enja procesa, nadzora procesa, planiranja i analize.
PDF 
2. 
Komunikacijske mre�e. Uvodna razmatranja o komunikacijskim mre�ama. Pregled i primjena komunikacijskih mre�a u industriji. Tipovi komunikacijskih mre�a: LAN, MAN, WAN i Internet. Topologije mre�a i prijenosni mediji. Mre�ni ure�aji: koncentrator (hub), obnovitelj (repeater), premosnik (bridge), preklopnik (switch), usmjerenik (router), poveznik (gateway), mre�na kartica i modem. Mre�ni softver, slojevi, su�elja, protokol, fizi�ki medij i usluge.
PDF 
3. 
Komunikacijski protokoli i referentni modeli. OSI referentni model i TCP/IP. Slojnost OSI modela i komunikacija. Arhitektura mre�e temeljena na OSI modelu. OSI model sa dva i tri �vora, umre�avanje s premosnicima. OSI model u industriji. TCP protokol: segmenti, portovi, uspostavljanje i prekidanje konekcije. IP protokol: svojstva, struktura zaglavlja, adresiranje i fragmentiranje poruke. ICMP, ARP, TCP, UDP protokoli. Usporedba TCP i UDP protokola.
PDF
4. 
Fizi�ki sloj OSI refrentnog modela. Topologije i na�ini prijenosa. Prijenosni mediji: elektri�ki, opti�ki i be�i�ni. Tipovi kabela u komunikacijskim mre�ama: kabel sa upletenom paricom (twisted pair), koaksijalni kabel i opti�ka vlakna. Analogna modulacija: amplitudna, frekvencijska i fazna. Base band, Carrier band i Broadband modulacije. Tipovi digitalnih modulacija u modemskim komunikacijama: ASK, FSK, BPSK, QPSK, QAM. Sinhronizacija i kodiranje signala: Manchester, diferencijalni Manchester, Xerxes.
PDF
5. 
Podatkovni sloj OSI refrentnog modela. HDLC protokol. Podsloj okvira: formiranje okvira, otkrivanje i ispravljanje gre�aka. Postupci sinhronizacije: brojanje znakova, umetanje bitova, umetanje znakova i naru�avanje kodiranja. Kodovi otkrivanja gre�aka i kodovi ispravljanja gre�aka. Hammingova udaljenost. Paritetni bitovi, CRC (Cyclic Redudancy Check) i BCH kodiranje. Kvalitet prijenosa podataka: Rer i Ber. Podsloj pristupa mediju: MAC pojedina�ni master, MAC prstenovi, MAC Ethernet, MAC CAN, MAC Profibus. Podsloj logi�kog upravljanja, bespojne i spojno-orijentirane usluge, upravljanje protokom i rekonstrukcija gre�ke.
PDF
6. 
Podatkovni sloj OSI refrentnog modela - MAC protokoli. Problem dodjeljivanja kanala i protokoli pristupa mediju. Stati�ko dijeljenje kanala: TDMA; FDMA i CDMA. Protokoli sa vi�epoku�ajnim pristupom: ALOHA, CSMA, CSMA/CD. Protokoli bez sukoba i protokoli sa ograni�enim sukobom (dinami�ko dijeljenje kanala). MAC adresiranje. Me�upovezivanje mre�a i virtualizacija mre�a. ATM i MPLS mre�e.
PDF
7. 
Be�i�ne komunikacije. Be�i�ne mre�e u industrijskoj automatizaciji: mobilne ad-hoc i senzor/aktuator mre�e. Dinami�ke topologije i primjena teorije grafova kod ad-hoc mre�a. Slojnost protokola senzorske mre�e, energijski model senzorskog �vora, MAC protokoli. Tehnologije be�i�nog prijenosa: Bluetooth, IrDa, GPRS (UMTS), Wireless LAN, ZigBee i UWB. Primjena be�i�nih mre�a u otvorenim i zatvorenim sistemima upravljanja. Primjer: Upravljanje mobilnom platfomom pomo�u PDA Bluetooth-a. PDF
8. 
Komunikacije u realnom vremenu. Uvodna razmatranja o RT (real-time) komunikacijskim mre�ama. Sistem upravljanja u stvarnom vremenu, Ka�njenja u komunikacijskoj mre�i. Distribuiranost podataka u RT mre�ama. Sinhronizacija rada lokalnih klokova. Primjena pro�irenog Kalmanovog filtra za estimaciju parametara potrebnih za sinhronizaciju rada lokalnih satova. Primjeri distribuiranih sistema za rad u realnom vremenu. Master-slave i peer-to-peer komunikacije. Difuzijski i cikli�ki na�ini prijenosa podataka. Doga�ajni na�in rada. Mje�oviti prijenos podataka. RT komunikacijski model. PDF
9.
RT komunikacijske mre�e. Hijerarhija RT mre�a. Sabirnica polja (Fieldbus). Industrijski Ethernet, PROFIBUS PA i DP, CAN, TTCAN, TTP i FlexRay mre�e. MODBUS, RTU i ASCII protokoli. Opisi, karakteristike i komunikacije RT mre�a. Usporedba RT komunikacijskih mre�a. PDF
10. 
Upravljanje u zatvorenoj petlji preko komunikacijske mre�e. Algoritmi izbora perioda uzorkovanja vi�e regulacijskih petlji zatvorenih preko iste komunikacijske mre�e. Primjeri sa CAN i mre�om sa putuju�im zalogom. Analiza ka�njenja u regulacijskom krugu. Problem promjenjivog komunikacijskog ka�njenja. Metode kompenzacije utjecaja komunikacijskog ka�njenja na pona�anje sistema upravljanja. Primjer upravljanja istosmjernim motorom preko CAN mre�e sa �etiri �vora. PDF
11.
Sistemi daljinskog vo�enja. Osnovni pojmovi: teleoperacija, telemanipulacija, teleoperater, daljinsko upravljanje. Tipovi i stupnjevi teleoperacije. Vizuelna povratna veza i upravlja�ka povratna veza. Problem ka�njenja u sistemima daljinskog vo�enja. Bilateralno daljinsko vo�enje: koncepti pasivnosti sistema i teleoperacije u valnom podru�ju. Analiza stabilnosti. Problem valnih refleksija. Uklanjanje utjecaja valnih refleksija izjedna�avanjem impedancija. Filtriranje valnih varijabli. Primjer: bilateralno upravljanje robotskim manipulatorom sa povratnom vezom po sili sa izjedna�avanjem impedancija i valnim filtrom u petlji povratne veze od slave do mastera. PDF
12. 
SCADA sistemi. Sklopovska i programska arhitektura SCADA sistema. Komunikacije i su�elja unutar SCADA sistema. SCADA mre�ne komponente i standardi. Funkcije SCADA sistema. Za�tita SCADA sistema. OPC su�elje prema elementima polja: OPC-DA, OPC-AE, OPC-HDA. Operatorska radna stanica. Zahtjevi na SCADA sisteme. Primjena SCADA sistema u telemetrijskim sistemima. Wireless SCADA sistemi (Zetron). PDF
13. Petrijeve mre�e. Motivacija za kori�tenje Petrijevih mre�a. Osnove Petrijevih mre�a: definicija, struktura i izvedbe Petrijeve mre�e, graf Petrijeve mre�e, ozna�avanje Petrijeve mre�e. Pravila izvedbe Petrijeve mre�e: provedba prijelaza, funkcija slijede�eg stanja, trenutno dostupno stanje, graf stanja i stablo dostupnosti. Svojstva Petrijeve mre�e: sigurnost, ograni�enost, �ivotnost, zastoj, dostupnost, prekrivanje, reverzibilnost, konverzacija, perzistentnost. Modeliranje sposobnosti. Klasifikacija Petrijevih mre�a: obi�na, vremenska, eksponencijalna vremenska i generalizirana stohasti�ka Petrijeva mre�a. PDF
14. 
Modeliranje distribuiranih sistema Petrijevim mre�ama. Karakteristike dinami�kih sistema. Potreba za modelima Petrijevih mre�a. Postupak sinteze sistema kori�tenjem generalizirane stojasti�ke Petrijeve mre�e (GSPN). Modeliranje sistema: definiranje modela i dekompozicija sistema, generi�ki model, BNF gramatika za formalni prikaz sistema. Primjer sinteze fleksibilnog proizvodnog sistema pomo�u GSPN-a. Analiza rada sistema. Funkcionalna analiza: analiza invarijantnosti (T i P invarijantnosti) i analiza pomo�u grafa prekrivanja. Analiza performansi: analiza Markovljevim lancem i analiza simulacijom. PDF

 

 

 
This page was last updated on Wednesday, October 29 - 10:08:05 PM
Please send comments to webmasters.