Descripción y contextualización de la asignatura

El objetivo es proporcionar al alumno los fundamentos, técnicas y tecnologías utilizadas en la integración de sistemas de control en un entorno industrial automatizado, haciendo énfasis en los sistemas de intercambio de información y supervisión.



La asignatura busca un equilibrio entre los contenidos teóricos, metodológicos, tecnológicos y prácticos.

- Teóricos respecto a los fundamentos de la integración de sistemas industrial y los elementos necesarios. Se partirá de la base adquirida en la asignatura "Automatización de Procesos" impartida en el cuarto curso del Grado en Tecnología Industrial en la preintensificación en Tecnologías Eléctrica, Electrónica y Control.

- Metodológicos en cuanto al diseño de sistemas para la integración de sistemas de automatización industrial.

- Tecnológicos en lo relativo al estudio de dispositivos y componentes de comunicaciones industriales, y sistemas de supervisión.

- Prácticos en lo relativo a las sesiones de laboratorio en las que se utilizarán Autómatas Programables y redes de comunicaciones industriales para solucionar problemas reales integración de sistemas industriales.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

Prueba escrita: 70% (Calificación de APTO 40%)

Seminario/Laboratorio: 30% (Evaluación continua)



Aprovechamiento Sesiones Seminario: 5% (Trabajo individual - APTO 70%)

Informes Laboratorio: 10% (Trabajo individual - APTO 50%)

Prácticas Laboratorio: 15% (Trabajo en grupo - APTO 50%)



La renuncia a la convocatoria ordinaria o a la evaluación continua será notificada personalmente y en el formato acordado al comienzo de la asignatura al coordinador o profesor de la asignatura con 2 semanas de antelación a la finalización del periodo lectivo en el que se imparta la asignatura.

En caso de renuncia a la evaluación continua se realizará una prueba de seminario/laboratorio.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Prueba escrita: 70% (Calificación de APTO 50%)

Prueba de Laboratorio: 30% (Calificación de APTO 50%)



La renuncia a la convocatoria extraordinaria será notificada personalmente y en el formato acordado al comienzo de la asignatura al coordinador de la asignatura con 2 semanas de antelación a la fecha de examen de la convocatoria extraordinaria de la asignatura.

Temario

TEMARIO GENERAL:



Tema 01. Conceptos básicos de comunicaciones industriales. Niveles de automatización. Redes de comunicaciones. Medios y modos de transmisión. Sistemas de supervisión. Codificación y transmisión de datos. Protocolos serie en entornos de fabricación.

Tema 02. Arquitectura de red. Modelo se referencia OSI de ISO. Jerarquía de protocolos. Niveles de referencia. Arquitecturas de redes industriales.

Tema 03. Comunicaciones industriales. Orientadas al dispositivo: buses y arquitecturas de red. Orientadas a control: buses de control. Redes de planta.

Tema 04. Redes industriales. Características. Topologías de red y medios de transmisión. Arquitecturas de red.

Tema 05. Sistemas distribuidos de control. Sistemas de Supervisión y Monitorización.



DESARROLLO DEL TEMARIO TEÓRICO (10 sesiones 1,5 horas):



BLOQUE 1 - Conceptos básicos de comunicaciones industriales



Tema 1. Introducción a las Comunicaciones Industriales

Conceptos Básicos: Adquisición de datos y control, transformación de señales analógicas, transmisión de datos, codificación, protocolos de comunicación, protocolos básicos de enlace.



BLOQUE 2 - Arquitectura de red



Tema 2. Arquitectura OSI/ISO

Jerarquías de Protocolos, niveles de referencia, comunicación entre niveles, unidades de datos, servicios y primitivas, arquitecturas de redes industriales, redes de planta, buses de campo.



BLOQUE 3 - Comunicaciones Industriales



Tema 3. Buses Actuador/Sensor

Tema 3.1 Bus AS-i: Visión general del Bus AS-i, componentes básicos del bus, características generales, nivel físico, nivel de enlace de datos, componentes activos y pasivos, tramas y servicios, perfiles, funciones, diagnóstico de la red, especificación AS-i v2.1



Tema 4. Buses de Campo

Tema 4.1 PROFIBUS: Definición y estándares, características generales, características técnicas, arquitectura de PROFIBUS, nivel físico - PHY (topología, método de transmisión), nivel de enlace - FDL (protocolo de transmisión, paso del testigo, tiempos, servicios FDL), servicios FMA1/2.

Tema 4.2 CAN: Características generales, enlace de datos, comunicación broadcast, petición de trama remota, arbitraje del bus, servicios de comunicación , tramas CAN, tratamiento de errores.



Tema 5. Industrial Ethernet

Tema 5.1 Conceptos Básicos de Ethernet: Características técnicas, tipos de Ethernet, tipos de tramas, método de acceso al medio, problemas de Ethernet en la industria, topologías de red, componentes de bus, medios de transmisión, soluciones en Ethernet Industrial.

Tema 5.2 Ethernet TCP/IP: Características generales, pila IP, TCP ó ISO, TCP-IP (características, nivel de Internet, nivel de Transporte, nivel de Aplicación), interfaces de programación.

Tema 5.3 PROFInet: Modos de transmisión, comunicación en tiempo real, dispositivos descentralizados de campo, control de movimiento, automatización descentralizada, instalación de red, estándares IT, seguridad de acceso a la red, seguridad, proceso.



BLOQUE 4 - Sistemas distribuidos de control. Sistemas de Supervisión y Monitorización.



Tema 6. OPC

Tema 6.1 OPC Clásico: Propósito, situación, arquitectura, bases de OPC, objetos e interfaces, aplicaciones OPC, arquitectura general y componentes, servidores locales y remotos, estándares OPC.

Tema 6.2 OPC UA: Características esenciales, componentes fundamentales, niveles de la arquitectura, conjunto de especificaciones, protocolos de transporte, modelo de datos, modelo de información, servicios, perfiles, seguridad, modelado de la información (espacio de direccionamiento, nodos y referencias, eventos, acceso a históricos), desarrollo de aplicaciones.



Tema 7. Sistemas de Supervisión

Objetivos. Tipos y prestaciones. Tecnologías de la supervisión de procesos. Adquisición. Registro. Representación del proceso. Detección de fallos. Herramientas de gestión del conocimiento y tomas de decisión. Interfaces, SCADAs.



DESARROLLO DEL TEMARIO DE SEMINARIOS (10 sesiones 1,5 horas):



- Sesión 1: Principios de las comunicaciones industriales - Comunicación Serie

- Sesión 2: Comunicaciones SIMATIC

- Sesión 3: AS-i

- Sesión 4: PROFIBUS-DP

- Sesión 5: DeviceNet

- Sesión 6: TCP/IP

- Sesión 7: PROFInet-IO

- Sesión 8: OPC-DA

- Sesión 9: OPC-UA

- Sesión 10: Sistemas SCADA



DESARROLLO DEL TEMARIO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO (8 sesiones):



- Sesión 1: Comunicaciones S7 (1,5 horas)

- Sesión 2: Comunicaciones de Control de Procesos - AS-i (1,5 horas)

- Sesión 3: Comunicaciones I/O - PROFIBUS DP 1/2 (2 horas)

- Sesión 4: Comunicaciones I/O - PROFIBUS DP 2/2 (2 horas)

- Sesión 5: Comunicaciones IE - TCP/IP (2 horas)

- Sesión 6: Comunicaciones I/O - PROFInet IO (2 horas)

- Sesión 7: Comunicaciones OPC-DA (2 horas)

- Sesión 8: Sistemas de Supervisión (2 horas)

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Documentación correspondiente a las transparencias de apoyo a la teoría, seminarios y laboratorio se encuentra en el aula virtual de la asignatura.



Se dotará a los alumnos del material informático (software) necesario para la elaboración de los diferentes trabajos:



- Herramientas de configuración hardware de los dispositivos



- Herramientas de programación de los dispositivos



- Herramientas de configuración de comunicaciones



Equipamiento hardware:



- Ordenadores personales



- Autómatas programables - SIMATIC-S7-1500



- Procesadores de comunicaciones - As-i, PB-DP, PN-IO



- Variadores de frecuencia SINAMIC G120



- Células de fabricación - FESTO MecLab



- Plataformas heterogéneas - Arduino UNO/Ethernet Shield

Bibliografía básica

Título: Comunicaciones Industriales: Principios básicos

Autores: M. A. Castro Gil, G. Díaz Orueta, F. Mur Pérez, R. Sebastián Fernández, etc.

Editorial: UNED

Año de Publicación: 2007



Título: Comunicaciones Industriales: Sistemas Distribuidos y Aplicaciones

Autores: M. A. Castro Gil, G. Díaz Orueta, F. Mur Pérez, R. Sebastián Fernández, etc.

Editorial: UNED

Año de Publicación: 2010



Título: Redes de Computadoras

Autores: A. S. Tanenbaum

Editorial: Pearson Universidad. 5ª edición

Año de Publicación: 2013



Título: Comunicaciones Industriales. Una visión práctica con Simatic S7

Autores: V.M Sempere, J. Silvestre, J.A. Martínez

Editorial: Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia

Año de Publicación: 2002



Título: Profibus. The Fieldbus for Industrial Automation

Autores: K. Bender. Carl Hanser Verlag

Editorial: Prentice

Año de Publicación: 1993



Título: Automating with PROFINET (2nd edition)

Autores: R. Pigan, M. Metter

Editorial: Wiley

Año de Publicación: 2008



Título: OPC - From Data Access to Unified Architecture

Autores: J. Lange, F. Iwanitz, T.J. Burke

Editorial: Vde Verlag Gmbh, 4ªEdición

Año de Publicación: 2010



Título: Sistemas de Supervisión (2ª Edición)

Autores: J. Colomer, J. Meléndez, J. Ayza.

Editorial: Cuadernos CEA-IFAC. Cetisa / Boixareu Editores

Año de Publicación: 2001

Revistas

Automática e Instrumentación http://www.tecnipublicaciones.com/automatica/



IEEE Transactions on Industrial Informatics. http://www.ieee.org/



Control Engineering Practice. A Journal of IFAC, the International Federation of Automatic Control. http://www.elsevier.com/

Enlaces

IFAC-International Federation of Automatic Control. http://www.ifac-control.org/



Comité Español de Automática. http://www.cea-ifac.es/



PI - PROFIBUS & PROFINET International http://www.profibus.com/



Open DeviceNet Vendor Association http://www.odva.org



EtherCAT Technology Group http://www.ethercat.org



OPC Foundation http://www.opcfoundation.org