Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

El principal objetivo de esta asignatura es presentar diferentes arquitecturas de comunicaciones para dar soporte a servicios avanzados en entornos industriales tanto en el campo del control como en la supervisión de procesos.



Se presentan las principales diferencias entre las comunicaciones industriales en tiempo real y las redes de comunicación de datos y la convergencia entre ambas. Se analizan los requisitos necesarios para la implementación de Ethernet industrial y las soluciones middleware e IIoT más aceptadas. Se estudian los principales estándares de comunicación para la supervisión de procesos industriales.



Además, se dedica una parte de la asignatura al estudio de las comunicaciones para los sistemas distribuidos de control, que son sistemas que están adquiriendo una relevancia creciente en automatización, robótica y control. Se trata de sistemas compuestos por diferentes tipos de nodos: sensores, actuadores y dispositivos de cómputo que realizan tareas de control de forma coordinada.



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

- Teóricos respecto a los fundamentos de Middleware, IIoT, OPC, DDS, MQTT.

- Metodológicos en cuanto a la utilización de estándares de diseño de sistemas distribuidos de control (IEC 61499).

- Tecnológicos en lo relativo al estudio de dispositivos y protocolos de comunicaciones industriales.

- Prácticos en lo relativo a las sesiones de laboratorio en las que se utilizarán dispositivos de control y redes de comunicaciones industriales para solucionar problemas de automatización reales.



Osasun egoerak aurrez aurreko irakaskuntza edota ebaluazioa eragotziz gero, onlineko jarduerara joko da eta ikasleei aldaketa horren berri emango zaie.

Ohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Azterketa idatzia: 30% (GAI izateko 40%)

Laborategia: 70% (Etengabeko ebaluazioa, GI 50%)

Saoien aprobetxamendua: 10% (Banakakoa, GAI izateko 70%)

Laborategi lana: 30% (Banakakoa, GAI izateko 50%)

Amaierako lana: 30% (Taldeka, GAI izateko 50%)



Ohiko deialdiari uko egiteko, edo ebaluazio jarraiari uko egiteko, irakasleari edo koordinatzaileari adieraziko zaio irakasgaiaren hasieran adostutako formatuaren bitartez. Ohiko deialdiari edo ebaluazio jarraiari uko egiteko epea honako hau izango da: eskolak bukatu baino 2 aste lehenago.



Ebaluazio jarraiari uko eginez gero, laborategi froga bat egin beharko du ikasleak.

Ezohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Azterketa idatzia: 30% (GAI izateko 50%)

Laborategi froga: 70% (GAI izateko 50%)



Deialdi bereziari uko egiteko, koordinatzaileari adieraziko zaio irakasgaiaren hasieran adostutako formatuaren bitartez. Deialdi bereziari uko egiteko epea honako hau izango da: azterketa eguna baino 2 aste lehenago.

Irakasgai-zerrenda

GAI ZERRENDA OROKORRA:



1. Gaia Introducción y Conceptos Básicos

2. Gaia Sistemas de Control Distribuidos

3. Gaia Middleware

4. Gaia Arquitectura OPC

5. Gaia DDS

6. Gaia IIoT

7. Gaia MQTT



ALDE TEORIKOAREN GARAPENA (9 Saioa; 2 ordu):



1. Gaia. Introducción a las Comunicaciones Industriales Avanzadas

Objetivos, Jerarquía de las comunicaciones industriales, Situación actual, Smart Factory (Industria 4.0, Integración)



2. Gaia. Programación de Sistemas de Control Distribuidos - IEC 61499

Conceptos iniciales, Elementos básicos, Arquitectura, Modelos, El bloque de función (FB), Tipos de FBs, Herramientas de desarrollo.



3. Gaia. Tecnologías Middleware para Sistemas de Control Distribuido

Modelos de interacción, Especificaciones middleware



4. Gaia. OPC

4.1 Gaia. OPC Klasikoa: Helburua, egoera, arkitektura, OPC-ren oinarriak, objektuak eta interfaseak, OPC aplikazioak, arkitektura orokorra eta osagaiak, zerbitzari lokalak eta urrunekoak, OPC estandarrak.

4.2 GAia. OPC UA: Funtsezko ezaugarriak, funtsezko osagaiak, arkitekturaren mailak, espezifikazioen multzoa, garraio-protokoloak, datuen eredua, informazioaren eredua, zerbitzuak, profilak, segurtasuna, infromazioaren antolaketa (helbideratzearen espazioa, nodoak eta erreferentziak, gertaerak, historikoen atzipena, aplikazioen garapena.



5. Gaia. Data Distribution Service - DDS

Conceptos básicos, Espacio global de datos, Arquitectura, Módulos DDS, Alcance de la información, Calidad del servicio, Lectura y escritura de datos, Notificación.



6. Gaia. Industrial Internet of Things (IIoT)

Tecnologías, Metodologías, Infraestructuras de servicios, Plataformas, Protocolos, Cloud/Fog/Edge computing.



7. Gaia. Message Queue Telemetry Transport – MQTT

Conceptos básicos, Modelo de comunicación, Estructura de mensaje, Calidad de servicio, Seguridad.



LABORATEGIKO PRAKTIKEN GARAPENA (6 Saioa; 2 ordu):



- 1. Saioa: Integración de Sistemas Mediante Industrial Ethernet

- 2. Saioa: IEC 61499

- 3. Saioa: OPC DA

- 4. Saioa: OPC UA

- 5. Saioa: DDS

- 6. Saioa: MQTT

Bibliografia

Nahitaez erabili beharreko materiala

Eskola magistralak, mintegiak eta laborategiak jarraitzeko ikasmaterialak gela birtualean eskuragarri ditu ikasleak.







Lanak burutu ahal izateko beharko dituzten bitarteko informatikoak (softwarea) ikasleek eskura izango dute:



- Herramientas de configuración y programación de los dispositivos



- Herramientas de configuración de comunicaciones



- Herramientas de programación para entornos distribuidos







Hardware-ekipamendua:



- Ordenagailu pertsonalak



- Automata programagarriak - SIMATIC-S7-1500, Beckhoff CX1200



- Plataforma anitzak - RaspberryPi, Arduino UNO/Ethernet Shield



- Dispositivos y equipamiento de red

Oinarrizko bibliografia

Izenburua: The Industrial Communication Technology Handbook

Egileak: R. Zurawski

Argitaletxea: CRC Press

Argitalpen urtea: 2005



Izenburua: OPC Unified Architecture

Egileak: W. Mahnke, S.-H. Leitner, M. Damm

Argitaletxea: Springer

Argitalpen urtea: 2009



Izenburua: OPC - From Data Access to Unified Architecture

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

Argitaletxea: Vde Verlag Gmbh, 4ªEdición

Argitalpen urtea: 2010



Izenburua: RabbitMQ in Depth

Egileak: G.M. Roy

Argitaletxea: Manning Publications

Argitalpen urtea: 2016



Izenburua: Cyber-Physical Systems: A Perspective at the Centennial

Egileak: K. Kyoung-Dae, P.R. Kumar

Argitaletxea: Proceedings of the IEEE, vol. 100, pp. 1287-1308

Argitalpen urtea: 2012



Izenburua: Architectural paradigms for robotics applications, Advanced Engineering Informatics

Egileak: M. Amoretti, M. Reggiani

Argitaletxea: Advanced Engineering Informatics, 24, pp. 4-13

Argitalpen urtea: 2010

Gehiago sakontzeko bibliografia

Izenburua: The Industrial Communication Technology Handbook



Egileak: R. Zurawski



Argitaletxea: CRC Press



Argitalpen urtea: 2005







Izenburua: OPC Unified Architecture



Egileak: W. Mahnke, S.-H. Leitner, M. Damm



Argitaletxea: Springer



Argitalpen urtea: 2009







Izenburua: OPC - From Data Access to Unified Architecture



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



Argitaletxea: Vde Verlag Gmbh, 4ªEdición



Argitalpen urtea: 2010







Izenburua: RabbitMQ in Depth



Egileak: G.M. Roy



Argitaletxea: Manning Publications



Argitalpen urtea: 2016







Izenburua: Cyber-Physical Systems: A Perspective at the Centennial



Egileak: K. Kyoung-Dae, P.R. Kumar



Argitaletxea: Proceedings of the IEEE, vol. 100, pp. 1287-1308



Argitalpen urtea: 2012







Izenburua: Architectural paradigms for robotics applications, Advanced Engineering Informatics



Egileak: M. Amoretti, M. Reggiani



Argitaletxea: Advanced Engineering Informatics, 24, pp. 4-13



Argitalpen urtea: 2010

Aldizkariak

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



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



IEEE Transactions on Industrial Informatics. http://www.ieee-ies.org/pubs/transactions-on-industrial-informatics



IEEE Industrial Electronics Magazine http://ieee-ies.org/

Estekak

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



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



OPC Foundation: http://www.opcfoundation.org



OMG - Object Management Group: http://www.omg.org/



4DIAC: https://eclipse.org/4diac/