Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

Irakasgai honen helburu nagusia komunikazio-arkitektura desberdinak aurkeztea da, industria-inguruneetan zerbitzu aurreratuei euskarria emateko, bai kontrolaren arloan, bai prozesuen gainbegiratzean.



Denbora errealeko industria-komunikazioen eta datuen komunikazio-sareen arteko desberdintasun nagusiak eta bien arteko konbergentzia aurkezten dira. Ethernet industriala inplementatzeko beharrezko eskakizunak eta middleware eta IIoT soluzio onartuenak aztertzen dira. Prozesu industrialak gainbegiratzeko komunikazio-estandar nagusiak aztertzen dira.



Gainera, irakasgaiaren zati bat kontrol-sistema banatuetarako komunikazioak aztertzeari eskaintzen zaio. Sistema horiek gero eta garrantzi handiagoa hartzen ari dira automatizazioan, robotikan eta kontrolean. Nodo mota desberdinez osatutako sistemak dira: sentsoreak, eragingailuak eta modu koordinatuan kontrol-lanak egiten dituzten zenbaketa-gailuak.



Irakasgaiak eduki teoriko, metodologiko, teknologiko eta praktikoen arteko oreka bilatzen du.

- Middleware, IIoT, OPC, DDS, MQTT oinarriei buruzko teorikoak.

- Kontrol-sistema banatuen diseinu-estandarren erabilerari buruzko metodologikoak (IEC 61499).

- Teknologikoak, industria-komunikazioetako gailuak eta protokoloak aztertzeari dagokionez.

- Praktikoak, automatizazio-arazo errealak konpontzeko kontrol-gailuak eta industria-komunikazioen sareak erabiliko diren laborategiko saioei dagokienez.

Irakasgaia ikastean lortuko diren emaitzak

- Eskuratutako ezagutzak erabiltzea produkzio automatizatu ingurunuetan integrazio sistemak aukeratzeko, diseinatzeko eta ezartzeko.

- Eskuratutako ezagutzak erabiltzea prozesu-kontrol estrategia egokiak aukeratzeko, inplementazioaren aurretik estrategia horiek diseinatzea eta balioztatzea azpimarratuz prozesuaren segurtasuna bermatuko duten metodologiak.

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 Sarrera eta oinarrizko kontzeptuak

2. Gaia Banatutako kontrol-sistemak

3. Gaia Middleware

4. Gaia OPC arkitektura

5. Gaia DDS

6. Gaia IIoT

7. Gaia MQTT



ALDE TEORIKOAREN GARAPENA (9 Saioa; 2 ordu):



1. Gaia. Industria Komunikazio Aurreratuetarako Sarrera

1.1 Gaia. Industria-komunikazio aurreratuetarako sarrera: Helburuak, industria-komunikazioen hierarkia, Egungo egoera, Smart Factory, Internet of Things industriala, IIoT eta I4.0 industrietarako elkarreragingarritasuna, OT vs IT, I4.0. softwarea.

1.2 Gaia. Sistema Ziberfisikoetarako Sarrera: Sistema Ziberfisikoak, Fabrikaziorako CPS (CPPS), CPSen Eskakizunak, CPSrako middleware arkitekturak, CPSren azpiegitura modelatzea.

1.3 Gaia. Segurtasuna sare industrialetan.



2. Gaia. Kontrol Sistema Banatuen Programazioa - IEC 61499

Hasierako kontzeptuak, oinarrizko elementuak, arkitektura, ereduak, funtzio-blokea (FB), FB motak, garapen-tresnak.



3. Gaia. Middleware Teknologiak Kontrol Banatuko Sistemetarako

3.1 Gaia. Middleware teknologiak: Middlewarearen sarrera, Middlewarearen sailkapena.

3.2 Gaia. Message Queue Telemetry Transport - MQTT: Oinarrizko kontzeptuak, komunikazio-eredua, mezu-egitura, zerbitzuaren kalitatea, segurtasuna.

3.3 Gaia. Data Distribution Service - DDS: Oinarrizko kontzeptuak, datuen espazio orokorra, arkitektura, DDS moduluak, informazioaren irismena, zerbitzuaren kalitatea, datuen irakurketa eta idazketa, jakinarazpena.



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.



LABORATEGIKO PRAKTIKEN GARAPENA (6 Saioa; 2 ordu):



- 1. Saioa: Ethernet industrialaren bidezko sistemen integrazioa

- 2/3. Saioa: IEC 61499

- 4. Saioa: MQTT

- 5. Saioa: OPC DA

- 6. Saioa: OPC UA

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:



- Gailuak konfiguratzeko eta programatzeko tresnak



- Komunikazioak konfiguratzeko tresnak



- Ingurune banatuetarako programazio-tresnak







Hardware-ekipamendua:



- Ordenagailu pertsonalak



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



- Plataforma anitzak - RaspberryPi, Arduino



- Sareko gailuak eta ekipamendua

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/