PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: SISTEMAS INFORMÁTICOS EN TIEMPO REAL

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: SISTEMAS INFORMÁTICOS EN TIEMPO REAL CENTRO: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULACIÓN: INGENIERÍA EN AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL ORIENTACIÓN: CURSO: CUARTO TIPO DE ASIGNATURA: TRONCAL CRÉDITOS TOTALES: 6 CRÉDITOS AULA: 3, GRUPOS AULA: 1, TOTAL AULA: 3 CRÉDITOS LABORATORIO: 3, GRUPOS LAB.: 1, TOTAL LABORATORIO: 3 CRÉDITOS PRÁCTICAS: 0 ANUAL/CUATRIMESTRAL: CUATRIMESTRAL (2C) PROFESORADO: Camaño Portela, José Luis (0078). Créditos aula: 3. Créditos laboratorio: 3. COORDINADOR: Camaño Portela, José Luis (0078). Página 1 de 1

2 TUTORÍAS PROFESORADO: ETSII, Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Despacho 7. Viernes, de 10h a 13h. OBJETIVOS En esta asignatura se realiza el estudio de los sistemas en tiempo real, que se utilizan en el control y supervisión de procesos y en dispositivos donde es necesaria una sincronización estricta fijada por la dinámica de los sistemas físicos implicados. Existen requisitos de fiabilidad, seguridad, comportamiento determinista, arquitecturas específicas empotradas, planificación de tareas concurrentes, etc. que implican la necesidad de herramientas hardware y software específicas. Así, se analizarán los canales de comunicación utilizados en la actualidad en la industria, estándares y normalización, herramientas de desarrollo y aplicaciones prácticas. CONOCIMIENTOS PREVIOS Conocimientos impartidos en las asignaturas de Fundamentos de Informática de primer curso y Sistemas Automáticos en el primer cuatrimestre de cuarto curso. PROGRAMA DE TEORÍA (30 h) Tema 1. Introducción a los sistemas de tiempo real (1h) Definición y características principales. Ámbito de aplicación. Comunicaciones y tiempo real. Ejemplos. Tema 2. Introducción a las redes de computadores (3h) Aspectos Hardware y Software de las comunicaciones. Modelos de referencia OSI de ISO y TCP/IP. Tramas y direccionamiento. Control de errores. Redes Ethernet. Protocolos TCP/IP. Redes inalámbricas. Tema 3. Desarrollo de aplicaciones distribuidas (4h) Elaboración de sistemas distribuidos cliente/servidor. Control, monitorización y supervisión de plantas en Ethernet e Internet. Estándar OPC. Ejemplos prácticos. Tema 4. Redes en tiempo real (3h) Configuración e interconexión de redes, encaminamiento. Conmutadores industriales. Priorización. Tiempo real en redes con protocolos TCP/IP. Análisis de varios ejemplos prácticos. Página 2 de 2

3 Tema 5. Comunicaciones en la industria (4h) Pirámide CIM. Buses de campo: redes de controladores, redes de sensores-actuadores. Protocolos de pase de testigo y primerio-secundario. Ejemplos prácticos. Tema 6. Conceptos generales de sistemas de tiempo real (3h) Ejecutivos cíclicos. Concepto de concurrencia. Procesos e hilos. Arquitecturas específicas: sistemas embebidos, computadores industriales. Ejemplos prácticos. Tema 7. Diseño de aplicaciones de tiempo real (4h) Tareas cíclicas, orientadas a eventos, temporizadores de tiempo real. Priorización de operaciones. Manejo de señales de entrada/salida, tratamiento de interrupciones hardware, drivers. Control y supervisión de procesos industriales en tiempo real. Aplicaciones prácticas. Tema 8. Multitarea en tiempo real (4h) Introducción. Principales características. Requisitos hardware y software. Multiprogramación: procesos y prioridades. Estrategias de planificación con desalojo. Inversión de prioridad. Latencias. Estándar POSIX. Comparativa de sistemas operativos de tiempo real comerciales. Tema 9. Programación concurrente (4h) Introducción. Procesos concurrentes. Sincronización. Compartición de recursos. Comunicación entre procesos e hilos. Aplicaciones industriales: control y supervisión de células automatizadas. Página 3 de 3

4 PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO (30 h) Práctica 1 (6 h). Introducción a las redes de computadores. Introducción a herramientas de programación orientadas a objetos para la elaboración de aplicaciones distribuidas en.net. Práctica 2 (6 h). Elaboración de aplicaciones cliente/servidor para la comunicación en redes de computadores mediante sockets bajo TCP/IP. Control y supervisión distribuida de una planta de transferencia de líquidos. Práctica 3 (6 h). Configuración y puesta en marcha de un bus de campo. Configuración y puesta en marcha de un bus de sensores-actuadores. Elaboración de aplicaciones que tienen que operar coordinadamente en una misma planta. Práctica 4 (6 h). Introducción al sistema operativo en tiempo real QNX y a sus herramientas de desarrollo de aplicaciones. Acceso directo a señales de entrada/salida analógicas y digitales. Desarrollo de una aplicación para el control en tiempo real de una planta en QNX. Práctica 5 (6 h). Realización de una aplicación con procesos concurrentes en QNX para la operación simultánea y sincronización de diferentes elementos de una célula de fabricación. Diseño de un interfaz gráfico con el usuario. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Sistemas de tiempo real y lenguajes de programación. 3a. ed. Alan Burns, Andy Wellings. Pearson Educación, Autómatas programables. Entorno y aplicaciones Mandado, Marcos, Fernández, Armesto, Pérez. Thomson Paraninfo Getting started with QNX Neutrino 2. Rob Krten. Parse Software Devices, 2001 The QNX Cookbook - Recipes for programmers. Rob Krten. Parse Software Devices, 2003 Página 4 de 4

5 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Comunicaciones Industriales. Una visión práctica con SIMATIC S7 V. Sempere, J. Silvestre, J.A. Martinez - Ed.UPV POSIX.4 Bill Gallmeister. O'Reilly & Associates, Comunicaciones y Redes de Computadores Stallings. Prentice-Hall; 2000 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL Creación de servicios Web XML para la plataforma.net Short. McGraw-Hill, 2002 Programming with POSIX threads D.R. Buthenhof. Addison-Wesley, 1997 Redes de computadoras Tanenbaum. 3ª edición. Prentice-Hall, Fieldbuses for Process Control : Engineering, Operation, and Maintenance Jonas Berge. ISA Press, Fieldbus and Control Network Technologies Paul Dillon. Research Studies Pr, Decentralization with PROFIBUS-DP : Architecture and Fundamentals, Configuration and Use with SIMATIC S7 Josef Weigmann, Gerhard Kilian. John Wiley & Sons, 2000 Decentralization with PROFIBUS-DP/DPV1 Gerhard Kilian, Josef Weigmann. Wiley-VCH Verlag, 2003 Interconnections: Bridges, Routers, Switches, and Internetworking Protocols (2nd Edition) Radia Perlman. Addison-Wesley Pub Co, The QNX 4 Real-time Operating System. Frank Kolnick. Basis Computer Systems, Página 5 de 5

6 Getting started with QNX 4 - A Guide for realtime programmers. Robert Krten. QNX Software Systems Ltd, POSIX programmer's guide. Donald Lewine. O'Reilly & Associates, Real-time concepts for embedded systems Qing Li, Caroline Yao. CPM Books, PROFIBUS: The Fieldbus for Industrial Automation Klaus Bender. Ed. Prentice Hall ORGANIZACIÓN DOCENTE: Método docente: Clases de teoría con apoyo de medios audiovisuales: proyector de transparencias, cañón, PC y conexión a Internet. Las prácticas de laboratorio se distribuirán en sesiones de tres horas de duración cada una y se desarrollarán en el Laboratorio de Regulación Automática (nº 22) de la E.T.S.I.I. Evaluación: Se realizará una prueba final escrita, en la que se indicará los criterios de valoración específicos de la misma. Las prácticas de laboratorio se evaluarán mediante control presencial y seguimiento del trabajo realizado. Página 6 de 6