Sistemas Distribuidos

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1 Sistemas Distribuidos Máster Universitario en Ingeniería Industrial Universidad de Alcalá Curso Académico 2017/2018 Curso 2º Cuatrimestre 2º

2 GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Código: Titulación en la que se imparte: Departamento y Área de Conocimiento: Carácter: Créditos ECTS: 6 Sistemas de Distribuidos Máster Universitario en Ingeniería Industrial Departamento: Automática Áreas: Arquitectura y Tecnología de Computadores Optativa Curso y cuatrimestre: Curso 2º Cuatrimestre 2º Profesorado Horario de Tutoría: Idioma en el que se imparte: Jose Antonio de Frutos Redondo Por determinar Español 1.a. PRESENTACIÓN Esta asignatura pretende introducir al alumno a los sistemas de control distribuido sobre la base del conocimiento de sistemas de control centralizado. El control distribuido es un paso más que permite el control de sistemas más dispersos, añade inteligencia al control centralizado y permite más tolerancia a fallos dado que tenemos más posibilidades de computación que en los sistemas de control centralizado. Se abordan en la asignatura las tres partes principales que se dan en un sistema de control distribuido: El nodo, la programación y las comunicaciones. Se estudian las características que debe tener un nodo desde el punto de vista del hardware para satisfacer las necesidades del sistema de control. Se diseña además un nodo para un sistema de control industrial simulado. La programación en un sistema de control distribuido implica una relación entre los programas de los distintos nodos de forma que en conjunto es sistema de control trabaje en perfecta armonía. La comunicación es parte esencial en un sistema distribuido. En los sistemas de control se emplean buses de campo, de los que existen múltiples variaciones. En la 2

3 asignatura se estudiaran características de distintos buses de campo y se trabajará prácticamente con el bus CAN. Para abordar con éxito esta asignatura será necesario tener conocimientos previos de sistemas de control. 1.b. COURSE SUMMARY The aims of this subject is to introduce students to distributed control systems based on the knowledge of central control systems. Distributed control allows the control of more dispersed systems, adds intelligence to the centralized control and allows more fault tolerance because we have more possibilities that in computer centralized control systems. The node, programming and communications are the three main parts in a distributed control system, all are addressed in the course. The characteristics that must have a node from the point of view of hardware to allow the needs of the control system are studied. A node for simulated industrial control system is also designed. Programming in a distributed control system involves a relationship between programs of different nodes so that together control system is working in perfect harmony. Communication is an essential part of a distributed system. In control systems different variations of fieldbus are used. In the subject characteristics of different fieldbuses be studied and will work with the CAN bus. 2. COMPETENCIAS y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Esta asignatura contribuye a adquirir las competencias Básicas, Generales y Transversales que se detallan en el siguiente listado: Competencias Básicas, Generales y Transversales. Por otro lado, los resultados de aprendizaje esperados con esta asignatura son los siguientes: RA1 (RARP6): Distinguir las características propias de los sistemas distribuidos de control frente a los centralizados y su ámbito de aplicación. Describir la función de los nodos en el control distribuido y desarrollar ejemplos de su intercomunicación en una topología dada. 3

4 RA2 (RARP7): Diseñar un sistema de control distribuido adecuado a un entorno concreto. 3. CONTENIDOS Se estudiarán los siguientes contenidos sobre sistemas distribuidos: Sistemas Distribuidos de Control (SCD) frente a sistemas centralizados. Caracterización de SCD. Misión de los nodos en un SCD. Definición de reglas de comportamiento en el nodo para el control distribuido. Comunicación entre nodos (buses de campo). Seguridad y tolerancia a fallos en SCD. Conocimiento del campo de aplicación de los sistemas de control distribuido. Diseño de la topología de un sistema distribuido de control para un problema dado. Definición de las características que debe tener un nodo para un sistema de control concreto. División funcional entre nodos del control del sistema. Definición de las comunicaciones entre nodos. Desarrollo de la programación de un nodo. Elección del sistema de comunicación adecuado. Desarrollar el nivel físico y el nivel lógico del sistema de comunicación. Comprobar el funcionamiento de un sistema de control distribuido. Localización y reparación de fallos en un sistema de control distribuido. 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS 4.1. Distribución de créditos (especificar en horas) Número de horas presenciales: Número de horas del trabajo propio del estudiante: Total horas 60h (20h de clases teóricas, 40h de laboratorio/seminarios) 90h 150h 4

5 4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos Las actividades formativas presenciales que se han planificado se dividen en clases teóricas, seminarios, prácticas de laboratorio o ejercicios de simulación y desarrollo de trabajos: Clases teóricas Las exposiciones (o clases magistrales) tienen por objetivo el proporcionar la información correspondiente a cada unidad temática, facilitando la adquisición de algunas de las competencias genéricas, como la comprensión y ampliación de nuevos conocimientos. En ellas se desarrollarán las bases fundamentales de la materia Seminarios Los seminarios se utilizan para resolver preguntas y problemas que complementan la información aportada en cada tema. Facilitarán la adquisición de competencias tanto genéricas como específicas, pero con un mayor carácter aplicado. Además, sirven al profesor de control sobre el nivel de recepción y de trabajo personal del alumno. En los seminarios se desarrollarán algunos aspectos específicos derivados de las clases teóricas y en los que se realizarán ejercicios y cuestiones con objeto de facilitar la comprensión de los conceptos y su aplicación. Se llevarán a cabo clases prácticas de resolución de problemas y presentación de actividades y proyectos Prácticas de laboratorio y ejercicios de simulación Para las prácticas de laboratorio, se pondrá a disposición del alumnado, antes de comenzar, un guion de prácticas en el que se indicarán claramente las medidas de seguridad en el laboratorio, los objetivos y fundamentos de los experimentos que debe llevar a cabo, así como una colección de cuestiones sobre el trabajo experimental realizado Trabajos Lo alumnos realizarán un desarrollo de un sistema de control distribuido para un proceso industrial simulado. Presentarán memorias de dicho trabajo según proponga el profesor. 5

6 5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación 5.1. Criterios de El proceso de evaluación tiene por objetivo valorar el grado y profundidad de las competencias adquiridas por el alumno. En consecuencia, los criterios de evaluación que se apliquen en las diversas pruebas que forman parte del proceso revisan los aspectos fundamentales trabajados en las diferentes sesiones formativas de la asignatura, para asegurar a través de los criterios de calificación (definidos más adelante) que el alumno alcanza los resultados del aprendizaje descritos en el punto 2 que aseguran la adquisición (parcial o total) de las competencias también allí descritas. CE1: Capacidad de aplicación de los conocimientos adquiridos en la interpretación de resultados y resolución de cuestiones y/o ejercicios. CE2: Capacidad de trabajo en un laboratorio. CE3: Capacidad de observación y de razonamiento crítico. 5.2 Procedimientos e Instrumentos de El proceso de evaluación propuesto está inspirado en la evaluación continua, si bien, respetando la normativa de la Universidad de Alcalá, el alumno podrá acogerse a la evaluación final 1. La evaluación del proceso de aprendizaje de todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, por defecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua descrito a continuación. A continuación se proponen las distintas pruebas o instrumentos de evaluación que se aplicarán en cada caso de manera ponderada, tal y como se explica en el punto siguiente, atendiendo al nivel de dominio de las competencias o resultados esperados: Prueba de evaluación parcial (PEI). Prácticas de laboratorio (PL): Valoración de la participación, aprovechamiento y comprensión de las sesiones prácticas realizadas en el laboratorio y prueba de evaluación de laboratorio. Prueba de evaluación final (PEF). 1 Los alumnos tendrán un plazo de 15 días para solicitar por escrito al Director de la EPS su intención de acogerse al modelo de evaluación final aduciendo las razones que estimen convenientes según lo indicado en la normativa reguladora de los procesos de evaluación de los aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 5 de mayo de

7 5.3 Criterios de Calificación Convocatoria ordinaria a) Modelo de Continua. Los estudiantes serán evaluados de forma continuada mediante pruebas distribuidas a lo largo del periodo lectivo. El tipo de pruebas a realizar en esta convocatoria, los porcentajes de peso de tales pruebas sobre la calificación final así como la relación entre los criterios e instrumentos de evaluación así como los resultados de aprendizaje objetivo de la asignatura es el siguiente: Resultado de Aprendizaje Criterio de Instrumento de PL 40% RARP6 CE1 y CE2 PEI 30% RARP7 CE1-CE3 PEF 30% Peso en la calificación Se considerará que un alumno ha participado en el proceso enseñanzaaprendizaje y por tanto se ha presentado en la convocatoria ordinaria si se presenta a la PEF. b) Modelo de Final. El tipo de pruebas a realizar en esta convocatoria, los porcentajes de peso de tales pruebas sobre la calificación final así como la relación entre los criterios e instrumentos de evaluación así como los resultados de aprendizaje objetivo de la asignatura es el siguiente: Resultado de Aprendizaje Criterio de Instrumento de RARP6-RARP7 CE1-CE3 PEF 100% Peso en la calificación Convocatoria Extraordinaria. Aquellos alumnos que no superen la convocatoria ordinaria tendrán derecho a una convocatoria extraordinaria. El tipo de pruebas a realizar en esta convocatoria, los porcentajes de peso de tales pruebas sobre la calificación final así como la relación entre los criterios e instrumentos de evaluación así como los resultados de aprendizaje objetivo de la asignatura es el siguiente: Resultado de Aprendizaje Criterio de Instrumento de RARP6-RARP7 CE1-CE3 PEF 100% Peso en la calificación 7

8 6. BIBLIOGRAFÍA Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg. Distributed Systems: Concepts and Design Pearson / Addison Wesley, 4a edición BOSCH, R.(1991). «CAN Specification». Michrochip PIC18FXX8 Data Sheet. 8