Distribuované systémy řízení

Přednášky:
1. Centralizované a distribuované řídicí systémy

Porovnání centralizovaných a distribuovaných řídicích architektur, jejich výhody, omezení a typické aplikace. Komunikace jako klíčový prvek distribuovaných řídicích systémů.
2. Fyzická vrstva modelu ISO/OSI

Přehled modelů ISO/OSI a TCP/IP se zaměřením na fyzickou vrstvu, přenosová média, kódování, RS-232, RS-422, RS-485, USB, Single Pair Ethernet a Ethernet-APL.
3. Linková a síťová vrstva

Principy tvorby rámců, detekce chyb, metody přístupu k médiu, adresování, směrování a síťové topologie s ohledem na spolehlivost a determinismus.
4. Aplikační a vyšší vrstvy ISO/OSI

Přehled protokolů TCP/UDP a vyšších vrstev se zaměřením na aplikační protokoly a komunikační modely klient/server a publish-subscribe.
5. Průmyslové sériové sběrnice I: AS-Interface, Profibus, IO-Link

Základní principy, topologie, typické aplikace a role sběrnic AS-Interface, Profibus DP/PA a IO-Link v průmyslové automatizaci.
6. Průmyslové sériové sběrnice II: CAN, CAN FD, CANopen, LIN

Principy komunikace CAN, arbitráž, CAN FD, CANopen, J1939 a LIN se zaměřením na dopravní a vestavné systémy.
7. Ethernet a TCP/IP v automatizaci

Komunikace založená na Ethernetu, přepínané sítě, TCP/IP, prvky pro propojování sítí, redundanční mechanismy a přesná časová synchronizace.
8. Průmyslový Ethernet a Time-Sensitive Networking

Přehled standardů PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, POWERLINK a SERCOS III. Úvod do komunikace v reálném čase, profilů IEC 61784 a Time-Sensitive Networking.
9. OPC UA a informační modely

OPC UA jako interoperabilní rámec pro průmyslovou komunikaci, včetně modelů klient/server a publish-subscribe, informačních modelů, OPC UA FX a OPC UA over TSN.
10. Bezdrátová průmyslová komunikace a 5G

WirelessHART, ISA100.11a, IO-Link Wireless, Wi-Fi 6 a privátní sítě 5G pro průmyslové aplikace, mobilní roboty a systémy AGV.
11. IIoT, edge, cloud a digitální dvojčata

Průmyslový internet věcí (IIoT), architektury edge–cloud, MQTT, Sparkplug B, vertikální integrace, digitální dvojčata, prediktivní údržba a využití výrobních dat.
12. Kybernetická bezpečnost OT systémů

Kybernetická bezpečnost provozních technologií (OT) podle normy IEC 62443, včetně zón, propojení (conduits), víceúrovňové ochrany (defense-in-depth), segmentace OT/IT, NIS2 a vztahu mezi funkční a kybernetickou bezpečností.
13. Prezentace studentských projektů

Prezentace a diskuse k jednotlivým studentským projektům.

Laboratorní cvičení:
1. Bezpečnostní školení, úvod do laboratoře a prostředí TIA Portal
2. PLC Siemens S7-1500, Profinet, Profibus a konfigurace periferií
3. Komunikace na úrovni přístrojů: AS-Interface a IO-Link
4. Individuální projekt č. 1: Aplikace AS-Interface
5. Komunikace mezi systémy PLC Siemens
6. Rozhraní člověk–stroj: operátorský panel Siemens
7. Komunikace Modbus TCP/IP v automatizaci
8. Individuální projekt č. 2: PLC, Profibus/Profinet a průmyslový Ethernet
9. OPC UA a interoperabilita v průmyslových systémech
10. Vývoj hlavního semestrálního projektu
11. Komunikace mezi PLC a frekvenčním měničem
12. Průmyslový Ethernet, bezdrátová komunikace, IIoT a edge–cloud
13. Prezentace a hodnocení studentských projektů