Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2010/11
01NYDOQ, 01NYDOR
Reti industriali e sistemi operativi in tempo reale
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica (Electronic Engineering) - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccatronica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Cena Gianluca ORARIO RICEVIMENTO     50 10 0 0 2
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/05 6 F - Altre (art. 10, comma 1, lettera f) Abilità informatiche e telematiche
Presentazione
The course is taught in Italian.


Il corso tocca argomenti relativi a due aspetti specifici concernenti l'uso delle discipline ICT nell'ambito dei sistemi di controllo distribuiti ed embedded, ovvero le reti di comunicazione industriali ed i sistemi operativi in tempo reale. Le conoscenze impartite sono fondamentali nella progettazione e nello sviluppo dei sistemi di automazione moderni.
Risultati di apprendimento attesi
' Comunicazioni negli impianti di produzione industriali automatizzati; introduzione ai sistemi di controllo distribuiti ed embedded: struttura, caratteristiche, requisiti generali e specifici; reti di comunicazione nell'ambito dell'automazione; problematiche relative allo scambio di informazioni in tempo reale; tassonomia delle soluzioni più diffuse.
' Reti di campo e per sistemi embedded: definizione, caratteristiche, utilizzo, prestazioni e limiti; si farà riferimento alle soluzioni più diffuse, ad esempio: PROFIBUS, INTERBUS, CAN, CANopen; cenni all'analisi di schedulabilità per reti CAN.
' Reti industrial Ethernet: definizione, caratteristiche, utilizzo, prestazioni; introduzione alle reti Ethernet e alla pila protocollare TCP/IP; si farà riferimento alle soluzioni più diffuse, ad esempio: EtherNet/IP, PROFINET, Ethernet Powerlink, EtherCAT, SERCOS III.
' Introduzione ai controllori logici programmabili (PLC) e ai sistemi di supervisione (SCADA); informatica industriale; cenni ai linguaggi di programmazione per PLC: ladder, function block, instruction list e structured text; interfacce uomo-macchina.
' Caratteristiche, struttura interna ed esempi di sistemi operativi in tempo reale.
' Principi e tecniche di programmazione concorrente; comunicazione e sincronizzazione fra processi mediante memoria condivisa e semafori; definizione ed uso dei monitor secondo Hoare e Brinch Hansen; modelli di comunicazione e sincronizzazione mediante scambio di messaggi.
' Definizione di deadlock; grafo di allocazione delle risorse; tecniche ed algoritmi per affrontare il problema del deadlock.
' Modelli ed algoritmi di schedulazione in tempo reale; schedulazione Rate/Deadline Monotonic (RM, DM) e Earliest Deadline First (EDF); ottimalità di tali algoritmi.
' Test di schedulabilità basati sul fattore di utilizzo della CPU (Liu e Leyland); algoritmi per l'analisi del tempo di risposta (Audsley); estensione di tali algoritmi per considerare le dipendenze fra processi.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Informatica di base: architettura del calcolatore, programmazione in linguaggio C.
Conoscenze di base, a livello utente, dei sistemi operativi di uso generale e delle relative API.
Conoscenze di base sui sistemi di comunicazione: reti e protocolli di comunicazione, codifica e trasmissione dell'informazione, struttura dei sistemi di elaborazione distribuiti.
Conoscenze di base sul controllo automatico: sistemi di automazione, anelli di retroazione, sensori e attuatori.
Programma
' Comunicazioni industriali in tempo reale (8h).
' Reti di campo e per sistemi embedded (8h).
' Reti industrial Ethernet (8h).
' Introduzione ai PLC e ai sistemi SCADA (6h).
' Introduzione ai sistemi operativi in tempo reale (4h).
' Programmazione concorrente e meccanismi di sincronizzazione/comunicazione fra processi (4h).
' Definizione di deadlock e relativi algoritmi di gestione (4h).
' Algoritmi di schedulazione in tempo reale (4h).
' Tecniche per l'analisi di schedulabilità nei sistemi real-time (4h).
Organizzazione dell'insegnamento
' Esercizi di programmazione concorrente (15h).
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati nelle lezioni. Inoltre, verranno messi a disposizione degli studenti esempi di scritti d'esame ed esercizi.
Il materiale didattico è scaricabile da sito web o attraverso il portale della didattica. Saranno inoltre forniti collegamenti a siti web esterni per data sheet di prodotti, documenti standard, specifiche di protocolli, tutorial su argomenti inerenti al corso, articoli scientifici e tecnici, ecc.

Per la parte di sistemi operativi in tempo reale, il testo di riferimento è:
A. Burns, A. Wellings, 'Real-Time Systems and Programming Languages',
terza edizione, 2001, Pearson Education, ISBN: 0-201-72988-1.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame finale comprende alcune prove scritte, relative alle diverse parti in cui è strutturato il corso e, a discrezione del docente, una prova orale che farà media col voto degli scritti. Al fine di garantire la migliore accuratezza nella valutazione, gli scritti sono normalmente composti da domande a risposta sia chiusa (quiz) sia aperta. Le domande sono scelte in modo da coprire in modo omogeneo tutti gli argomenti trattati durante il corso.

Nel caso della parte sui sistemi operativi in tempo reale, è prevista anche una prova scritta di programmazione, mentre per la parte sulle reti industriali potrà essere previsto anche un esercizio sull'analisi di schedulabilità.

La durata della parte relativa alle reti industriali avrà una durata complessiva di circa 1 ora, così come la parte relativa ai sistemi operativi in tempo reale.

Il voto finale è calcolato a partire dai voti ottenuti nelle due parti sulle reti industriali e sui sistemi operativi in tempo reale, che hanno pari peso. Gli esiti positivi acquisiti nelle singole prove verranno mantenuti per l'intero anno accademico.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2010/11
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