Индустријски интернет ствари и сајбер безбедност

ID: 9021
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Јаковљевић Б. Живана
извођачи: Јаковљевић Б. Живана
контакт особа: Јаковљевић Б. Живана
ниво студија: мастер академске студије - индустрија 4.0
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени
катедра: катедра за производно машинство

извођења

  • modul-230, 3. семестар, позиција 3

циљ

Циљ овог курса је да студенти стекну знања и вештине неопходне за: 1) развој поузданог и безбедног индустријског интернета ствари, 2) пројектовање система управљања дистрибуираног на паметне уређаје (кибернетско физичке системе) и 3) безбедну, поуздану и сигурну имплементацију индустријског интернета.

исход

Након успешног завршетка овог курса, студенти су способни да: - Користе различите рачунарске мреже у индустријском окружењу; - Пројектују и имплементирају индустријске системе управљања који су дистрибуирани на паметне уређаје; - Моделирају дистрибуиране системе управљања у складу са IEC 61499; - Верификују перформансе мреже паметних уређаја; - Разумеју проблеме који се односе на поузданост и безбедност у индустријском интернету ствари.

садржај теоријске наставе

1. Увод у индустријски интернет ствари; Програмабилни логички контролери: функције, хардвер, софтвер, узлазно-излазни модули; програмски језици и програмирање у складу са IEC 61131-3. 2. Дистрибуција задатка управљања на паметне уређаје; спецификација задатака управљања системима са дискретним догађајима коришћењем Петри мрежа, дистрибуција задатака управљања системима са дискретним догађајима на умрежене паметне уређаје; 3. Формалне методе за верификацију и анализу перформанси дистрибуираних система управљања заснованих на интернету ствари: вештачки језици, регуларни језици и изрази, коначни аутомати, теорија надзорног управљања; 4. Моделирање и спецификација дистрибуираних система управљања у складу са IEC 61499; 5. Референтна архитектура индустријског интернета; Индустријске мреже: преглед ожичених мрежа, IEEE 802.11 (Wi-Fi) и IEEE 802.15.4 (ZigBee, WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA) засноване бежичне мреже; OPC Unified Architecture; 6. Безбедност: напади у системима са континуалним управљањем и системима са дискретним догађајима; преглед метода за детекцију напада; заштита од напада.

садржај практичне наставе

1. Лабораторијске вежбе: PL1: Електро-пнеуматска реализација комбинационог коначног аутомата са управљањем помоћу програмабилног логичког контролера – реализација на лабораторијском столу PL2: Моделирање система управљања коришћењем Петријевих мрежа и њихова анализа PL3: Електро-пнеуматска реализација секвенцијалног коначног аутомата директне реакције са управљањем помоћу програмабилног логичког контролера – реализација на лабораторијском столу PL4: IEEE 802.15.4: Креирање дистрибуираног система управљања електропнеуматског система коришћењем мреже бежичних чворова заснованих на микроконтролерима; PL5: IEC 61499: Моделирање дистрибуираних система управљања – увод у 4diac. PL6: Ethernet: Успостављање комуникације у реалном времену између програмабилног контролера и паметних актуатора коришћењем Ethernet-а, као и између програмабилног контролера и паметних уређаја и MES-а путем OPC UA; PL7: Креирање и имплементација система за детекцију напада у системима са дискретним догађајима; PL8: Креирање и имплементација система за детекцију напада у континуално управљаним системима; 2. Пројектни задатак: Пројектовање, верификација и имплементација дистрибуираног система управљања одабраним производним ресурском кроз мрежу паметних уређаја.

услов похађања

нема

ресурси

1. Јаковљевић Ж., Индустријски интернет ствари, изводи са предавања 2. Бежични чворови засновани на ARM Cortex-M3-based NXP LPC1768 микроконтролерима и MRF24J40MA 2.4 GHz IEEE Std. 802.15.4 RF трансиверима 3. Паметни пнеуматски цилиндри и хватачи са интегрисаним разводницима, крајњим прекидачима и бежичним чворовима 4. Развојне (протоборд) плоче и електронске компоненте 5. Модуларни 2DoF и 3DoF електро-пнеуматски манипулатор 6. Чланкасти транспортер 7. Флексибилни електро-пнеуматски систем за монтажу 8. Модуларни 3DoF електро-пнеуматски манипулатор 9. Систем вештачког гледања Cognex IS2000M-120-40-125 10. Програмабилни контролер Omron CP1L-EM40DT-D 11. Програмабилни контролер Omron CP1L-EM30DT1-D 12. Програмабилни контролер Omron SYSMAC CPM1-10CDR-A 13. HMI са екраном осетљивим на додир Omron NB5Q-TW01B; 14. Keil \mu Vision open source софтвер 15. DESUMA open source софтвер 16. 4diac open source софтвер 17. Opera MES 18. Omron CX Programmer 19. Персонални рачунари

фонд часова

укупан фонд часова: 90

активна настава (теоријска)

ново градиво: 30
разрада и примери (рекапитулација): 15

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 0
лабораторијске вежбе: 20
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 10
консултације: 0
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 1
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 3
колоквијум са оцењивањем: 0
тест са оцењивањем: 6
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 5
тест/колоквијум: 20
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 35
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 35

литература

Pilipović M, Jakovljević Ž, Automatizacija proizvodnje, Mašinski fakuletet Beograd, 2017; Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia, Introduction to Embedded Systems ‐ A Cyber--‐Physical Systems Approach, Second Edition, 2015. Available online at http://LeeSeshia.org ; Rob Toulson and Tim Wilmshurst, Fast and effective embedded systems design: applying the ARM mbed, Newnes, 2016. ; Rajeev Alur, Principles of Cyber--‐Physical Systems, MIT Press, 2015 ; Kok Kiong Tan, Andi Sudjana Putra, Drives and Control for Industrial Automation, Springer-Verlag London, 2011;