Modulhandbuch BaET2012_Feldbus_Grundlagen

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Verantwortlich: Prof. Dr. Rainer Bartz

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

• F07 FG

Organisation

Bezeichnung Lang BaET2012_Feldbus_Grundlagen MID BaET2012_FG MPID

Zuordnung Studiengang BaET2012 Studienrichtung A,N Wissensgebiete A_FI, N_SPEZ

Einordnung ins Curriculum Fachsemester 5-6 Pflicht Wahl A,N

Version erstellt 2013-05-22 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Zeugnistext

de

Feldbus Grundlagen

en

Introduction to Fieldbus Systems

Unterrichtssprache

Deutsch oder Englisch

Modulprüfung

Form der Modulprüfung
sK	Regelfall (bei geringer Prüfungsanzahl: sMP)

Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten
A_FI, N_SPEZ	5
Summe	5

Aufwand [h]: 150

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Prüfungselemente

Vorlesung / Übung

Form Kompetenznachweis
bÜA	Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum Modulergebnis
bÜA	unbenotet

Spezifische Lernziele

Kenntnisse

• Topologien in Kommunikationsnetzen (PFK.1,2)
• Notationen in Kommunikationsstandards (PFK.2)
• ISO/OSI Referenzmodell: Layer, Dienste, PDU, ... (PFK.1,2,7)
• Aspekte des Physical Layer: Leitungscodes, elektr. Ausprägung, ... (PFK.1,3,7)
• Aspekte des Data Link Layer: Protokolle, Datensicherung, Buszugriffsverfahren,... (PFK.1,7,8)
• PhL und DLL eines konkreten Feldbus-Standards (PFK.1,4,5)

Fertigkeiten

• Die Studierenden erarbeiten sich grundlegende Kenntnisse über industrielle Kommunikationssysteme (PFK.4,5)
• Kommunikationsstandards verstehen (PFK.4,5,7,8)
  • Die Studierenden können die gängigen Beschreibungsmethoden für Kommunikationsstandards erklären
  • Sie können Dienste in der gängigen Beschreibungsart darstellen und interpretieren
  • Sie können die zur Funktionsbeschreibung verwendeten State Charts verstehen und erstellen
  • Sie können die zeitlichen Abläufe mittels Sequenzdiagramme veranschaulichen
• Physical Layer Mechanismen verstehen (PFK.4,5,7)
  • Die Studierenden können gängige Leitungscodes anwenden und zugehörige zeitliche Signalverläufe deuten
  • Die Studierenden können elektrische Spezifikationen ausgewählter Übertragungssysteme verstehen
• Data Link Layer Funktionen verstehen und anwenden (PFK.4,7,8)
  • Die Studierenden können wesentliche Komponenten eines Protokolls benennen
  • Sie können bedeutende Verfahren zur Datensicherung beschreiben und auf Nutzdatensequenzen anwenden
  • Sie können die üblichen Zugriffsverfahren (M/S, Token, CSMA) beschreiben und ihre Eigenschaften darstellen
• Einen beispielhaften Feldbus-Standard verstehen (PFK.4,7,10)
  • Die Studierenden können eine reale Feldbus-Spezifikation im Sinne des ISO/OSI Modells einordnen.
  • Sie können das Verhalten von Kommunikationsteilnehmern nachvollziehen.
  • Sie können eine Feldbus-Spezifikation bewerten und Vor- und Nachteile diskutieren.

Handlungskompetenz demonstrieren (PFK.7,8,9)

• Die Studierenden können gängige Datensicherungsverfahren anwenden
• Sie können Dienste und Funktionalitäten in gängige Notation überführen
• Sie können Protokolle analysieren und die enthaltenen Nutzdaten extrahieren
• Sie können Protokoll-konforme Datenströme generieren, mit denen vorgegebene Nutzdaten transportiert werden

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

Topologien: PzP, Linie, Ring, Stern
Notationen: Dienstbeschreibung, Sequenzdiaramme, Zustandsdiagramme (Mealy)
Elemente des ISO/OSI Modells: Layer, Kapselung, Funktionen, Dienste (PeerToPeer, lokal), PDU-SDU-PCI-ICI, Verbindung
Leitungscodes: digital (NRZ, PRZ, BiPhaseL, DPLM,...), analog (ASK, FSK, PSK, ...)
RS-232, RS-485
Datensicherung: Parity, Blocksicherung, Checksum, CRC, ...
Zugriffsverfahren: Master/Slave, Token, CSMA/CD, CSMA/CA, ...
Controller Area Network (CAN) als Beispiel

Praktikum

Form Kompetenznachweis
bPA	Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum)

Beitrag zum Modulergebnis
bPA	Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum)

Spezifische Lernziele

Kenntnisse

• Embedded Plattform als typische Basis für Feldbus-Implementierungen (PFK.4)
• Entwicklungsumgebung für embedded Systeme (PFK.4)
• Programmierung in C für ein betriebssystemloses System (PFK.9)
• Anbindung eines Kommunikationssystems an ein Programm (PFK.8,9)
• Registerbeschreibung und Interaktion (PFK.4)

Fertigkeiten

• Die Studierenden können Programme für ein embedded System entwickeln (PFK.8,9)
• Sie können die Enwicklungsumgebung zur Fehlersuche und zum Test einsetzen (PFK.10)
• Sie können die Kommunikations-Schnittstellen verwenden um Informationen zu senden und zu empfangen (PFK.4,8,9,10)
• Sie können die wesentlichen Kommunikations-Parameter ableiten und das System entsprechend konfigurieren (PFK.8,9)

Handlungskompetenz demonstrieren

• Die Studierenden können embedded Systeme für industrielle Kommunikation verwenden (PFK.7,8)
• Sie können Systemprogramme entwerfen, die Informationen über einen Kommunikationskanal senden (PFK.8,9,10)
• Sie können Systemprogramme entwerfen, die Informationen über einen Kommunikationskanal empfangen (PFK.8,9,10)
• Sie können Funktionalitäten mit Hilfe von State Charts beschreiben und implementieren (PFK.7,8,9)

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

Basis: gängiger Micro-Controller mit Entwicklungsumgebung
Basis: Sensorik und Aktorik mit entsprechenden elektrischen Schnittstellen zum Micro-Controller
Bsp.Aufgabe: Sensordaten erfassen und per Feldbus versenden
Bsp.Aufgabe: per Feldbus empfangene Stellwerte an Aktor leiten
Bsp.Aufgabe: Regelkreis implementieren mit per Feldbus empfangenen Parametern