Modulhandbuch BaTIN2012_Feldbus Grundlagen

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Verantwortlich: Prof. Dr. Rainer Bartz

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

• F07 FG

Organisation

Bezeichnung Lang BaTIN2012_Feldbus Grundlagen MID BaTIN2012_FG MPID

Zuordnung Studiengang BaTIN2012 Studienrichtung E,N,S,P Wissensgebiete E_WPA, N_WPB, S_WPB, P_WPB

Einordnung ins Curriculum Fachsemester 5-6 Pflicht Wahl E,N,S,P

Version erstellt 2012-06-05 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
E_WPA, N_WPB, S_WPB, P_WPB	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.2,3)
• ISO/OSI Referenzmodell: Layer, Dienste, PDU, ... (PFK.1,2,3)
• Aspekte des Physical Layer: Leitungscodes, elektr. Ausprägung, ... (PFK.1,2,3)
• Aspekte des Data Link Layer: Protokolle, Datensicherung, Buszugriffsverfahren,... (PFK.1,2,3)
• PhL und DLL eines konkreten Feldbus-Standards (PFK.1,4,9)

Fertigkeiten

• Die Studierenden erarbeiten sich grundlegende Kenntnisse über industrielle Kommunikationssysteme (PFK.4,9,10)
• Kommunikationsstandards verstehen (PFK.4,5,9)
  • 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.3,4)
  • 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.3,4,5,9)
  • 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.3,4,8)
  • 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.3,4,5,9)
  • 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, Sequenzdiagramme, 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

Spezifische Lernziele

Kenntnisse

• Embedded Plattform als typische Basis für Feldbus-Implementierungen (PFK.9)
• Entwicklungsumgebung für embedded Systeme (PFK.9)
• Programmierung in C für ein betriebssystemloses System (PFK.5,6,9)
• Anbindung eines Kommunikationssystems an ein Programm (PFK.5,8,9)
• Registerbeschreibung und Interaktion (PFK.4,6,9)

Fertigkeiten

• Die Studierenden können Programme für ein embedded System entwickeln (PFK.5,6,9,10)
• Sie können die Enwicklungsumgebung zur Fehlersuche und zum Test einsetzen (PFK.6,7,9)
• Sie können die Kommunikations-Schnittstellen verwenden um Informationen zu senden und zu empfangen (PFK.5,6,9,10)
• Sie können die wesentlichen Kommunikations-Parameter ableiten und das System entsprechend konfigurieren (PFK.5,9)

Handlungskompetenz demonstrieren

• Die Studierenden können embedded Systeme für industrielle Kommunikation verwenden (PFK.5,9)
• Sie können Systemprogramme entwerfen, die Informationen über einen Kommunikationskanal senden (PFK.5,6,9,10)
• Sie können Systemprogramme entwerfen, die Informationen über einen Kommunikationskanal empfangen (PFK.5,6,9,10)
• Sie können Funktionalitäten mit Hilfe von State Charts beschreiben und implementieren (PFK.5,6)

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