Il corso si propone di fornire agli studenti competenze teoriche e applicative sui principali sistemi e protocolli di comunicazione, con riferimento ai moderni contesti di smart manufacturing, IoT e Industria 4.0. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: • Comprendere l’architettura dei sistemi industriali basati su comunicazione distribuita; • Conoscere e confrontare i principali protocolli industriali (Modbus, CANopen, PROFINET, EtherCAT, ecc.); • Analizzare il comportamento delle reti industriali tramite strumenti di simulazione e analisi; • Integrare sistemi di comunicazione in architetture di controllo real-time e reti intelligenti; • Valutare aspetti di sicurezza e affidabilità delle comunicazioni in ambienti industriali.
Prerequisiti
Conoscenze generali di ingegneria elettrica, in particolare relative ai sistemi di automazione, impianti elettrici industriali e fondamenti di reti di comunicazione. È utile una conoscenza di base di elettronica digitale e dei principali protocolli di comunicazione seriale.
Metodi didattici
• Lezioni frontali • Esercitazioni guidate in aula • Studio di casi applicativi in ambito reale • Eventuali seminari con professionisti del settore
Verifica Apprendimento
• Prova scritta con domande teoriche e applicative • Eventuale discussione orale integrativa • Valutazione di brevi esercitazioni svolte durante il corso
Testi
• T. Sauter, M. Lobashov – Industrial Communication Systems, Elsevier • H. Mackay, J. Park – Practical Industrial Data Networks, Newnes • Documentazione tecnica dei protocolli industriali (Modbus, PROFINET, EtherCAT, OPC-UA) • Dispense e materiali forniti dal docente
Contenuti
Recalls of automation • Sensors • Actuators • Controller • Automation levels • Application domains o Industrial automation o Building automation o Industrial vs Building automation
Fundamentals of communication • Brief history of communication • The ISO-OSI model • Phisycal layer o Type of connection o Network topology o Signal coding o Trasmission speed o Physical transmission media • Data Link o Medium Access Control • Network • Transport • Session • Presentation • Application o Application Services o Communication Services Addressing technique Communication Models • Other (important) topics o Latency o Reaction time o Efficiency
Communication technolgies and standards o Recalls about standardisation o Fieldbus PROFIBUS Modbus KNX DALI (Digital Addressable Lighting Interface) CAN (Controller Area Network) o Industrial Ethernet o IP-native technologies (Standard ethernet, wi-fi e Thread) o NON-IP Wireless o Matter
Practical experiences Lab experiences (with Home Assistant) based on a family of IoT devices (Shelly), which use protocols and technologies that follow the OSI model (Wi-Fi, Ethernet, MQTT, HTTP, CoAP, etc.)
