Domande aperte di sistemi di controllo distribuiti

•AGGIORNAMENTO HUMAN MACHINE INTERFACE.

ESEMPI DI TASK APERIODICI

•GESTIONE ALLARMI (ANOMALIE, MALFUNZIONAMENTI, EMERGENZA, SICUREZZA, ETC.);

•GESTIONE INPUT UTENTE (AD ES. ON/OFF).

Un task periodo è un task il cui periodo ti attivazione è costante ad ogni esecuzione. Nei task

aperiodici questo non avviene.

Potremmo annoverare tra i task periodi i segnali di stato, rilevamenti di sensori, verifiche

periodiche. Insomma una serie di task che si ripete costante nel tempo. Per quanto concerne i task

aperiodici sono alcuni tipi di processi occasionali come ad esempio i segnali di allarme, anomalie,

input di un utente che non sono preventivati. In base al tipo di task aperiodico bisognerà verificare

se necessità di un hard real time (come ad esempio in caso di un allarme incendio) o di soft real

time.

Definire il vettore delle occorrenze e mostrare come esso si lega con l'equazione di evoluzione di una Rete di Petri.

Data una rete di PETRI N=(P,T,A,w,x) e una sequenza di scatti S si definisce vettore delle occorrenze s

il vettore colonna di dimensione |T| avente come k-sima componente s il numero di occorrenze della

k

transizione tk nella sequenza di scatti S à x’=x+Cs

Data una Rete di Petri, spiegare cosa sono la matrice di ingresso e la matrice di uscita.

LA matrice I riporta i pesi degli archi che collegano i posti alle transizioni La matrice O riporta i pesi

degli archi che collegano le transizioni ai posti

Definire l'algoritmo di scheduling di task misti «Servizio in Background».

DATO UN PROBLEMA DI SCHEDULING (EQUIVALENTE) DI N DI TASK PERIODICI HARD REAL TIME:

•REQUISITI DI SISTEMA: (N, T1, T2, ..., TN);

•VINCOLI DI SISTEMA: (C1, C2, ..., CN);

E DI M TASK APERIODICI SOFT REAL TIME.

LO SCHEDULING DI TASK MISTI TRAMITE SERVIZIO IN BACKGROUND ESEGUE I TASK APERIODICI

SOLO NEGLI ISTANTI DI TEMPO IN CUI L’UNITÀ DI ELABORAZIONE È LIBERA E NON CI SONO TASK

PERIODICI HARD REAL TIME DA ESEGUIRE. LO SCHEDULING DEI TASK PERIODICI È PERTANTO

REALIZZABILE CON UNO QUALSIASI DEGLI ALGORITMI VISTI IN PRECEDENZA (RMPO, EDF,

DMPO).

Definire l'algoritmo Timeline Scheduling.

DEFINIZIONE

DATO UN PROBLEMA DI SCHEDULING DI N DI TASK PERIODICI:

•REQUISITI DI SISTEMA: (N, T1, T2, ..., TN);

•VINCOLI DI SISTEMA: (C1, C2, ..., CN);

DATA UNA TIMELINE DI UN SISTEMA MONOPROCESSORE DIVISA IN TIME SLICES TALE CHE:

• LA DURATA DI OGNI TIME SLICE È PARI AL MINOR CYCLE;

• IL COMPUTATION TIME DI OGNI TASK SIA INFERIORE O UGUALE AL MINOR CYCLE;

• DURANTE OGNI TIMESLICE NON SI EFFETTUA PREEMPTION;

L’ALGORITMO TS È UN ALGORITMO DI SCHEDULING NON PREEMPTIVE ED OFFLINE CHE

ASSEGNA IN MANIERA ARBITRARIA A CIASCUN TIMESLICE L’INTERA ESECUZIONE DI UNO O PIÙ

TASK.

L’ALGORITMO TS È OFFLINE, IN QUANTO UNA VOLTA DEFINITA LA

DISTRIBUZIONEDELL’ESECUZIONE DEI TASK IN CIASCUN TIMESLICE, LO SCHEDULING È NOTO A

.

PRIORI

Definire la struttura a SEMAFORO dei diagrammi SFC.

Si definisce SEMAFORO uno STATO associato ad una RISORSA CONDIVISA MUTUAMENTE

ESCLUSIVA. Un SEMAFORO È ATTIVO SE E SOLO SE LA RISORSA È DISPONIBILE.

Descrivere che cosa è un PIC.

UN PIC È UN MICROCONTROLLORE CARATTERIZZATO DA:

• UN SET DI ISTRUZIONI DI TIPO RISC (REDUCED INSTRUCTION SET

COMPUTER) - 33 NELLE VERSIONI DI BASSA POTENZA E FINO A 77 IN

QUELLI CON PRESTAZIONI PIÙ ELEVATE;

• UNA STRUTTURA DI ESECUZIONE A PIPELINE DI TIPO DETERMINISTICO:

OGNI ISTRUZIONE DURA 4 CICLI DI CLOCK, TRANNE QUELLE DI SALTO CHE

IMPIEGANO 8 CICLI DI CLOCK;

Descrivere cosa è il BUS e fare degli esempi reali.

UN BUS È UN INSIEME DI LINEE (IN GENERALE DI TIPO ELETTRICO) CHE

PERMETTONO LA COMUNICAZIONE TRA

PIÙ DISPOSITIVI. ( memoria, moduli I/O, periferiche di HMI, interfacce di rete, schede dedicate)

Descrivere dettagliatamente la struttura di un PLC.

Descrivere i messaggi che una MTU invia ad una RTU per configurarla.

RTU# GROUP# ELEMENT# VALUE

Descrivere il metodo del «volume-balance».

La ratio di tale metodo consiste nell’ipotizzare il fluido incomprimibile lungo tutta la rete.

Pertanto la quantità di fluido che entra nella rete deve equivalere alla quantità di fluido che

esce dalla rete, in ogni istante di tempo.

• Se il flusso uscente dalla rete è maggiore del flusso entrante, in base all’ipotesi di cui

sopra, deve esserci un errore di taratura della strumentazione che deve essere quindi

ricalibrata.

• Se il flusso uscente dalla rete è minore del flusso entrante, ci sono solo due possibilità:

1. Un errore di taratura della strumentazione;

2. Una perdita nella rete.

Descrivere il processo di programmazione dei PLC e i relativi linguaggi di progettazione e programmazione.

USANDO UN PROGRAMMA SDK SU PC SI CREA IL PROGRAMMA E SI EFFETTUA

L’UPLOAD SUL PLC DELLO STESSO , È POSSIBILISTE ANCHE EFFETTUARE E

STUDIARE UN PROGRAMMA PRESENTE NEL PLC ECONDO LE NORME IEC 61131-3

LINGUAGGI GRAFICI

LD - LADDER DIAGRAM

FBD - FUNCTION BLOCH DIAGRAM

SCF - SEQUENTIALFUNCTIONCHART

LINGUAGGI TESTUALI

IL - INSTRUCTION LIST

ST - STRUCTURATED TEXT

Descrivere il protocollo di comunicazione ANSI/IEEE C37.1 usato dalle RTU per comunicare con le MTU.

messaggio composto di 3 campi : MESSAGE ESTABLISHMENT (SYNC – ADDRESS)

(lunghezza prefissata e nota )- DATA ( (FUNZIONE E DATI) lunghezza variabile e non nota)-

MESSAGE TERMINATION (lunghezza prefissata e nota)

Descrivere l'architettura logica di un micro-controllore.

Descrivere l'architettura tipica di un Hardware Abstraction Layer (HAL).

SCHEDULER- WATCHDOG

I TASK NON REAL TIME VENGONO GESTITI DALL’HAL CON POLITICA BEST

EFFORT.

I TASK REAL TIME VENGONO GESTITI ATTRAVERSO LO SCHEDULER CHE OSPITA

UNO DEGLI ALGORITMI DI SCHEDULING -IL SISTEMA OPERATIVO CONTROLLA

PERIODICAMENTE CHE LE DEADLINE DEI TASK REAL TIME VENGANO

RISPETTATE ATTRAVERSO UN WATCHDOG TIMER. ALLO SCADERE DEL TIMER SE

UNA DEADLINE È SCADUTA, L’ANOMALIA È SEGNALATA E UNA ROUTINE DI

EMERGENZA È ESEGUITA.

E’ un livello necessario al fine di disaccoppiare il sistema operativo dalle infinite possibilità di risorse hardware.

All’interno dell’hal sono presenti lo scheduler e il watchdog timer. Gli algoritmi hard real time vengono gestiti

con gli algoritmi come RMPO,DMPO EDF mentre i soft real time con la politica best effort. Il watchdog

verifica periodicamente le deadline dei task real time e in caso vengano superati in via un segnale di anomalia al

fine di eseguire il task con una procedura di emergenza.

Descrivere l'organizzazione della memoria nei PLC.

RAM : AREA INGRESSI (digitale 1bit) USCITE (digitale 1bit) UTENTE TEMPORIZZATORI (16

WORD a 16 bit) CONTATORI PI(D)

è suddivisa in memoria ROM e memoria RAM. In memoria ROM o PROM di sola

lettura in cui risiede il sistema operativo (BIOS) memoria EPROM EEPROM per

contenere il programma da elaborare, eventuali costanti e parametri. memoria

RAM (Random Access Memory) per memorizzare il valore attuale delle variabili e

alcune parti del programma scritto in (E)EPROM (caching).

Descrivere la sintassi di STATO, CONDIZIONI e AZIONI di un diagramma SFC.

Il μprocessore di un PLC definisce 2 VARIABILI per ogni STATO di un diagramma SFC:

1. MARKER – Variabile booleana che indica se lo stato è ATTIVO;

2. TIMER – Variabile intera che indica la DURATA dell’intervallo di ATTIVAZIONE.

Dato uno STATO identificato con il nome univoco nome-stato, allora:

• La variabile MARKER è identificata da nome-stato.X ;

• La variabile TIMER è identificata da nome-stato.T;

La SINTASSI delle TRANSIZIONI e delle CONDIZIONI ad esse ASSOCIATE può

essere espressa tramite uno qualsiasi dei seguenti linguaggi di programmazione

definiti dallo standard IEC 61131-3 di tipo GRAFICO o TESTUALE:

• LADDER DIAGRAM (LD) o FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM (FBD)

• STRUCTURED TEXT (ST) o INSTRUCTION LIST (IL)

La SINTASSI di una AZIONE m associata ad un generico STATO m, è data dalla terna:

• Am – IDENTIFICATORE (UNIVOCO) della azione;

• Qm – QUALIFICATORE che definisce la tipologia di azione;

• Vm – VARIABILE booleana che indica quando l’azione è stata terminata;

Le azioni Am devono essere definite usando i linguaggi grafici (LD, FBD) o testuali (ST,IL)

.

direttamente dentro il rettangolo della azione, oppure a parte

Descrivere la struttura di un sistema SCADA. rivedere

MTU<—WAN—>RTU

MTU<—WAN—>RTU l’operatore invia comandi e riceve dati, il colleg. Può essere cablato o senza fili.Tra RTU è

cablato.

Descrivere le azioni associate ai differenti valori assumibili dalla variabile «Qualificatore».

Qm – QUALIFICATORE che definisce la tipologia di azione;

AZIONE N (Normal non stored)

Dato uno stato n, Se Qn=N , l’azione An viene ripetuta ciclicamente fintanto che lo stato

rimane attivo, ovvero fintanto che n.X = TRUE.

AZIONE P (Pulse)

Dato uno stato n, Se Qn=P , l’azione An viene eseguita UNA SOLA VOLTA fintanto che lo

stato rimane attivo, ovvero fintanto che n.X = TRUE.

AZIONE S (Set)

Dato uno stato n, Se Qn=S , l’azione An viene ripetuta ciclicamente fino a quando non

viene eseguita la stessa azione An ma in uno stato successivo m con Qn=R.

AZIONE R (Reset)

Dato uno stato m, Se Qm=R , l’azione An precedentemente attivata da un qualificatore S

viene terminata.

AZIONE L (time Limited)

Dato uno stato n, Se Qn=L t#Ts , l’azione An viene ripetuta ciclicamente fintanto che lo

stato rimane attivo (n.X = TRUE) e che NON siano trascorsi T secondi.

AZIONE D (time Delayed)

Dato uno stato n, Se Qn=D t#Ts , l’azione An viene ripetuta ciclicamente fintanto che lo

stato rimane attivo (n.X = TRUE) e NON PRIMA che siano trascorsi T secondi.

AZIONE SD (time Stored/Delayed)

Dato uno stato n, Se Qn=SD t#Ts , l’azione coincide ad una azione SET ritardata di T

secondi.

AZIONE DS (time Delayed/Stored)

Dato uno stato n, Se Qn=DS t#Ts , l’azione coincide ad una azione SET se è verificata la

condizione n.X = TRUE per più di T secondi.

AZIONE SL (Stored/time Limited)

Dato uno stato n, Se Qn=SD t#Ts , l’azione coincide ad una azione SET e viene terminata

dopo T secondi OPPURE all’occorrere di un RESET.

Descrivere le caratteristiche delle principali schede di ingresso dei PLC.

INGRESSO DIGITALE (0-5VO 0-24V) PROTETTE DA FUSIBILI - INGRESSO

ANALOGICHE (INPUT DI CONVERTORI ADC 8 -12 O 16 BIT)

Descrivere le caratteristiche delle principali schede di uscita dei PLC.

OUPUT DIGITALE PER ATTUATORI DIGITALI - OUPUT ANALOGICI PER ATTUATORI

DI TIPO CONT