Evaluating P-NET message's response time with fixed priority queuing at application process level

P-NET is a multi-master fieldbus standard based on a virtual token passing scheme. In P-NET each master is allowed to transmit only one message per token visit. In the worst-case, the communication response time can be derived considering that, in each token cycle, all stations use the token to transmit a message. In this paper, we define a more sophisticated P-NET model, which considers the actual token utilisation. We then analyse the possibility of implementing a local priority-based scheduling policy to improve the real-time behaviour of P-NET.

Supporting real-time distributed computer-controlled systems with multi-hop P-NET networks

Fieldbus communication networks aim to interconnect sensors, actuators and controllers within process control applications. Therefore, they constitute the foundation upon which real-time distributed computer-controlled systems can be implemented. P-NET is a fieldbus communication standard, which uses a virtual token-passing medium-access-control mechanism. In this paper pre-run-time schedulability conditions for supporting real-time traffic with P-NET networks are established. Essentially, formulae to evaluate the upper bound of the end-to-end communication delay in P-NET messages are provided. Using this upper bound, a feasibility test is then provided to check the timing requirements for accessing remote process variables. This paper also shows how P-NET network segmentation can significantly reduce the end-to-end communication delays for messages with stringent timing requirements.

Communication response time in P-NET networks: worst-case analysis considering the actual token utilisation

Fieldbus networks aim at the interconnection of field devices such as sensors, actuators and small controllers. Therefore, they are an effective technology upon which Distributed Computer Controlled Systems (DCCS) can be built. DCCS impose strict timeliness requirements to the communication network. In essence, by timeliness requirements we mean that traffic must be sent and received within a bounded interval, otherwise a timing fault is said to occur. P-NET is a multi-master fieldbus standard based on a virtual token passing scheme. In P-NET each master is allowed to transmit only one message per token visit, which means that in the worst-case the communication response time could be derived considering that the token is fully utilised by all stations. However, such analysis can be proved to be quite pessimistic. In this paper we propose a more sophisticated P-NET timing analysis model, which considers the actual token utilisation by different masters. The major contribution of this model is to provide a less pessimistic, and thus more accurate, analysis for the evaluation of the worst-case communication response time in P-NET fieldbus networks.

Adding local priority-based dispatching mechanisms to P-NET networks: a fixed priority approach

In this paper we address the real-time capabilities of P-NET, which is a multi-master fieldbus standard based on a virtual token passing scheme. We show how P-NET’s medium access control (MAC) protocol is able to guarantee a bounded access time to message requests. We then propose a model for implementing fixed prioritybased dispatching mechanisms at each master’s application level. In this way, we diminish the impact of the first-come-first-served (FCFS) policy that P-NET uses at the data link layer. The proposed model rises several issues well known within the real-time systems community: message release jitter; pre-run-time schedulability analysis in non pre-emptive contexts; non-independence of tasks at the application level. We identify these issues in the proposed model and show how results available for priority-based task dispatching can be adapted to encompass priority-based message dispatching in P-NET networks.

Scheduling real-time communications with P-NET

In this paper we address the P-NET Medium Access Control (MAC) ability to schedule traffic according to its real-time requirements, in order to support real-time distributed applications. We provide a schedulability analysis based on the P-NET standard, and propose mechanisms to overcome priority inversion problems resulting from the use of FIFO outgoing buffers

Pre-run-time schedulability analysis of P-NET fieldbus networks

P-NET is a fieldbus industrial communication standard, which uses a Virtual Token Passing MAC mechanism. In this paper we establish pre-run-time schedulability conditions for supporting real-time traffic with P-NET. Essentially we provide formulae to evaluate the minimum message deadline, ensuring the transmission of real-time messages within a maximum time bound

Influence of field-based nutrient enrichment on the photobiology of the giant clam Tridacna maxima

Nutrients were added to 12 microatolls in One Tree Island lagoon every low tide for 13 mo to an initial concentration of 10 mu M (ammonium, N) and 2 mu M (phosphate, P). These concentrations remained above background for 2 to 3 h after addition. The addition of ammonium (N and NI-P but not P alone) significantly increased P, (gross photosynthesis) P,, (net photosynthesis) and R (respiration) per unit wet-tissue weight and cc (photosynthetic efficiency) in Tridacna maxima after 3 mo nutrient enrichment. These responses to small and transient changes in ammonium concentrations suggest that symbiotic clams are not nutrient-replete, and that even subtle changes in nutrients can have a measurable effect on photosynthesis. The same clams did not show significant differences in photosynthetic parameters 6 mo after the beginning of nutrient enrichment, suggesting that their previous responses had either been seasonal or that symbiotic clams such as T. maxima are able to adjust their photophysiology following external changes in nutrient concentrations.

Optimização do tratamento por lamas activadas do efluente líquido da Mundotêxtil

A Mundotêxtil foi fundada em 1975 tendo iniciado a sua actividade na área comercial de produtos têxteis. Actualmente é o maior produtor nacional de atoalhados de felpo e emprega 575 colaboradores. Como resultado do seu crescimento e sobretudo da actividade de tingimento de fio e felpo, as necessidades de água são consideráveis e o volume de efluentes gerados nos processos industriais é cada vez maior a empresa avançou com a construção de uma estação de tratamento por lamas activadas, colocando-a em funcionamento em Setembro de 2004. Inicialmente surgiram dificuldades para a remoção da cor e da concentração da Carência Química de Oxigénio (CQO) de modo a cumprir os limites máximos de emissão permitidos nas normas de descarga no rio Ave e no Decreto-Lei nº 236/98, de 1 de Agosto. Com a descarga de parte dos efluentes no SIDVA e a utilização de um coagulante adicionado ao reactor o tratamento passou a apresentar melhores resultados. O intuito deste trabalho é o de apresentar soluções de modo a optimizar o funcionamento do tratamento biológico da Mundotêxtil. A optimização pode começar na concepção dos produtos, pode incidir no processo de fabrico para além de poder ser efectuada no seio da estação de tratamento biológico. Foi efectuado um estudo do tratamento biológico por lamas activadas no Laboratório de Tecnologia Química Profª Doutora Lída de Vasconcelos, laboratório tecnológico do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) que decorreu nos meses de Maio, Junho e Julho de 2010. O estudo laboratorial foi efectuado para três situações distintas: 1) tratamento do efluente bruto sem qualquer tipo de pré-tratamento (ensaios 1 a 3); 2) tratamento do efluente bruto submetido a pré-tratamento com coagulante Ambifloc BIO MD (ensaios 4 e 5) e 3) tratamento com adição de fungos ao tanque de arejamento (ensaio 6). Foram utilizadas duas instalações de tratamento alimentadas a partir do mesmo tanque de alimentação. Os dois sistemas eram idênticos, diferiram nos caudais de alimentação de efluente que foram alterados ao longo do estudo. O efluente a tratar foi fornecido pela empresa Mundotêxtil, sendo recolhido por diversas vezes ao longo dos ensaios. Este efluente foi retirado após o pré-tratamento da empresa, ou seja este efluente é o mesmo que alimenta o tratamento biológico da Mundotêxtil. Devido a este facto o efluente usado no estudo laboratorial teve uma variabilidade no período em que decorreu o estudo, nomeadamente em termos de concentração de CQO e cor. A relação entre a Carência Bioquímica (CBO5) e a CQO situouse entre 0,47 e 0,63 o que traduz que está dentro dos valores típicos para um efluente têxtil. Os melhores resultados globais de remoção de CQO foram obtidos no ensaio 5 e estiveram compreendidos entre 73,2% e 77,5% para o ensaio 5.1 e entre 62,9 e 73,2% para o ensaio 5.2. Neste ensaio foi utilizado o coagulante. Todos os valores de concentração de CQO obtidos nos efluentes dos decantadores para os ensaios 2, 5 e 6 são inferiores aos valores limite de descarga definidos nas normas de descarga no rio Ave e o Decreto-Lei 236/98. Os valores de concentração de Sólidos Suspensos Totais (SST), pH, fósforo, CBO5 e cor nos decantadores cumpriram os limites de descarga definidos nas normas de descarga no rio Ave e no Decreto-Lei nº 236/98 em todos os ensaios. Os parâmetros cinéticos obtidos para os ensaios com descorante são os que melhor se ajustam ao projecto de uma instalação de tratamento biológico por lamas activadas do efluente da Mundotêxtil. Os valores obtidos, após ajuste, são os seguintes: k=0,015 L/(mgSSV*d); Sn=12 mg/L; a=0,7982 kgO2/kgCBO5; b=0,0233 [kgO2/(kgSSV*d); y=0,2253 kgSSV/kgCBO5; kd=0,0036 kgSSV/(kgSSV*d. Com base nos parâmetros cinéticos obtiveram-se os seguintes resultados para o projecto de uma estação de tratamento biológico por lamas activadas: · Tempo de retenção hidráulica no reactor de 1,79 d, · Volume do reactor igual a 3643 m3 · Consumo de oxigénio no reactor de 604 kg/d · Razão de recirculação igual a 0,8 · Volume total do decantador secundário igual a 540 m3 · Diâmetro do decantador secundário igual a 15 m A quantidade de oxigénio necessário é baixa e o valor mais adequado deverá ser da ordem de 1200 kg/d. Também foi efectuada uma análise aos produtos químicos consumidos pela empresa na área das tinturarias com a finalidade de identificar as substâncias com uma maior influência potencial no funcionamento da Estação de Tratamento Biológico. O encolante CB, Cera Têxtil P Líquida, Perfemina P-12, Meropan DPE-P, Meropan BRE-P, Indimina STS e Benzym TEC são os produtos químicos que têm uma influência potencial mais significativa na qualidade dos efluentes. Devido ao facto das temperaturas do efluente alimentado ao tratamento biológico da Mundotêxtil oscilarem entre 35 ºC e 43ºC efectuou-se um estudo às necessidades de água quente das tinturarias e por outro lado à capacidade de aquecimento dos efluentes disponíveis. Actualmente a racionalização dos consumos de água é cada vez mais premente, por isso também é apresentado neste trabalho um estudo para a substituição das máquinas convencionais das tinturarias com uma relação de banho 1:10 por máquinas de banho curto (1:6,5). Verifica-se a redução de consumos de 40% de água, 52% de energia eléctrica, 35% de produtos químicos, 51% das necessidades de vapor e por consequência um aumento da produtividade. A empresa pode reduzir os consumos de água em cerca de 280.000 m3/ano. A utilização do pré-tratamento com o coagulante permitirá baixar a concentração da CQO e reduzir a cor à entrada do reactor tratamento biológico. Deste modo é possível manter um tratamento eficiente à saída do tratamento biológico nas situações de descarga de cores carregadas e carga orgânica elevada. Com este conjunto de soluções, quer sejam aplicadas na totalidade ou não, a empresa Mundotêxtil pode enfrentar o futuro com mais confiança podendo estar preparada para fazer face à escassez de água e custos cada vez maiores da energia. Por outro lado pode tratar os seus efluentes a custos menores. A substituição das máquinas de tingimento por máquinas com relação de banho mais baixa (banho curto) implica investimentos elevados mas estes investimentos são necessários não só por motivos ambientais mas também devido à grande competitividade dos mercados.

Fieldbus networks: real-time from the perspective of the application tasks

Fieldbus communication networks aim to interconnect sensors, actuators and controllers within distributed computer-controlled systems. Therefore they constitute the foundation upon which real-time applications are to be implemented. A potential leap towards the use of fieldbus in such time-critical applications lies in the evaluation of its temporal behaviour. In the past few years several research works have been performed on a number of fieldbuses. However, these have mostly focused on the message passing mechanisms, without taking into account the communicating application tasks running in those distributed systems. The main contribution of this paper is to provide an approach for engineering real-time fieldbus systems where the schedulability analysis of the distributed system integrates both the characteristics of the application tasks and the characteristics of the message transactions performed by these tasks. In particular, we address the case of system where the Process-Pascal multitasking language is used to develop P-NET based distributed applications

A communication support for real-time distributed computer controlled systems

In this paper, we analyse the ability of P-NET [1] fieldbus to cope with the timing requirements of a Distributed Computer Control System (DCCS), where messages associated to discrete events should be made available within a maximum bound time. The main objective of this work is to analyse how the network access and queueing delays, imposed by P-NET’s virtual token Medium Access Control (MAC) mechanism, affect the realtime behaviour of the supported DCCS.

Hormonally defined pancreatic and duodenal neuroendocrine tumors differ in their transcription factor signatures: expression of ISL1, PDX1, NGN3, and CDX2

We recently identified the transcription factor (TF) islet 1 gene product (ISL1) as a marker for well-differentiated pancreatic neuroendocrine tumors (P-NETs). In order to better understand the expression of the four TFs, ISL1, pancreatico-duodenal homeobox 1 gene product (PDX1), neurogenin 3 gene product (NGN3), and CDX-2 homeobox gene product (CDX2), that mainly govern the development and differentiation of the pancreas and duodenum, we studied their expression in hormonally defined P-NETs and duodenal (D-) NETs. Thirty-six P-NETs and 14 D-NETs were immunostained with antibodies against the four pancreatic hormones, gastrin, serotonin, calcitonin, ISL1, PDX1, NGN3, and CDX2. The TF expression pattern of each case was correlated with the tumor's hormonal profile. Insulin-positive NETs expressed only ISL1 (10/10) and PDX1 (9/10). Glucagon-positive tumors expressed ISL1 (7/7) and were almost negative for the other TFs. Gastrin-positive NETs, whether of duodenal or pancreatic origin, frequently expressed PDX1 (17/18), ISL1 (14/18), and NGN3 (14/18). CDX2 was mainly found in the gastrin-positive P-NETs (5/8) and rarely in the D-NETs (1/10). Somatostatin-positive NETs, whether duodenal or pancreatic in origin, expressed ISL1 (9/9), PDX1 (3/9), and NGN3 (3/9). The remaining tumors showed labeling for ISL1 in addition to NGN3. There was no association between a particular TF pattern and NET features such as grade, size, location, presence of metastases, and functional activity. We conclude from our data that there is a correlation between TF expression patterns and certain hormonally defined P-NET and D-NET types, suggesting that most of the tumor types originate from embryologically determined precursor cells. The observed TF signatures do not allow us to distinguish P-NETs from D-NETs.

Ocean acidification has no effect on thermal bleaching in the coral Seriatopora caliendrum

The objective of this study was to test whether elevated pCO2 predicted for the year 2100 (85.1 Pa) affects bleaching in the coral Seriatopora caliendrum (Ehrenberg 1834) either independently or interactively with high temperature (30.5 °C). Response variables detected the sequence of events associated with the onset of bleaching: reduction in the photosynthetic performance of symbionts as measured by maximum photochemical efficiency (F v/F m) and effective photochemical efficiency (delta F/F m') of PSII, declines in net photosynthesis (P net) and photosynthetic efficiency (alpha), and finally, reduced chlorophyll a and symbiont concentrations. S. caliendrum was collected from Nanwan Bay, Taiwan, and subjected to combinations of temperature (27.7 vs. 30.5 °C) and pCO2 (45.1 vs. 85.1 Pa) for 14 days. High temperature reduced values of all dependent variables (i.e., bleaching occurred), but high pCO2 did not affect Symbiodinium photophysiology or productivity, and did not cause bleaching. These results suggest that short-term exposure to 81.5 Pa pCO2, alone and in combination with elevated temperature, does not cause or affect coral bleaching.

Aplicación web con tecnologías .NET para gestionar un C.E.P.

Memoria del Trabajo Final de Carrera consistente en el análisis, diseño e implementación de una aplicación Web empleando tecnologías .NET para gestionar un Centro de Estudios Primario.