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Technische Informatik


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September 2000

Beschreibung

Beschreibung

Moderne Informations- und Kommunikationssysteme gewinnen für die Automatisierung von Maschinen, technischen Prozessen und Anlagen immer mehr an Bedeutung. Personal Computer, Client-Server Technologie, Feldbussysteme, Internet, aber auch moderne grafische Programmiersprachen wie LabVIEW, eine Programmierumgebung, die sich in der Meß- und Automatisierungstechnik als Standard durchgesetzt hat, eröffnen enorme Möglichkeiten. Dieses Fachbuch vermittelt einerseits praxisbezogene Kenntnisse über Aufbau und Funktionsweise moderner Computer, Rechnernetze und Schnittstellen, andererseits werden auch Hardware- und Softwarethemen an konkreten Anwendungsbeispielen dargelegt. Zusätzlich werden die behandelten Sofwarewerkzeuge, die Musterlösungen und Aufgabenstellungen über das Internet den Lesern zur Verfügung gestellt. Dadurch erhalten diese die Möglichkeit, sich in die wesentlichen theoretischen und technologischen Grundlagen praxisgerecht zu vertiefen.

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung.- 1.1 Informatik - Technische Informatik.- 1.2 Informations- und Kommunikationssysteme - Die Bedeutung der informationstechnischen Infrastruktur für ein Unternehmen.- 1.3 Rechnergestützte Automatisierung Virtuelle Instrumente.- 1.4 Informationstechnische Megahasen: Vom Großrechner über den PC zum Internet und was kommt dann?.- 2 Problemlösen mit dem Computer.- 2.1 Der Computer als Werkzeug.- 2.2 Kommunikation, Signale, Zeichen, Nachrichten, Information, Wissen.- 2.3 Von der maschinenorientierten zur benutzerorientierten Programmierung im Internet.- 2.3.1 Generationen von Computersprachen auf dem Weg zur Strukturierten Programmierung.- 2.3.2 Die nichtprozedurale und objektorientierte Programmierung.- 2.3.3 Das Client-Server-Prinzip - Verteilte Umgebungen und das Internet.- 2.3.4 Komponentensoftware - Software für die Bewältigung der Herausforderungen durch das Internet: Java und ActiveX.- 2.3.5 Visuelle Programmierung und Visuelle Programmierumgebungen.- 2.4 Allgemeine Betrachtungen zur Programmierung.- 2.4.1 Arbeitsschritte bei der Programmerstellung.- 2.4.2 Die wesentlichen Bestandteile eines Programms.- 2.4.3 Laufzeitkomponenten eines Programms - Die Ausführungen von Programmen auf einem Rechner.- 3 Grafische Programmierung mit LabVIEW - Virtuelle Instrumente.- 3.1 Was ist LabVIEW.- 3.2 Einfache Musterprogramme erstellen, editieren und ausführen.- 3.3 Eine Einführung in die wichtigsten Datenelemente.- 3.4 Funktionen in LabVIEW-Programmen.- 3.5 Ablaufstrukturen zum Steuern des Programmablaufes.- 3.5.1 Case-Struktur (Fallunterscheidung).- 3.5.2 Ablaufsteuerung über die Sequenz-Struktur.- 3.5.3 While-Schleife.- 3.5.4 For-Schleife.- 3.5.5 Schieberegister in For-und While-Schleife.- 3.5.6 Die Generierung und Verwendung von Arrays mit Schleifen.- 3.5.7 Polymorphismus.- 3.5.8 Diverse Arbeitstechniken.- 4 Zeichen- und Zahlendarstellung, Informationstechnische Grundlagen.- 4.1 Codes zur Zeichendarstellung.- 4.1.1 Zeichenvorrat, Alphabet, Codierung.- 4.1.2 TetradendarStellung, Zifferndarstellung, das polyadische Zahlensystem.- 4.1.3 Die Codierung alphanumerischer Zeichen: ASCII, ANSI, UNI und UCS Code.- 4.2 Zahlensysteme und Zahlendarstellung am Computer.- 4.2.1 Natürliche Zahlen.- 4.2.2 Ganze Zahlen.- 4.2.3 Darstellung natürlicher und ganzer Zahlen unter LabVIEW.- 4.2.4 Rationale und reelle Zahlen.- 4.2.5 Die Darstellung von Gleitpunktzahlen am Computer unter Windows und LabVIEW.- 4.3 Daten unter LabVIEW in eine Datei abspeichern und von einer Datei lesen - Datei I/O.- 4.4 Der Informationsgehalt diskreter Informationsquellen und Kanäle.- 4.4.1 Entscheidungsgehalt, Informationsgehalt.- 4.4.2 Begriffe bei der Informationsübertragung.- 4.5 Informationsgehalt bei kontinuierlichen Informationsquellen und Kanälen.- 5 Digitaltechnik für den Computerbau.- 5.1 Einführung, Grundgedanken der Digitaltechnik.- 5.2 Boolesche Algebra, Schaltalgebra.- 5.3 Schaltfunktionen und Schaltnetze - kombinatorische Schaltungen, Schaltungen ohne Gedächtnis, statische Schaltungen.- 5.4 Das zentrale Rechenwerk eines Computers als Gatterschaltung und die disjunktiv kanonische Normalform.- 5.5 Schaltwerke - Schaltungen mit Gedächtnis, dynamische, sequentielle Schaltungen.- 5.5.1 Register, Schieberegister.- 5.5.2 Schaltwerke.- 5.5.3 Endliche Automaten.- 5.5.4 Schaltwerke und die Simulation endlicher Automaten.- 5.5.5 Grundkomponenten eines Rechners: Mikroprogrammierbare Arithmetisch Logische Einheit eines Computers als Schaltwerk.- 5.6 Technologische Grundkomponenten der Schaltungs- und Gerätetechnik von Digitalrechnern.- 5.6.1 Relais-Schaltungen.- 5.6.2 Dioden-Schaltungen.- 5.6.3 Transistor-Schaltungen.- 5.6.3.1 Trans istor Schaltkreise.- 5.6.3.2 Dioden-Transistor-Logik (DTL).- 5.6.3.3 Transistor-Transistor-Logik (TTL).- 5.6.3.4 Emitter-gekoppelte Logik (ECL).- 5.6.4 Mikroelektronik.- 6 Rechnerarchitektur, Mikroprozessoren, Mikrocomputer.- 6.1 Die von Neumann Architektur.- 6.2 Aufbau und Funktionsweise einer CPU - Mikroprozessor und Mikrocomputer.- 6.3 Typische Mikroprozessoren.- 6.3.1 Der 8080 Prozessor von INTEL.- 6.3.2 Die Prozessoren der INTEL 80×86 Serie und ausgewählte sonstige Mikroprozessoren.- 6.4 Kommunikation im Rechner - Systembus.- 6.4.1 Buszuteilung: Zentrale und dezentrale Bussteuerverfahren.- 6.4.2 Synchronisierung der Busteilnehmer.- 6.4.3 Bidirektionale Busanbindung.- 6.4.4 Bussysteme in PCs.- 6.5 Speicher.- 6.5.1 Allgemeines zu Speichern.- 6.5.2 Halbleiter Speicher, Hauptspeicher und Programmspeicher.- 6.5.3 Speicheraufteilung - der Anschluss von Speicherbausteinen.- 6.5.4 Periphere Magnetplattenspeicher.- 6.5.5 Compact Disc und Digital Versatile Disc - CD und DVD.- 6.6 Ein- und Ausgabe.- 6.6.1 Möglichkeiten für die Koordinierung des Datenaustausches mit I/O Geräten.- 6.6.2 Memory Mapping und I/O Mapping.- 6.6.3 Interruptgesteuerte Ein-/Ausgabe.- 6.6.4 DMA - Unmittelbarer Speicherzugriff.- 6.7 Leistungskennzahlen von Rechnern und Prozessoren-Systemleistung.- 7 Das Windows Programmiermodell, Windows New Technology, Echtzeitanforderungen.- 7.1 Softwareentwicklung für Windows - Das Windows-Programmiermodell.- 7.1.1 Die Nachrichtenverarbeitung unter Windows.- 7.1.2 Das grafische Interface von Windows - GDI.- 7.1.3 Die ressourcenbasierte Programmierung.- 7.1.4 Dynamisch ladbare Bibliotheken (DLL), Zwischenablage, Dynamic Data Exchange (DDE) und Object Linking and Embeddding (OLE).- 7.1.5 Application Programm Interface - API.- 7.1.6 Windows und das Internet.- 7.2 Windows New Technology Grundlagen.- 7.3 Dateien und Verzeichnisse.- 7.4 Windows NT im Netzwerk.- 7.5 Windows 2000.- 7.6 Echtzeit.- 8 PC-Schnittstellen und Schnittstellen zur Gerätesteuerung.- 8.1 Schnittstellen, Gerätetreiber, Systemressourcen.- 8.2 Ein Schichtenmodell für Peripherieschnittstellen.- 8.3 Centronics- oder Drucker-Schnittstelle, IEEE 1284.- 8.4 Bildschirmsteuerung, Grafikkarte.- 8.5 IDE- und SCSI-Schnittstelle.- 8.6 PC Card (PCMCIA).- 8.7 Die V. 24 Schnittstelle und ihre Verwendung für die Gerätesteuerung.- 8.8 Die seriellen Schnittstellen RS-422 und RS-485.- 8.9 USB Schnittstelle und Firewire.- 8.10 IEC-Bus für Mess- und Prüfsysteme; GPIB-Kommunikation.- 9 Datenkommunikation und Rechnernetze.- 9.1 Einführung.- 9.2 Übertragungsmedien und Übertragungstechnik.- 9.3 Vermittlungstechnik in Netzen, Netzstrukturen und Zugriffsverfahren.- 9.4 Das ISO-OSI-Referenzmodell.- 9.5 Lokale Computernetze - Ethernet.- 9.5.1 Allgemeines zu LANs.- 9.5.2 Die Evolution von Ethernet.- 9.5.3 Das Funktionsprinzip von Ethernet.- 9.5.4 Der PC im Ethernet - Netzwerkkarten.- 9.6 X.25, Frame Relay, ATM, xDSL-ADSL.- 9.6.1 X. 25 - Datenpaketvermittlung und die Frame-Relay-Technik.- 9.6.2 Breitband-ISDN und ATM - Asynchron Transfer Modus.- 9.6.3 xDSL und ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line.- 9.7 Moderne Alternativen für Informationssysteme basierend auf Rechnernetzen - Das Client-Server-Prinzip.- 9.8 OSI-Dienste auf Anwendungsebene.- 10 Internet, Intranet, Extranet.- 10.1 Ein kurzer geschichtlicher Abriss.- 10.2 Was ist das Internet und was versteht man unter Intranet und Extranet.- 10.3 Internet-Dienste.- 10.3.1 Telnet.- 10.3.2 FTP - File Transfer Protocol.- 10.3.3 Electronic Mail, E-Mail.- 10.3.4 Gopher.- 10.3.5 Suchdienste.- 10.3.6 Newsgroups - News, Usenet.- 10.3.7 World Wide Web.- 10.4 Die Transportmechanismen im Internet.- 10.4.1 Adressierung im Internet und das Domain Name System DNS.- 10.4.2 Routing im Internet.- 10.4.3 Das Internet Protocol IP.- 10.4.4 Das Transmission Control Protocol (TCP).- 10.5 Sockets - die Programmschnittstelle zu TCP/IP.- 10.5.1 Clients und Sockets.- 10.5.2 Server und Sockets.- 11 Prozessdatenverarbeitung und digitale Verarbeitung von Prozessignalen.- 11.1 Einführung in die rechnergestützte Messtechnik.- 11.2 Systemaufbau, Struktur und Alternativen von Datenverarbeitungssystemen.- 11.2.1 Buskompatible Prozessschnittstellen - DAQ Einsteckkarten.- 11.2.2 Externe Systeme für die Prozessdatenerfassung.- 11.2.3 Signalanpassung und Signalkonditionierung.- 11.2.4 Digitale Eingänge und Ausgänge.- 11.2.5 Analoge Ein- und Ausgänge.- 11.3 Typische analoge Eingangselemente und Sensoren.- 11.3.1 Thermoelement.- 11.3.2 Messwertaufnehmer in Brückenschaltung.- 11.3.3 Widerstandsmessung.- 11.3.4 Photozellen, Helligkeitssensoren.- 11.3.5 Spannungseingang.- 11.3.6 Stromeingang.- 11.4 Softwarekomponenten in DAQ-Systemen.- 12 Feldbussysteme.- 12.1 Zentrale und dezentrale Verarbeitung von Prozessdaten.- 12.2 Verschiedene Feldbussysteme.- 12.2.1 BITBUS.- 12.2.2 CAN-Bus.- 12.2.3 INTERBUS-S.- 12.2.4 PROFIBUS.- 12.2.5 ASI-Bus.- 12.3 Manufacturing Automation Protocol (MAP) und Factory Automation Interconnection System (FAIS).- 12.4 OPC-OLE for Process Control.- 13 Klassifizierung von Computersystemen und der Industrie-PC.- 13.1 Klassifizierung von Computersystemen.- 13.2 Der Personal Computer in der Automatisierungstechnik - Industrie PC - IPC.- Literatur.- Stichwortverzeichnis.

Innenansichten

EAN: 9783211834862
ISBN: 3211834869
Untertitel: Internet- und PC-Technologie für automatisierte Anlagen und Prozesse. Book.
Verlag: Springer
Erscheinungsdatum: September 2000
Seitenanzahl: 404 Seiten
Format: kartoniert
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