Prozeßinformatik: Einführung Mit Petrinetzen Für Elektrotechniker Und Informatiker, Maschinenbauer Und Physiker Nach Dem Grundstudium

ISBN-13: 9783528033583 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 203 str.

Eckehard Schnieder

Opis

Au tomatisch gesteuerte technische Prozesse haben erhebliche volkswirtschaftliche Be deutung. Spannen sich dabei die Anwendungen tiber Industrie, Verkehr und Versorgung, so ist das Medium der Steuerung weitgehend die digitale Datenverarbeitung mit den in Programmen formulierten Steuerungsaufgaben. Das gilt umsomehr, als durch zunehmende Funktion und sinkende Kosten mikroelektronischer Informationstechnik bestehende An wendungen noch wirtschaftlicher und immer weitere erschlossen werden. Wahrend die technisch-wissenschaftliche Datenverarbeitung durch den Yom Benutzer zeit lich entkoppelten und in der Dauer begrenzten Betrieb einer leistungsfahigen Datenver arbeitungsanlage bei einer nur daftir relevanten Datensammlung gekennzeichnet ist, hat bei der kommerziellen Datenverarbeitung auch die Verwaltung, Aufbewahrung und zeitliche Anderung der Datenbestande insbesondere tiber langere Zeitraume Bedeutung. Bei der informationstechnischen ProzeBsteuerung tritt jetzt noch die Kopplung der Datenver arbeitung mit einem technischen ProzeB hinzu, was eine enge zeitliche Bindung parallel ablaufender Vorgange tiber langere Zeitraume erfordert. Diese komplexe Materie wird bisher von der ProzeBrechentechnik oder ProzeBdatenverarbeitung behandelt. Als fak tische Anerkennung einer sich in der Praxis moment an vollziehenden Wandlung bei Aufbau und Entwurf derartiger Systeme ist sinnvollerweise eine angemessene und syste matische Behandlung erforderlich: die ProzeBinformatik. Mit diesem Buch liegt die erste einflihrende Darstellung zur ProzeBinformatik vor. Ziel ist die Einfiihrung und Darstellung der ProzeBinformatik als eigenstandige und fachtiber greifende technisch-wissenschaftliche Disziplin zur systematischen Ordnung und begriff lichen wie theoretisch exakten Beherrschung informationstechnisch gesteuerter Systeme. Sie orientiert sich an den in der Informatik entwickelten Konzepten und ehemals in der Kybernetik verwendeten Methoden und bedient sich einer Beschreibung mit Petrinetzen.

Spis treści

1 Prozeßinformatik als Lehr- und Forschungsinhalt.- 1.1 Ziele der Prozeßinformatik.- 1.2 Gegenstand der Prozeßinformatik.- 1.3 Methoden der Prozeßinformatik.- 2 Netzdarstellungen und grundlegende Begriffe.- 2.1 Repräsentation mit Petri-und Instanzennetzen.- 2.2 System.- 2.3 Modell.- 2.4 Prozeß.- 3 Technische Prozesse.- 3.1 Klassifizierung.- 3.2 Modellbildung von Prozessen.- 3.3 Funktionstypen technischer Prozesse.- 3.3.1 Grundformen.- 3.3.2 Fallbeispiele.- 3.4 Strukturbausteine technischer Prozesse.- 4 Prozeßlenkung und Prozeßkopplung.- 4.1 Aufgaben der Prozeßlenkung.- 4.1.1 Steuerung und Regelung.- 4.1.2 Hierarchische Aufgabenverteilung.- 4.2 Strukturen der Kopplung zwischen technischem Prozeß und Prozeßlenkung.- 4.2.1 Handbediente Prozesse.- 4.2.2 Indirekte Prozeßkopplung off-line.- 4.2.3 Indirekte Prozeßkopplung in-line.- 4.2.4 Direkte Prozeßkopplung on-line.- 5 Information in technischen Prozessen.- 5.1 Entscheidungsgehalt.- 5.1.1 Auflösung und Genauigkeit.- 5.2 Signale.- 5.2.1 Codierung und Decodierung.- 5.2.2 Quantisierung.- 5.2.3 Diskretisierung.- 5.2.4 Klassifizierung.- 5.3 Umwandlung der Signalträger.- 5.3.1 Zustandserfassung.- 5.3.2 Prozeßbeeinflussung.- 5.4 Übertragung elektrischer Signale.- 5.5 Signalformumwandlung.- 5.5.1 Analog-Digital-Umwandlung (ADU).- 5.5.2 Meßstellenumschaltung.- 5.5.3 Digital-Analog-Umwandlung (DAU).- 5.6 Prozeßsignalerfassung.- 5.6.1 Statische Zustandssignale.- 5.6.2 Dynamische Zustandssignale.- 5.6.3 Statische Alarmsignale.- 5.6.4 Dynamische Alarmsignale.- 5.6.5 Anwendungsbeispiel.- 6 Prozeßrechner.- 6.1 Klassische Funktionsstruktur.- 6.2 Gerätetechnische Komponenten.- 6.2.1 Zentralprozessor.- 6.2.2 Speicher- und Versorgungseinrichtungen.- 6.3 Architekturkonzepte verteilter Systeme.- 6.3.1 Mehrprozessorsysteme.- 6.3.2 Mehrrechnersysteme.- 7 Information in Prozeßrechnern.- 7.1 Informationsdarstellung.- 7.1.1 Zahlen.- 7.1.2 Zeichen und Bitmuster.- 7.2 Informationszuordnung (Adressierung).- 7.3 Befehle.- 7.4 Strukturierung von Befehlsfolgen (Unterprogramme).- 7.5 Koordination der Informationsverarbeitung.- 7.5.1 Statische Koordinierung.- 7.5.2 Dynamische Koordinierung.- 7.5.3 Prozeßgesteuerte Koordinierung.- 8 Informationssysteme — Betrieb und Strukturen.- 8.1 Anforderungen an die Bedienung von Steuerungsprozessen.- 8.1.1 Gleichzeitigkeit.- 8.1.2 Rechtzeitigkeit.- 8.1.3 Vollständigkeit.- 8.2 Echtzeitbetrieb.- 8.1.1 Echtzeitbetriebssysteme.- 8.2.2 Taskkonzept.- 8.2.3 Betriebszustände von Tasks und Tasksteuerung.- 8.2.4 Kooperation von Tasks.- 8.2.5 Koordination und Synchronisation.- 8.2.6 Betrieb von Mehrrechnersystemen.- 8.3 Prozeßprogrammiersprachen.- 8.3.1 Eigenschaften und Anforderungen.- 8.3.2 Überblick und Klassifizierung.- 8.3.3 BASIC.- 8.3.4 Assembler.- 8.3.5 PEARL.- 8.3.6 Merkmale moderner Echtzeit-Programmiersprachen.- 8.4 Prozeßrechnerprogrammsystem.- 9 Konfiguration.- 9.1 Konfigurationsmerkmale.- 9.2 Hierarchiestrukturen.- 9.2.1 Mehrschichtensteuerung.- 9.2.2 Mehrstaffelsteuerung.- 9.2.3 Zeitstaffelsteuerung.- 9.2.4 Multivalente Steuerungsstruktur.- 9.3 Organisationsstrukturen.- 9.3.1 Lastverbund.- 9.3.2 Funktionsverbund.- 9.3.3 Datenverbund.- 9.3.4 Nachrichtenverbund.- 9.4 Verteilungsstrukturen.- 9.4.1 Klassifizierung.- 9.4.2 Busse.- 9.4.3 IEC-Bus.- 9.5 Zuverlässigkeit und Sicherheit.- 9.5.1 Zuverlässigkeit von Gerätesystemen.- 9.5.2 Strategien der Reservehaltung.- 9.5.3 Korrektheit von Informationssystemen.- 9.5.4 Sicherheit.- 10 Dynamik und Regelkreisverhalten.- 10.1 Betriebsverhalten und Prozeßsteuerung.- 10.1.1 Stochastisches Verhalten konzentrierter Systeme.- 10.1.2 Abfertigungsstrategien für stochastisches Verhalten.- 10.1.3 Determiniertes Verhalten konzentrierter Systeme.- 10.1.4 Abfertigungsstrategien für determiniertes Verhalten.- 10.1.5 Determiniertes Verhalten verteilter Systeme.- 10.2 Signalverhalten von Prozeßsteuerungen.- 10.2.1 Konzentrierte Systeme mit determiniertem Verhalten.- 10.2.2 Verteilte Steuerungen mit stochastischem Verhalten.- 10.3 Gesamtsystemverhalten.- 10.3.1 Diskretisierungseffekte.- 10.3.2 Quantisierungseffekte.- 11 Entwurf von Informationssystemen zur Prozeßsteuerung.- 11.1 Überblick über Entwurfsmethoden.- 11.2 Entwurf mit Netzen.- 11.2.1 Modellbildung mit Netzen.- 11.2.2 Funktionskonzept.- 11.2.3 Funktionsstruktur und Dekomposition.- 11.2.4 Funktionsverkettung.- 11.2.5 Dynamische Kooperation.- 11.2.6 Fehleranalyse und-Vermeidung.- 11.2.7 Rechnerunterstützung.- 11.2.8 Zusammenfassung und Wertung.- 12 Literatur.- Allgemeine und ergänzende Lehrbücher.- Regelmäßig erscheinende Berichte und Zeitschriften.- Normen.- 12.1 Literaturverzeichnis zu Kapitel 1.- 12.2 Literaturverzeichnis zu Kapitel 2.- 12.3 Literaturverzeichnis zu Kapitel 3.- 12.4 Literaturverzeichnis zu Kapitel 4.- 12.5 Literaturverzeichnis zu Kapitel 5.- 12.6 Literaturverzeichnis zu Kapitel 6.- 12.7 Literaturverzeichnis zu Kapitel 7.- 12.8 Literaturverzeichnis zu Kapitel 8.- 12.9 Literaturverzeichnis zu Kapitel 9.- 12.10 Literaturverzeichnis zu Kapitel 10.- 12.11 Literaturverzeichnis zu Kapitel 11.- Sachwortverzeichnis.