Technische Informatik

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.

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.- 2.4 Allgemeine Betrachtungen zur Programmierung.- 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.- 4 Zeichen- und Zahlendarstellung, Informationstechnische Grundlagen.- 4.1 Codes zur Zeichendarstellung.- 4.2 Zahlensysteme und Zahlendarstellung am Computer.- 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.- 4.5 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.- 5.6Technologische Grundkomponenten der Schaltungs- und Gerätetechnik von Digitalrechnern.- 6 Rechnerarchitektur, Mikroprozessoren, Mikrocomputer.- 6.1 Die von Neumann Architektur.- 6.2 Aufbau und Funktionsweise einer CPU - Mikroprozessor und Mikrocomputer.- 6.3 Typische Mikroprozessoren.- 6.4 Kommunikation im Rechner - Systembus.- 6.5 Speicher.- 6.6 Ein- und Ausgabe.- 6.7 Leistungskennzahlen von Rechnern und Prozessoren-Systemleistung.- 7 Das Windows Programmiermodell, Windows New Technology, Echtzeitanforderungen.- 7.1 Softwareentwicklung für Windows - Das Windows-Programmiermodell.- 7.2 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.- 9.6 X.25, Frame Relay, ATM, xDSL-ADSL.- 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 geschichtlicherAbriss.- 10.2 Was ist das Internet und was versteht man unter Intranet und Extranet.- 10.3 Internet-Dienste.- 10.4 Die Transportmechanismen im Internet.- 10.5 Sockets - die Programmschnittstelle zu TCP/IP.- 11 Prozessdatenverarbeitung und digitale Verarbeitung von Prozessignalen.- 11.1 Einführung in die rechnergestützte Messtechnik.- 11.2 Systemaufbau, Struktur und Alternativen von Datenverarbeitungssystemen.- 11.3 Typische analoge Eingangselemente und Sensoren.- 11.4 Softwarekomponenten in DAQ-Systemen.- 12 Feldbussysteme.- 12.1 Zentrale und dezentrale Verarbeitung von Prozessdaten.- 12.2 Verschiedene Feldbussysteme.- 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.