Echtzeit-Programmierung bei Automatisierungssystemen

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Anton Dressler
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1 Echtzeit-Programmierung bei Automatisierungssystemen Von Dr. sc. techn. Walter jschaufelberger o. Professor an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich Dipl.-Ing. Peter Sprecher und Dipl.-Ing. Peter Wegmann Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Mit 91 Bildern B. G. Teubner Stuttgart 1985

2 Inhaltsverzeichnis Automatisierungssvsteme Einleitung Steuerungssysteme 2 Regelungssysteme _ Die Programmierung von Automatiksystemen 3 Literatur zu Kapitel 1 _ Grundlagen der Programmierung Einleitung... 5 Darstellung sequentieller Programme 5 Flussdiagramme 5 Struktogramme fi PASCAL-Notation Baumdiagramme Datendarstellung Einleitung Datentypen 15 Statische Datenstrukturen 16 Dynamische Datenstrukturen lg Darstellung von parallelen Programmen 20 Zustandsdiagramme Petrinetze Flussdiagramme für parallele Prozesse 27 Beschreibung von Programmiersprachen 29 Methodik der Programmentwicklung 32 Beispiel zur Entwicklung eines sequentiellen Programmes 33 Ablaufstruktur Aufbau einer Zahl Ausfahren der Operationen... -,, 3b Stapelbehandlung Programmerstellung (Codierung) 37 Ergänzende Bemerkungen, g Literatur zu Kapitel Ö

3 - VI - 3 Programmierung mit Assemblersprachen 3.1 Einleitung 3.2 Assemblersprachen 3 3 Assemblerprogrammierung Ablaufsteuerung Aktionen Datenstrukturen Die Arbeitsweise eines Assembler 3 4 Anwendung der Assemblerprogrammierung Literaturhinweis Programmieren mit höheren Programmiersprachen 4.1 Einleitung Vor- und Nachteile der höheren Programmiersprachen Die Entwicklung der höheren Programmiersprachen. 4.2 Uebersicht über einige höhere Programmiersprachen PASCAL BASIC FORTRAN 4.3 Programmbeispiele 4.4 Compiler Der Aufbau eines Compilers Der Scanner Der Parser Speicherplatzreservation und Befehlserzeugung Interpreter 4.6 Anwendungsgebiete fdr höhere Programmiersprachen. 4.7 Literatur zu Kapitel 4 5. Betriebssysteme: Aufbau und Funktionen 5.1 Einleitung 5.2 Wie ist ein Betriebssystem organisiert? 5.3 Welches sind die Aufgaben eines Betriebssystems? 5.4 Die Komponenten eines Betriebssystems 5.5 Steuerprogramme und Systemfunktionen Der Monitor-Benutzer Dialog Die Speicherverwaltung Das Laden von ausführbaren Programmen Die Ablaufsteuerung (SCHEDULING) Fehlersuchhilfen (DEBUGGING) Filemanipulationen (FILE HANDLING)

4 - VII Die Verwaltung von Systemtabellen g, Die Betriebsmittelverwaltung g Die Ein/Ausgabe - Steuerung gi) Hilfsfunktionen... ^ Systemüberwachung... _, ^ Arbeits- und Dienstprogramme g Kopierroutinen... _, " Editoren * p,f> Assembler, Compiler, Interpreter 8g Binde- und Ladeprogramme g Testhilfsprogramme Bibliotheksverwaltungsprogramme Vergleichsprogramme Flickprogramme Die Systemgenerierung Batchprozessoren * Literatur zu Kapitel Echtzei tprnprrammiertechni k Problemstellung 6 97 Echtzeitbetriebssysteme qg Aufgaben eines Echtzeitbetriebssystems 98 Aufbau eines Echtzeitbetriebsystems gg Prozesse und Prozessoren Prozessumschaltungen Prozesssynchronisation Reaktion auf externe Ereignisse ' ' Einbezug der Echtzeit 6.3 Höhere Echtzeitsprachen Unterschiede zwischen gewöhnlichen und Echtzeitsprachen' 116 Beispiele von Echtzeitsprachen m Anwendungsgebiete Echtzeitprogrammierung auf Assemblerstufe 12i Allgemeines Das Interrupt-System Prozesse in Echtzeit-Assemblerprogrammen -, 22 Prozesssynchronisation Externe Ereignisse und Einbezug der Echtzeit 124 Beispiele und Anwendungsgebiete 12i( Literaturverzeichnis zu Kapitel 6 126

5 - VIII Beispiel*?.ur Anwendung von Echtzei tspraehen Eine einfache Abtastregelung Anforderungen an das Regelprogramm Entwurf einer Programmstruktur Innere Struktur der Prozesse und Routinen 132 Datenstrukturen Codierung und endgültiges Programm 1 44 Anwendung des PI-Regelprogrammes Eine komplexere Abtastregelung Anforderungen an das Regelprogramm Entwurf einer Programmstruktur Der zu implementierende Adaptivregler 153 Anwendung des Adaptivreglers an einem Servosystem Modellbildung Reglerentwurf Resultate Steuerung einer Modelleisenbahn 1 5 Aufgabenstellung """ Gliederung der Steuerung Dispositionsstufe M " t 1i * Blockfahrstufe Driverstufe Programmtechnische Resultate '" Literaturverzeichnis zu Kapitel

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