| Veranstalter |
Dr.-Ing. Gerhard Schrott |
| Typ |
Praktikum |
| Semester |
SS2004 |
| SWS |
6 |
| Vorbesprechung |
Di. 20.04.2004 14:00 im Raum MI 03.05.012 |
| Zeit & Ort |
Di 14:00 - 17:00 oder Mi. 14:00 - 17:00 und Mo. 14:00 - 18:00 (freiwilliger Termin) jeweils im Raum MI 03.05.012 |
| Schein |
erfolgreiche Teilnahme am Praktikum |
| Beginn |
Di 27.4.2004 bzw. Mi. 28.4.2004 |
Anmeldung
Die Anmeldung erfolgte in der Vorlesung Echtzeitsysteme.
Aktuelles
Beschreibung
Hintergrund
Prozeßrechner haben die Aufgabe, Programme auszuführen, die mit externen physikalischen Systemen in Wechselwirkung stehen. Die Verarbeitung der Programme muß zeitlich mit den in den externen Systemen ablaufenden Vorgängen und den dort auftretenden Ereignissen Schritt halten. In Echtzeitsystemen sind die in einer technischen Anlage ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse eng mit den im Rechner ablaufenden Prozessen gekoppelt. Das von Echtzeitsystemen abgedeckte breite Spektrum soll durch einige Beispiele charakterisiert werden: Fertigungsanlagen, Kraftwerke, Verkehrsüberwachung, Aufzüge, Waschmaschinen, Anti-Blockier-System.
Die Vorlesung "Echtzeitsysteme" gibt einen Überblick über die gesamte Thematik und bildet eine hilfreiche Grundlage für die Teilnahme am Praktikum.
Inhalt des Praktikums
Im Praktikum wird an realen Funktionsmodellen die Programmierung von Echtzeitsystemen auf unterschiedlichen Ebenen gezeigt. Für diese technischen Prozesse werden lauffähige Programme erstellt, die die zugehörige Automatisierungsaufgabe lösen. Hierbei wird neben der praktischen Anwendung theoretischer Kenntnisse der Echtzeitdatenverarbeitung exemplarisch der Umgang mit einer typischen Prozeßrechneranlage und der zugehörigen Programmierumgebung vermittelt.
Zunächst wird in das Echtzeitbetriebssystem LynxOS und die Echtzeitprogrammiersprache Ada eingeführt und die wesentlichen Sprachkonzepte von Ada erprobt. Der erste reale technische Prozeß "Kugelfall" zeigt die Kopplung über digitale Ein/Ausgabe-Schnittstellen und die zeitkritische Verarbeitung von Signalen. Ein Versuchsaufbau "Nachführregler" führt in das wichtige Gebiet der Regelung ein. An einem Modell-Aufzug wird die Anbindung einer technischen Anlage über einen Feldbus am Beispiel des CAN-Bus und die Programmierung von Microcontrollern MC68HC11 zur Ansteuerung der Peripherie demonstriert. Außerdem können Strategien zur
Steuerung eines Doppelaufzugs getestet werden. In einer weiteren Aufgabe wird das Modell einer Fabrik vollständig gesteuert, d.h. alle Funktionen von der Roboterregelung mit Zugriff auf Analog-Schnittstellen bis zur Produktionsplanung sind in Ada zu programmieren.
Für das komplexe Modell Fertigungsanlage (zwei Roboter, drei Werkzeugmaschinen, Heizzelle, Förderbänder und Lager; siehe Bild) ist eine hierarchische Steuerung konzipiert, die von der Maschinenebene bis zur Planungsebene reicht. Im Praktikum werden hardwarenahe Module (z.B. Steuerung der Werkzeugmaschinen mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder Steuerung der Roboter durch einen Microcontroller), Module der Koordinationsebene (z.B. Kollisionsvermeidung der Roboter in Ada auf AT486) und Planungsmodule (z.B. Regelmengen in OPS5 auf HP-Workstations) durch eigene Module ersetzt bzw. neue Module entworfen und implementiert.
Das Praktikum wird immer wieder an den Stand der Technik in Hardware und Software angepaßt, mit neuen Themenbereiche ergänzt und durch neue Modellversuche erweitert.
Durchführung des Praktikums
Das Praktikum wird auf Windows2000 unter der Entwicklungsumgebung Tornado durchgeführt. Die erstellten Programme werden auf Target-Rechner unter dem Echtzeitsystem VxWorks geladen.
Zu jeder Aufgabe erhält der Praktikumsteilnehmer eine Aufgabenbeschreibung mit Hinweisen zu deren Lösung. Eine einführende Besprechung zu den einzelnen Aufgaben findet nicht statt. Die Versuche sollen in Zweiergruppen selbstständig an Hand der Aufgabenbeschreibung und der verfügbaren Manuale durchgeführt werden. An den Praktikumsnachmittagen sind für auftretende Probleme Betreuer anwesend, die auch den Test an den Funktionsmodellen überwachen.
Die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum (benoteter Praktikumsschein für den Bereich Informatik II) erfordert die Anwesenheit an allen Pflichtterminen, die Bearbeitung einer definierten Auswahl der angebotenen Praktikumsaufgaben einschließlich Dokumentation und die Teilnahme an einem halbstündigen Kolloquium am Ende des Praktikums.
Voraussetzungen
Der Besuch der Vorlesung "Echtzeitsysteme" ist zwar eine hilfreiche, aber nicht unbedingt notwendige Voraussetzung für die Teilnahme am Praktikum.
Material
