Entwicklungsgeschichte der Prozessrechentechnik an der FH

Digitalrechner sind auf Grund ihrer universellen Programmierbarkeit und ihrer großen Verarbeitungsgeschwindigkeit sehr gut geeignet, Prozesse zu überwachen und zu steuern.
Bereits in den Jahren 1942 bis 1944 entwickelte Konrad Zuse, basierend auf den Erfahrungen mit seinem Relaisrechner Zuse Z3, Spezialrechner zur Errechnung der Leitflächenverstellung bei Flugzeugen.
Hierbei wurde die Profilform durch Messuhren abgegriffen und als Digitalwerte in einen Spezialrechner mit fest verdrahtetem Programm eingespeist (Schaubild).

Sehr bald nach dem letzten Weltkrieg entwickelt man spezielle Rechenanlagen, so genannte Prozessrechner, die auf Grund besonderer Ein/Ausgabewerke analoge und digitale Signale aus einem Prozess aufnehmen und analoge und digitale Signale zur Steuerung an einen Prozess abgeben konnten.
Diese Rechner waren meist Weiterentwicklungen existierender Universalrechner, in ihren mechanischen Abmessungen sehr groß und so teuer, dass ihr Einsatz nur bei der Steuerung sehr großer Anlagen wie z.B. Walzstraßen, Kraftwerke, usw. in Frage kam.
Ein derartiger Prozessrechner wurde 1975 mit der IBM /7 an der Fachhochschule Wedel in Betrieb genommen und das Studienangebot um das Fach Prozessrechentechnik erweitert (siehe Bild).
Die ersten Anfänge ...
Einschlägige Erfahrung mit diesem Thema wurden an der Fachhochschule Wedel jedoch viel früher gesammelt. Bereits Ende der 60er Jahre entstand im Rahmen einer Ingenieursarbeit ein kleiner selbst entwickelter Prozessrechner (siehe Bild 2), der software-kompatibel zum damaligen aktuellen Prozessrechner, einer "PDP8" war. Ab 1973 wurden viele einschlägige Seminare, Studien- und Abschlussarbeiten an dem damaligen Minirechner Nova 1220 (Bild 3) und den Nachfolgemodellen von Data General durchgeführt.
Diese so genannten Minirechner eroberten ab Ende der 60er Jahre den Markt und stellten bei kleinen mechanischen Abmessungen und vertretbaren Kosten eine erstaunliche Rechenleistung zur Verfügung, so dass es sich nun auch rechnete, kleinere und einfachere Prozesse hiermit zu automatisieren. Beispielsweise wurden die Prozessabläufe in den großen Kernforschungszentren wie DESY und CERN durch ein Heer dieser Minirechner (PDP8, PDP11, NOVA, etc.) gesteuert.
Die Gegenwart ...
Mit der Entwicklung von Mikroprozessoren wurde eine neue Tür für die Prozessrechentechnik aufgestoßen. Auf Grund der geringen Abmaße und der niedrigen Preise von Mikroprozessorsystemen wurde nun die rechnergesteuerte Automatisierung auch sehr einfacher Prozesse wirtschaftlich vertretbar.
Mikroprozessorsysteme automatisieren heutzutage, von der Waschmaschine angefangen, bis hin zum "Motormangement" im Auto praktisch alles. Diese Automatisierung durchzuführen, d.h. die entsprechende Hardware aber auch die erforderliche Software zu entwickeln, ist eine zentrale Aufgabe des Ingenieurs der Technischen Informatik.
Ein besonderes Erfordernis hierbei ist die Echtzeitfähigkeit von Hard- und Software. Die Situation in realen Prozessen ist meist dadurch geprägt, dass sehr viele Vorgänge parallel ablaufen, also gleichzeitige Systemzustände, die vom Prozessrechner erfasst werden müssen, sich ändern. Andererseits muss an diversen Stellen gleichzeitig durch den Rechner in den Prozess eingegriffen werden, was in bestimmten Fällen bei besondere Ereignisse in extrem kurzer Zeit, "in Echtzeit", erfolgen muss.
Der typische Prozessrechner ist aber eine weitgehend eine sequentiell arbeitende Maschine, die diese absolute Gleichzeitigkeit nicht erfüllen kann. Wenn aber dieser Rechner eine sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit in Relation zum eigentlichen Prozessgeschehen aufweist, kann ein quasi paralleles Verhalten dem Prozess "vorgegaukelt" werden.
Dieses setzt aber die Anwendung einer speziellen Softwaretechnik der parallelen Programmierung und eines speziellen Echtzeitbetriebssystems für den jeweiligen Prozessrechner voraus. Solche Prozessrechner-Systeme basieren heute zum Teil auch auf speziell ausgeführten, industriellen PC-Systemen.
Damalige und auch die aktuelle Vorlesung
Prozessprogrammierung und die zugehörigen Praktika vermitteln dabei dem Studenten die hierzu erforderlichen Kenntnisse.
(Diese Textvorlage wurde bis hier hin ursprünglich einmal von P.Poock-Haffmans entworfen)
Diese Übersicht wird spräter einmal fortgesetzt ...
Zwischen den ersten Anfängen der Prozessrechentechnik in den 60er und 70er Jahren und dem heutigen Zeitpunkt, hat sich hier an der Fachhochschule inzwischen sehr viel ereignet bzw. deutlich weiter entwickelt worden. Dieses wurde leider erst sehr spät - mit Einzug der Digitalkameras - ausreichend plastisch dokumentiert.
Verfügbare Bilder aus meinem Archiv werde ich bei Zeiten noch nachliefern.

