Erklären Sie den Unterschied zwischen Safety und Security.
Security bezeichnet den Schutz von Maschinen und Anlagen vor äußeren Bedrohungen, z. B. unbefugtem Zugriff oder Manipulation. Safety bedeutet, dass von einer Maschine oder Anlage keine Gefährdung für Menschen und Umwelt ausgehen darf.
Warum wird in der Vorlesung nur Safety behandelt?
Der Fokus liegt auf der Maschinensicherheit, da diese für Planung, Betrieb und rechtliche Verantwortung automatisierter Anlagen zentral ist.
Wer trägt die Verantwortung für die Sicherheit einer Maschine?
Zunächst der Hersteller. Nach dem Gefahrenübergang geht die Verantwortung auf den Betreiber über, der rechtlich haftet.
Was ist das Ziel der EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG?
Ziel ist die Harmonisierung der Sicherheitsanforderungen und Bewertungsmaßstäbe für Maschinen innerhalb der EU.
Welche Produktgruppen fallen unter die Maschinenrichtlinie?
Maschinen, auswechselbare Ausrüstungen, Sicherheitsbauteile, Lastaufnahmemittel, Ketten, Seile, Gurte, abnehmbare Gelenkwellen und unvollständige Maschinen.
Wie wird eine Maschine im Sinne der Maschinenrichtlinie definiert?
Eine Gesamtheit miteinander verbundener Teile mit mindestens einem beweglichen Teil, einem Antrieb und einer bestimmten Anwendung.
Welche Typen europäischer Sicherheitsnormen gibt es?
Typ A (Grundnormen), Typ B1/B2 (Sicherheitsgruppennormen) und Typ C (Produktnormen).
Worin unterscheiden sich Typ-B1- und Typ-B2-Normen?
Typ B1 beschreibt allgemeine Sicherheitsaspekte, Typ B2 konkrete Schutzeinrichtungen.
Warum haben Typ-C-Normen Vorrang?
Weil sie spezifische Risiken und Maßnahmen für bestimmte Maschinenarten behandeln.
Was versteht man unter Risikobeurteilung?
Die systematische Ermittlung und Bewertung aller Gefährdungen über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine.
Welche Gefährdungsarten müssen betrachtet werden?
Mechanische, elektrische, thermische Gefährdungen, Lärm, Schwingungen, Strahlung, Stoffe, Ergonomie, Umgebung und Kombinationen.
Wie wird Risiko definiert?
Risiko ergibt sich aus dem Schadensausmaß multipliziert mit der Eintrittswahrscheinlichkeit.
Was ist die 3-Stufen-Methode der Risikominderung?
1. Inhärent sichere Konstruktion, 2. Technische Schutzmaßnahmen, 3. Benutzerinformation.
Warum ist die Risikobeurteilung ein iterativer Prozess?
Nach jeder Maßnahme wird das Restrisiko neu bewertet und ggf. weitere Maßnahmen ergriffen.
Welche Aufgabe haben Sensoren in Produktionsanlagen?
Sie erfassen Zustände und physikalische Größen zur Automatisierung von Prozessen.
Welche Messgrößen sind typisch in der Automatisierung?
Kraft, Druck, Position, Geschwindigkeit, Temperatur, Füllstand, Durchfluss.
Was bedeutet Anwesenheitserkennung?
Die binäre Information, ob sich ein Objekt an einer bestimmten Position befindet.
Welche Sensorprinzipien eignen sich zur Anwesenheitserkennung?
Mechanische, kapazitive, induktive, optische und Ultraschallsensoren.
Wie funktioniert ein mechanischer Sensor?
Ein Objekt übt Kraft auf einen Schalter aus und betätigt einen elektrischen Kontakt.
Vor- und Nachteile mechanischer Sensoren?
Vorteil: erkennt jedes feste Objekt, günstig; Nachteil: Verschleiß durch Berührung.
Wie funktioniert ein kapazitiver Sensor?
Ein Objekt verändert die Kapazität eines Kondensators im Sensor.
Warum können kapazitive Sensoren Nichtmetalle erkennen?
Weil sich die Dielektrizitätszahl im elektrischen Feld ändert.
Was sind Korrekturfaktoren bei kapazitiven Sensoren?
Materialabhängige Faktoren zur Anpassung des Schaltabstands.
Wie funktioniert ein induktiver Sensor?
Ein metallisches Objekt verändert die Induktivität einer Spule im Sensor.
Warum erkennen induktive Sensoren nur Metalle?
Das Wirkprinzip basiert auf Wirbelströmen in leitfähigem Material.
Welche Bauformen optischer Sensoren gibt es?
Einweg-Lichtschranke, Reflexions-Lichtschranke und Lichttaster.
Welche Störeinflüsse gibt es bei optischen Sensoren?
Verschmutzung, Fremdlicht und ungünstige Oberflächen.
Was sind Aktoren?
Bauteile, die Energie in mechanische Bewegung umwandeln.
Warum sind lineare Bewegungen besonders wichtig?
Viele Produktionsprozesse wie Transport, Greifen und Bearbeiten sind linear.
Welche Möglichkeiten gibt es zur Erzeugung linearer Bewegungen?
Mechanische Umwandlung, elektrische Linearantriebe, Pneumatik und Hydraulik.
Was ist ein elektrischer Linearantrieb?
Ein Antrieb, der elektrische Energie direkt in eine lineare Bewegung umsetzt.
Unterschied Langstator- und Kurzstator-Linearantrieb?
Langstator: Stator im Fahrweg; Kurzstator: Stator im Schlitten.
Was ist Pneumatik?
Fluidtechnik mit Druckluft zur Erzeugung von Bewegung.
Was ist Hydraulik?
Fluidtechnik mit Öl zur Erzeugung hoher Kräfte.
Was ist eine Verknüpfungssteuerung?
Eine Steuerung, die logische Verknüpfungen von Ein- und Ausgängen nutzt.
Was ist eine Ablaufsteuerung?
Eine Steuerung mit schrittweisem, zeitabhängigem Ablauf.
Was ist ein Schritt in einer Ablaufsteuerung?
Ein definierter Zustand mit zugeordneten Aktionen.
Was ist eine Transition?
Eine Bedingung zum Weiterschalten zwischen Schritten.
Warum ist meist nur ein Schritt aktiv?
Zur eindeutigen und übersichtlichen Ablaufbeschreibung.
Wann sind parallele Schritte notwendig?
Bei nebenläufigen Abläufen.
Was bedeutet Nebenläufigkeit?
Mehrere Abläufe laufen gleichzeitig ab.
Warum sind Automaten ungeeignet für Nebenläufigkeit?
Da immer nur ein Zustand aktiv sein kann.
Was ist Zustandsexplosion?
Starkes Anwachsen der Zustände bei Parallelität.
Was ist ein Petri-Netz?
Ein Modell zur Beschreibung dynamischer Systeme mit Stellen, Transitionen und Marken.
Warum sind Petri-Netze bipartit?
Sie bestehen aus zwei Knotentypen: Stellen und Transitionen.
Was sind Stellen?
Sie repräsentieren Zustände oder Bedingungen.
Was sind Transitionen?
Sie repräsentieren Ereignisse oder Zustandsänderungen.
Was sind Marken?
Sie zeigen den aktuellen Zustand des Systems an.
Wann ist eine Transition schaltbereit?
Wenn alle Vorstellen markiert und alle Nachstellen unmarkiert sind.
Was ist die Markenflussregel?
Beim Schalten werden Marken von Vorstellen entfernt und Nachstellen markiert.
Was ist eine Schlinge im Petri-Netz?
Eine Rückkopplung, die das Schalten verhindert.
Warum sind Schlingen problematisch?
Die betroffene Transition wird nie schaltbereit.
Was ist ein Bedingungs-Ereignis-Netz?
Ein Petri-Netz mit binärer Markierung (0 oder 1).
Welche Grenzen haben B-E-Netze?
Keine Modellierung von Mengen oder Ressourcen >1.
Was sind Stellen-Transitions-Netze?
Erweiterte Petri-Netze mit mehreren Marken pro Stelle.
Was bedeutet Kantengewicht?
Es gibt an, wie viele Marken transportiert werden.
Wann ist eine Transition im S-T-Netz schaltbereit?
Wenn genügend Marken gemäß Kantengewichten vorhanden sind.
Was bedeutet Kapazität einer Stelle?
Maximale Anzahl erlaubter Marken.
Warum sind S-T-Netze für Ressourcen geeignet?
Mehrere gleichartige Ressourcen können modelliert werden.
Was ist der Vorbereich einer Transition?
Die Menge aller Stellen mit Kanten zur Transition.
Was ist der Nachbereich einer Transition?
Die Menge aller Stellen, zu denen Kanten von der Transition führen.
Welchen Nutzen haben Petri-Netze im Steuerungsentwurf?
Sie helfen Deadlocks, Schleifen und Nichtdeterminismus zu vermeiden.
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