Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt

2026-10-07T21:35:07Z

aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt

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{{T}}

{{BR}}
= Einleitung =

'''Systemintegration und digitale Inbetriebnahme – Fehlerfälle gezielt simulieren'''

'''Zielgruppe:''' Ausbildung in Mechatronik, Automatisierungstechnik, Elektronik und industrieller Systemintegration

'''Lernzeit:''' 6 kurze Lerneinheiten mit anschließendem Praxistraining

'''Dein Auftrag:''' Eine virtuelle Förderanlage gezielt mit Fehlern testen, Signalverläufe analysieren und passende Steuerungsreaktionen begründen.

Du untersuchst drei Fehlerfälle: '''Ausfall, Verzögerung und widersprüchliche Signale.'''

[[Datei:Conveyor belt (32071638235).jpg|500px|rahmenlos|center]]

''Bild: Fördertechnik als industrieller Anwendungskontext. Unsere Ausbildungsanlage ist ein vereinfachtes virtuelles Modell.''

'''Sicherheitsregel:''' Alle Steuerungs- und Fehlerversuche erfolgen ausschließlich in einer vom realen Produktionssystem getrennten Simulation. Es gibt keine automatische Live-Ansteuerung, keine Eingriffe in reale SPS-Ausgänge und keine Umgehung von Schutzeinrichtungen. Reale Arbeiten dürfen nur unter geeigneter Fachaufsicht und mit betrieblicher Freigabe erfolgen. Simulationen ersetzen weder Gefährdungsbeurteilungen noch vorgeschriebene Prüfungen.

{{BR}}
== Dein Lernpfad ==

{| class="wikitable"
! Einheit
! Thema
! Zeit
! Ergebnis
|-
| [[#Lerneinheit 1: Dein Ausbildungsfall|Start]]
| Virtuelle Anlage kennenlernen
| 7 Minuten
| Signale verstehen
|-
| [[#Lerneinheit 2: Signalverläufe lesen|Signale]]
| Soll und Ist vergleichen
| 8 Minuten
| Abweichungen erkennen
|-
| [[#Lerneinheit 3: Fehlerfall Ausfall|Ausfall]]
| Sensorausfall simulieren
| 8 Minuten
| Fehler lokalisieren
|-
| [[#Lerneinheit 4: Fehlerfall Verzögerung|Verzögerung]]
| Zeitüberschreitung prüfen
| 8 Minuten
| Zeitüberwachung beurteilen
|-
| [[#Lerneinheit 5: Widersprüchliche Signale|Widerspruch]]
| Plausibilität kontrollieren
| 8 Minuten
| Konflikte diagnostizieren
|-
| [[#Lerneinheit 6: Diagnose und Testbericht|Diagnose]]
| Ergebnisse dokumentieren
| 8 Minuten
| Testbericht erstellen
|}

{{BR}}
= Lernkurs: Virtuelle Inbetriebnahme =

{{BR}}
== Lerneinheit 1: Dein Ausbildungsfall ==

'''Situation:''' Du arbeitest in einem Ausbildungsteam. Eine virtuelle Förderstrecke soll jeweils genau ein kurzes Paket von Sensor A zu Sensor B transportieren.

Der Abstand zwischen beiden Sensoren ist größer als die Paketlänge. Deshalb kann das einzige Paket im betrachteten Test nicht gleichzeitig beide Sensoren belegen.

{| class="wikitable" style="text-align:center; margin:auto"
! Startbereich
! Förderstrecke
! Zielbereich
|-
| Paket vor Sensor A
| Fördermotor M
| Sensor B
|-
| 📦 → A
| → → → → →
| B → Ziel
|}

'''Vereinfachte Signaldefinition:'''

{| class="wikitable"
! Signal
! Bedeutung
|-
| A
| 1 = Sensor A meldet Paket
|-
| B
| 1 = Sensor B meldet Paket
|-
| M
| 1 = virtueller Fördermotor eingeschaltet
|-
| F
| 1 = Fehler gespeichert
|-
| START
| Virtueller Startbefehl
|}

'''Vereinbarter Sollablauf:''' START bei erkanntem Paket A und vorhandener Betriebsfreigabe schaltet M ein. Wenn B innerhalb von 4 Sekunden das Paket erkennt, schaltet M ab. Fehlt B nach mehr als 4 Sekunden, erfolgt ein Stopp mit gespeichertem Zeitfehler. Ein unmöglicher Signalzustand stoppt ebenfalls den virtuellen Ablauf.

Das sind '''Vorgaben dieses Ausbildungsmodells''', keine allgemeingültigen Grenzwerte oder fertigen Maschinensicherheitsfunktionen.

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=Rgxrv40kdXk|500|center}}

''Video: Einführung in Factory I/O von sps4you. Beobachte die virtuelle Anlage und ihre Bauteile.''

'''Basisauftrag:''' Zeichne den Weg eines Pakets ein und benenne die beiden Eingänge und den Motorausgang.

'''Begründetes Feedback:''' A und B sind Eingänge, weil sie Zustände zurückmelden. M ist der Ausgang des vereinfachten Modells, weil er die Bewegung anfordert.

{{BR}}
== Lerneinheit 2: Signalverläufe lesen ==

Eine [[Speicherprogrammierbare Steuerung|SPS]] verarbeitet Eingangssignale und erzeugt daraus Steuerbefehle. Für die [[Fehlerdiagnose]] vergleichst du den erwarteten mit dem beobachteten zeitlichen Verlauf.

[[Datei:S71500.JPG|450px|rahmenlos|center]]

''Bild: Beispiel einer SPS-Hardware. Im Lernkurs wird ausschließlich ihre virtuelle Funktion betrachtet.''

[[Datei:Photoelectric sensor.jpg|300px|rahmenlos|center]]

''Bild: Beispiel eines optoelektronischen Sensors. Die Signalbedeutung 1 = Paket erkannt ist für unseren Test ausdrücklich festgelegt.''

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=oQ7H5Ew-erA|500|center}}

''Video: Sensoren in Factory I/O. Unterscheide die virtuelle Objekterkennung vom Signal, das die Steuerung erhält.''

'''Referenzverlauf:'''

{| class="wikitable" style="text-align:center"
! Zeit nach START
! A
! B
! M
! F
|-
| 0 s
| 1
| 0
| 1
| 0
|-
| 1 s
| 0
| 0
| 1
| 0
|-
| 3 s
| 0
| 1
| 0
| 0
|-
| 5 s
| 0
| 1
| 0
| 0
|}

'''0 bedeutet im Modell inaktiv, 1 aktiv.''' B bleibt hier nach dem Anhalten durch das Paket belegt.

Ein echter Eingang kann je nach Sensorbeschaltung anders interpretiert werden. Entscheidend ist die dokumentierte Signalzuordnung.

'''Anwendungsauftrag:''' Erkläre, weshalb M bei 3 Sekunden auf 0 wechselt.

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe 1:''' Suche den ersten Zeitpunkt mit B = 1.

'''Hilfe 2:''' Überlege, welche Endbedingung den Transport abschließt.

'''Musterfeedback:''' Der Zielsensor erkennt das Paket rechtzeitig. Der vereinbarte Transport ist abgeschlossen. Deshalb wird M abgeschaltet und kein Fehler gespeichert.
</div>

{{BR}}
== Lerneinheit 3: Fehlerfall Ausfall ==

'''Fehler F1:''' Sensor B meldet dauerhaft 0, obwohl das Paket im virtuellen Modell seinen Erfassungsbereich erreicht.

In Factory I/O gibt es dokumentierte Fehlermodi '''Always On''' und '''Always Off'''. Sie überschreiben in der Simulation ein Signal zwischen Bauteil und Steuerung.

[https://docs.factoryio.com/manual/failure-injection/ Dokumentation: Failure Injection]

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=W4WILV47YW4|500|center}}

''Video: Fehler in Factory I/O einbauen. Verwende nur virtuelle Signale in einer getrennten Testumgebung.''

{| class="wikitable"
! Simulationshandlung
! Erwartete Beobachtung
|-
| B im Modell dauerhaft auf 0 setzen
| Zielmeldung bleibt aus
|-
| Virtuellen Test starten
| Motor läuft zunächst
|-
| Zeitgrenze überschreiten
| Motor stoppt und F wird 1
|-
| Fehlerursache untersuchen
| Istsignal von B stimmt nicht mit der virtuellen Paketposition überein
|}

'''Steuerungsaufgabe:''' Soll der Motor unbegrenzt weiterlaufen, wenn B ausbleibt?

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe 1:''' Welche Transportdauer ist vereinbart?

'''Hilfe 2:''' Was muss die Zeitüberwachung bei fehlender Rückmeldung auslösen?

'''Feedback:''' Nein. Das Modell muss den Transport nach Überschreitung des Zeitlimits beenden und den Fehler speichern. Sonst könnte ein nicht erkannter Fehlerzustand dauerhaft bestehen bleiben.
</div>

{{BR}}
== Lerneinheit 4: Fehlerfall Verzögerung ==

'''Fehler F2:''' B meldet das Paket erstmals nach 5 Sekunden. Die zulässige Transportdauer des Ausbildungsmodells beträgt höchstens 4 Sekunden.

[[Datei:Ladder temporizado.svg|300px|rahmenlos|center]]

''Bild: Beispiel einer zeitabhängigen Kontaktplanlogik. Die konkrete Förderbandüberwachung wird in unserem Modell separat definiert.''

[[Datei:SR FF timing diagram.png|400px|rahmenlos|center]]

''Bild: Ein allgemeines digitales Zeitdiagramm. Es zeigt nicht den konkreten Verlauf unserer Förderanlage, veranschaulicht aber zeitabhängige Signaländerungen.''

'''Zeitliche Analyse:'''

{| class="wikitable"
! Zeitpunkt
! Ereignis
! Bewertung
|-
| 0 s
| START und M = 1
| Transport beginnt
|-
| 3 s
| B weiterhin 0
| Noch innerhalb des Limits
|-
| 4 s
| B weiterhin 0
| Grenzwert erreicht
|-
| 4,2 s
| B weiterhin 0
| Zeitlimit überschritten, Fehler wird gespeichert und M gestoppt
|-
| 5 s
| B wird erstmals 1
| Verspätete Meldung, Fehler bleibt gespeichert
|}

Für diesen Test wird die verspätete Rückmeldung durch eine '''vorbereitete virtuelle Testsequenz''' erzeugt. Sie ist nicht mit der einfachen Always-On- oder Always-Off-Funktion gleichzusetzen.

'''Anwendungsauftrag:''' Begründe, warum die Meldung bei 5 Sekunden den Fehler nicht automatisch löschen darf.

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe 1:''' Vergleiche 5 Sekunden mit dem vereinbarten Grenzwert.

'''Hilfe 2:''' Unterscheide Fehlererkennung und Fehlerquittierung.

'''Feedback:''' Die Zeitverletzung ist bereits eingetreten. Eine späte Meldung macht die Überschreitung nicht rückwirkend ungeschehen. Erst nach Ursachenprüfung und einem definierten virtuellen Rücksetzvorgang darf der Fehlerzustand verlassen werden.
</div>

{{BR}}
== Lerneinheit 5: Widersprüchliche Signale ==

'''Fehler F3:''' Sensor A und Sensor B melden gleichzeitig 1.

Im Modell befindet sich nur ein kurzes Paket auf der Strecke. Da es beide Sensoren nicht gleichzeitig erreichen kann, liegt ein '''Plausibilitätsfehler''' vor.

[[Datei:Basic Batch SFC.jpg|350px|rahmenlos|center]]

''Bild: Beispiel einer Ablaufdarstellung mit Schritten und Übergängen. Eine solche Struktur unterstützt die Diagnose von Zustandswechseln.''

{| class="wikitable"
! A
! B
! Bewertung im definierten Einzelpaket-Test
|-
| 1
| 0
| Paket am Start
|-
| 0
| 0
| Paket zwischen den Sensoren möglich
|-
| 0
| 1
| Paket am Ziel
|-
| 1
| 1
| Widerspruch
|}

'''Steuerungsaufgabe:''' Wähle eine geeignete Reaktion auf A = 1 und B = 1.

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe 1:''' Prüfe, ob zwei räumlich getrennte Sensoren gleichzeitig vom einzigen Paket belegt sein können.

'''Hilfe 2:''' Überlege, ob bei unklarer Position ein normaler Weiterlauf sinnvoll wäre.

'''Feedback:''' Der simulierte Motor wird gestoppt und ein Plausibilitätsfehler protokolliert. Der gleichzeitige Signalzustand widerspricht der festgelegten Modellannahme. Bei einer Anlage mit mehreren Paketen müsste die Plausibilitätslogik anders ausgelegt werden.
</div>

{{BR}}
== Lerneinheit 6: Diagnose und Testbericht ==

Eine virtuelle Inbetriebnahme hilft, Fehler vor dem realen Betrieb systematisch zu erkennen. Dafür vergleichst du [[Soll-Ist-Vergleich|Soll- und Istwerte]], Ereigniszeiten und Steuerungsreaktionen.

[[Datei:Ladder VirPLC.jpg|500px|rahmenlos|center]]

''Bild: Beispiel einer SPS-Programmier- beziehungsweise Simulationsansicht. Die Darstellung ist ein allgemeines Beispiel, keine fertige Lösung unseres Ausbildungsfalls.''

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=qw8nHLzNwJ0|500|center}}

''Video: Siemens – SIMIT Simulation Framework und virtuelle Inbetriebnahme.''

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=vMfFjfrqEvQ|500|center}}

''Video: Virtuelle SPS mit PLCSIM Advanced. Besonders relevant ist die Einordnung virtueller Steuerungen ab etwa Minute 3:56. Für diesen Kurs werden keine Verbindungen zu realer Hardware eingerichtet.''

'''Dein Diagnoseprotokoll:'''

{| class="wikitable"
! Test
! Auffälligkeit
! Erwartete Reaktion
! Begründung
|-
| Referenzlauf
| B rechtzeitig 1
| Normaler Stopp
| Transport abgeschlossen
|-
| F1 Ausfall
| B dauerhaft 0
| Zeitfehler und Stopp
| Rückmeldung fehlt
|-
| F2 Verzögerung
| B erst nach Zeitlimit 1
| Zeitfehler bleibt gespeichert
| Zulässige Dauer überschritten
|-
| F3 Widerspruch
| A und B gleichzeitig 1
| Plausibilitätsfehler und Stopp
| Einzelpaket-Modell verletzt
|}

'''Wichtig:''' F1 und F2 sind zunächst nicht immer unterscheidbar. Erst der weitere Signalverlauf zeigt, ob B dauerhaft ausbleibt oder verspätet auftritt.

{{BR}}
== Dein virtuelles Testlabor ==

Du kannst die Testfälle auf zwei Arten bearbeiten:

'''Ohne zusätzliche Software:''' Nutze die Signalverläufe, Diagnosetabellen, Multiple-Choice-Aufgaben und Zuordnungsaufgaben dieses Kurses.

'''Mit geeigneter, lizenzierter Simulationssoftware:''' Verwende beispielsweise eine lokal isolierte Factory-I/O-Testsituation oder eine unterstützte SPS-Simulation. Passende vorbereitete Szenen sind in der Factory-I/O-Dokumentation beschrieben. Die Verzögerung wird gegebenenfalls über eine zusätzliche virtuelle Testlogik erzeugt.

[https://docs.factoryio.com/manual/scenes/ Factory I/O: Virtuelle Trainingsszenen]

[https://docs.tia.siemens.cloud/r/de-de/v21/online-und-diagnosefunktionen-nutzen/gerate-simulieren-mit-s7-plcsim/simulation-von-geraten Siemens: Simulation von Geräten]

'''Teste immer in dieser Reihenfolge:'''

{| class="wikitable"
! Testphase
! Deine Handlung
|-
| Vorbereitung
| Modellannahmen und Sollwerte prüfen
|-
| Referenzlauf
| Funktion ohne absichtlich eingebauten Fehler überprüfen
|-
| Fehlerinjektion
| Genau einen Fehler im virtuellen Modell aktivieren
|-
| Diagnose
| Signale und Zeitstempel vergleichen
|-
| Bewertung
| Beobachtetes Verhalten begründet beurteilen
|-
| Rücksetzung
| Testzustand gezielt zurücksetzen und erneut prüfen
|}

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

'''Beantworte genau zehn Fragen zur virtuellen Steuerung und Diagnose.'''

{{MC}}

'''Was bedeutet B = 1 im definierten Ausbildungsmodell?'''
(Das Paket wird am Zielsensor erkannt)
(!Der Motor ist eingeschaltet)
(!Der Starttaster wurde gedrückt)
(!Die Simulation ist beendet)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wo sollen die Fehlerfälle dieses Lernkurses ausgeführt werden?'''
(In einer von der realen Anlage getrennten Simulation)
(!Direkt auf der Produktionsanlage)
(!Durch Überbrücken einer Schutzeinrichtung)
(!Durch ungeprüftes Erzwingen realer Ausgänge)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Reaktion ist beim gleichzeitigen Auftreten von A = 1 und B = 1 im Einzelpaket-Modell richtig?'''
(Den simulierten Motor stoppen und einen Plausibilitätsfehler speichern)
(!Den Motor schneller laufen lassen)
(!Beide Sensoren als fehlerfrei bestätigen)
(!Die Zeitüberwachung dauerhaft ausschalten)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet B = 0 bei 4,2 Sekunden nach dem Start?'''
(Das vereinbarte Zeitlimit ist überschritten)
(!Das Paket wurde rechtzeitig erkannt)
(!Der Referenzlauf ist erfolgreich abgeschlossen)
(!Die Sensoren wurden automatisch geprüft)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht im Modell, wenn B erst bei 5 Sekunden auf 1 wechselt?'''
(Der zuvor ausgelöste Zeitfehler bleibt bis zur definierten Rücksetzung gespeichert)
(!Der Fehler wird rückwirkend ungültig)
(!Der Motor muss automatisch wieder starten)
(!Die Prüfzeit wird automatisch verlängert)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie kann ein dauerhaft ausbleibendes Sensorsignal in Factory I/O simuliert werden?'''
(Mit Always Off für das entsprechende virtuelle Signal)
(!Mit dem Ausbau eines realen Sensors)
(!Mit dem Überbrücken der Schutzeinrichtung)
(!Mit der Deaktivierung der realen Maschinenüberwachung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Information hilft, Ausfall und Verzögerung zu unterscheiden?'''
(Der weitere zeitliche Verlauf des Sensorsignals)
(!Allein die Farbe des Förderbandes)
(!Allein der Name der SPS)
(!Die Größe des Computerbildschirms)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie soll der virtuelle Motor auf einen erkannten Zeitfehler reagieren?'''
(Stoppen und den Fehler dokumentieren)
(!Ohne Begrenzung weiterlaufen)
(!Die Sensormeldung grundsätzlich ignorieren)
(!Den Fehler ohne Prüfung quittieren)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was soll beim normalen Transport passieren, wenn B rechtzeitig das Paket erkennt?'''
(Der Motor wird abgeschaltet)
(!Ein Plausibilitätsfehler wird ausgelöst)
(!Die Transportzeit beginnt erneut)
(!Der Sensor A wird dauerhaft deaktiviert)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Unter welchen Voraussetzungen dürfen reale Arbeiten an einer Anlage stattfinden?'''
(Unter geeigneter Fachaufsicht und mit betrieblicher Freigabe)
(!Sobald ein virtueller Test erfolgreich war)
(!Ohne Berücksichtigung der betrieblichen Sicherheitsregeln)
(!Wenn die Schutzfunktionen zuvor abgeschaltet wurden)

{{E}}
<br>

'''Begründetes Quiz-Feedback:'''

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
{| class="wikitable"
! Frage
! Warum die richtige Antwort sinnvoll ist
|-
| 1
| Sensor B meldet den Zielzustand.
|-
| 2
| Isolierte Simulation verhindert eine unbeabsichtigte reale Ansteuerung.
|-
| 3
| Der Signalzustand widerspricht der Paketgeometrie des Modells.
|-
| 4
| 4,2 Sekunden liegen über dem vereinbarten Limit.
|-
| 5
| Ein später Zustand beseitigt keine bereits erkannte Zeitverletzung.
|-
| 6
| Always Off verändert das virtuelle Signal zu Diagnosezwecken.
|-
| 7
| Erst ein ausreichend langer Signalverlauf ermöglicht die Unterscheidung.
|-
| 8
| Das Testmodell soll bei erkanntem Fehler kontrolliert anhalten.
|-
| 9
| Die Zielerkennung beendet den vorgesehenen Transport.
|-
| 10
| Virtuelle Tests ersetzen keine betriebliche Freigabe und Fachaufsicht.
|}
</div>

{{BR}}
== Memory ==

'''Finde die passenden Diagnosebegriffe und Erklärungen.'''

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Sensorfehler || Unzutreffende Erfassung eines Anlagenzustands
|-
| Zeitüberwachung || Kontrolle einer vereinbarten Ablaufdauer
|-
| Signalplausibilität || Prüfung logisch möglicher Zustandskombinationen
|-
| Ereignisprotokoll || Chronologische Aufzeichnung von Zustandsänderungen
|-
| Virtueller Aktor || Simuliertes ausführendes Anlagenelement
|-
| Referenzlauf || Fehlerfreier Vergleichsablauf
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

'''Ordne den Beobachtungen die richtige Diagnose zu.'''

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Ausfall'''
| Zielsensor bleibt dauerhaft ohne Rückmeldung
|-
| '''Verzögerung'''
| Zielsensor meldet erst nach dem vereinbarten Zeitlimit
|-
| '''Widerspruch'''
| Zwei im Einzelpaket-Modell unvereinbare Sensorzustände sind aktiv
|-
| '''Referenztest'''
| Fehlerfreier Durchlauf zum Vergleich
|-
| '''Quittierung'''
| Bewusstes Bestätigen eines zuvor untersuchten Fehlers
|}

{{E}}

<br>

'''Feedback:''' Entscheidend ist nicht die vermutete Ursache allein, sondern die beobachtete Abweichung vom dokumentierten Sollzustand. Eine Fehlerquittierung ist keine Reparatur.

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Sensor || Welches Bauteil erfasst einen Anlagenzustand?
|-
| Aktor || Wie heißt ein ausführendes Element einer Steuerung?
|-
| Diagnose || Wie nennt man die systematische Untersuchung einer Störung?
|-
| Simulation || Wie heißt die Nachbildung eines Ablaufs in einem Modell?
|-
| Freigabe || Wie heißt die Bedingung, die einen vorgesehenen Ablauf erlaubt?
|-
| Zeitstempel || Wie heißt die zeitliche Kennzeichnung eines Ereignisses?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

'''Weitere interaktive Übungen zum Themenfeld suchen:'''

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Systemintegration+und+digitale+Inbetriebnahme+Fehlerfaelle+gezielt+simulieren </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Eine SPS verarbeitet die Signale von { Sensoren } und berechnet daraus Steuerbefehle.

Die virtuelle Förderstrecke transportiert das Paket von Sensor A zum { Zielsensor } im Ausgangsbereich.

Ein fehlerfreier Versuch wird als { Referenzlauf } für weitere Prüfungen verwendet.

Eine dauerhaft fehlende Rückmeldung kann auf einen { Ausfall } im Signalpfad hindeuten.

Eine zu spät eintreffende Meldung ist eine { Verzögerung } gegenüber dem vereinbarten Sollablauf.

Die gleichzeitige Meldung zweier unvereinbarer Zustände erzeugt einen { Widerspruch } im Modell.

Eine Überschreitung der erlaubten Dauer wird durch eine { Zeitüberwachung } erkannt.

Eine systematische Untersuchung von Sollwerten und Istwerten nennt man { Diagnose } im technischen Arbeitsprozess.

Vor einer realen Inbetriebnahme ist eine betriebliche { Freigabe } erforderlich.

Ein erkannter und gespeicherter Fehler darf nicht ungeprüft durch eine automatische { Quittierung } gelöscht werden.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Gestufte Hilfen und Feedback =

'''Arbeite zunächst selbst. Öffne die nächste Hilfe erst, wenn du nicht weiterkommst.'''

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe Stufe 1 – Beobachten'''

Prüfe, welches Signal vom erwarteten Verlauf abweicht. Notiere den ersten abweichenden Zeitpunkt.
</div>

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe Stufe 2 – Vergleichen'''

Trenne die virtuelle Paketposition vom übertragenen Sensorsignal. Ein Signal kann falsch sein, obwohl das virtuelle Objekt korrekt bewegt wurde.
</div>

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
'''Hilfe Stufe 3 – Begründen'''

Ordne die Abweichung dem Fehlerfall zu. Formuliere danach eine geeignete Reaktion und begründe sie mit dem vereinbarten Sollablauf.
</div>

{| class="wikitable"
! Kompetenzniveau
! Was eine gute Lösung zeigt
! Begründetes Feedback
|-
| Basis
| Ein- und Ausgangssignale richtig zuordnen
| Ohne verlässliche Signalzuordnung ist keine gezielte Diagnose möglich.
|-
| Anwendung
| Einen Fehler im Zeitverlauf erkennen und die Reaktion überprüfen
| Erst der Soll-Ist-Vergleich zeigt, ob die Simulation die vereinbarte Funktion erfüllt.
|-
| Transfer
| Zusätzliche Fehlerfälle entwickeln und ihre Grenzen erläutern
| Eine nachvollziehbare Teststrategie berücksichtigt auch Annahmen, Grenzfälle und noch nicht geprüfte Situationen.
|}

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht – Basisaufgaben ===

# [[Fördertechnik|Anlagenskizze]]: Zeichne die virtuelle Förderstrecke mit Paket, Sensor A, Sensor B und Motor. Markiere Eingänge und Ausgang.
# [[Sensor|Signalzuordnung]]: Erstelle eine kurze Tabelle zu A, B und M und erkläre ihre jeweilige Aufgabe.
# [[Zeitdiagramm|Referenzverlauf]]: Zeichne die Signalwerte des fehlerfreien Transports auf einer Zeitachse.
# [[Fehlerdiagnose|Fehlerkarte]]: Gestalte ein kleines Lernplakat, das Ausfall, Verzögerung und Widerspruch durch einfache Signalbeispiele unterscheidet.

{{BR}}
=== Standard – Anwendungsaufgaben ===

# [[Virtuelle Inbetriebnahme|Virtueller Fehlertest]]: Erzeuge einen dauerhaft inaktiven Zielsensor in einer isolierten Simulation oder bearbeite den vorgegebenen Trace. Dokumentiere Erwartung und Beobachtung.
# [[Zeitüberwachung|Zeitfensteranalyse]]: Untersuche eine Rückmeldung bei 3 Sekunden und eine bei 5 Sekunden. Begründe die unterschiedlichen Bewertungen.
# [[Ablaufsteuerung|Steuerungsentwurf]]: Formuliere in Pseudocode, wann der virtuelle Motor eingeschaltet, ausgeschaltet oder durch einen Fehler gesperrt werden soll.
# [[Testprotokoll|Partnerdiagnose]]: Erstelle drei virtuelle Fehlerprotokolle. Tausche sie mit einer anderen Person und lasse die Ursache anhand der Daten begründet einschätzen.

{{BR}}
=== Schwer – Transferaufgaben ===

# [[Fehlermodell|Mehrfachfehleranalyse]]: Kombiniere ausschließlich im Modell einen verzögerten Zielsensor mit einer falschen Startmeldung. Überlege, welche Diagnose zuerst sichtbar wird.
# [[Robustheit|Robuste Steuerungslogik]]: Entwickle eine Regel, die fehlerhafte oder wiederkehrende Sensormeldungen erkennt, ohne einen bereits gespeicherten Fehler automatisch zu löschen.
# [[Digitaler Zwilling|Modellgrenzen]]: Vergleiche eine vereinfachte Signalfolge mit einer 3D-Simulation. Untersuche, welche mechanischen oder zeitlichen Eigenschaften in beiden Modellen fehlen könnten.
# [[Lernvideo|Erklärvideo]]: Produziere ein kurzes Video über einen virtuellen Fehlerfall. Zeige Sollverlauf, Istverlauf, Diagnose, begründete Reaktion und die Sicherheitsgrenze zur realen Anlage. Nutze ausschließlich selbst erstellte oder rechtmäßig verwendbare Medien.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

'''Analysiere und begründe. Reines Auswendiglernen genügt nicht.'''

# [[Soll-Ist-Vergleich|Unbekannter Signalverlauf]]: B bleibt bis 4,2 Sekunden auf 0 und wird danach 1. Erkläre die Fehlerreaktion und weshalb ein verspäteter Zustandswechsel keine automatische Entwarnung bedeutet.
# [[Fehlerlokalisierung|Unklare Rückmeldung]]: Ein Paket erscheint sichtbar am virtuellen Ziel, B bleibt jedoch 0. Entwickle eine systematische Diagnose, die Modellzustand, Signalübertragung und Steuerungslogik unterscheidet.
# [[Plausibilitätsprüfung|Veränderte Modellannahme]]: Die Anlage transportiert künftig zwei Pakete gleichzeitig. Erkläre, warum die bisherige Regel für gleichzeitige A- und B-Meldungen überprüft und angepasst werden muss.
# [[Teststrategie|Grenzfallprüfung]]: Entwirf Tests für eine Rückmeldung kurz vor, genau bei und kurz nach dem Zeitlimit. Erkläre, weshalb eine eindeutige Grenzwertdefinition wichtig ist.
# [[Inbetriebnahme|Sicherheitsbewertung]]: Erläutere, warum eine erfolgreiche virtuelle Inbetriebnahme keine unmittelbare Freigabe zur realen Maschinenbedienung darstellt.
# [[Technische Dokumentation|Diagnosebericht]]: Begründe, weshalb Zeitstempel, Sollwerte, Istwerte, Modellannahmen und Testbedingungen gemeinsam dokumentiert werden müssen.

{{BR}}
= Lernnachweis =

'''Für einen erfolgreichen Lernnachweis zeigst du:'''

# Eine verständliche Skizze der virtuellen Förderanlage.
# Eine korrekte Signalzuordnung mit definierten Zuständen.
# Einen dokumentierten fehlerfreien Referenzlauf.
# Je einen nachvollziehbaren Test zu Ausfall, Verzögerung und widersprüchlichen Signalen.
# Zeitlich geordnete Soll- und Istverläufe mit erkannter Abweichung.
# Eine begründete Diagnose mit geeigneter Reaktion des virtuellen Motors.
# Eine dokumentierte Rücksetzung und einen erneuten Test nach der Fehlerbehebung.
# Eine Erklärung der Grenzen der Simulation und der Voraussetzungen für reale Arbeiten.

'''Bewertung:''' Besonders wichtig sind Nachvollziehbarkeit, fachliche Begründung, systematische Diagnose und sichere Abgrenzung zur realen Anlage.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

'''Wikipedia-Grundlagen zur SPS:'''

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Speicherprogrammierbare_Steuerung </iframe>

{{BR}}
== Fachlich geprüfte Quellen und Lernressourcen ==

Die fachlichen Aussagen des Kurses orientieren sich an Herstellerdokumentationen, der IEC-Produktnormeninformation und Arbeitsschutzinformationen. Die konkrete Förderstrecke, ihre viersekündige Zeitgrenze und ihre Fehlerreaktionen sind eigens definierte Ausbildungsbeispiele.

# [https://docs.factoryio.com/manual/failure-injection/ Factory I/O – Failure Injection]: Dokumentation der virtuellen Fehlermodi Always On und Always Off.
# [https://docs.factoryio.com/manual/scenes/ Factory I/O – Scenes]: Dokumentation vorbereiteter virtueller Trainingsszenen.
# [https://docs.factoryio.com/manual/parts/sensors/ Factory I/O – Sensors]: Beschreibung virtueller Sensortypen und Ein-/Ausgangswerte.
# [https://www.siemens.com/de-de/products/simit/ Siemens – SIMIT]: Herstellerinformation zu Prozesssimulation und virtueller Inbetriebnahme.
# [https://docs.tia.siemens.cloud/r/de-de/v21/online-und-diagnosefunktionen-nutzen/gerate-simulieren-mit-s7-plcsim/simulation-von-geraten Siemens – Simulation von Geräten]: Dokumentation der SPS-Simulation im TIA Portal.
# [https://webstore.iec.ch/en/publication/68533 IEC 61131-3:2025]: Offizielle Information zu Programmiersprachen für speicherprogrammierbare Steuerungen.
# [https://www.dguv.de/ifa/praxishilfen/praxishilfen-maschinenschutz/pruefung-der-elektrischen-ausruestung-von-maschinen/index.jsp DGUV-IFA – Prüfung elektrischer Maschinenausrüstung]: Fachinformation zu Prüfungen auf Grundlage der DIN EN 60204-1.

'''Hinweis:''' Nicht jede verlinkte Lernressource ist selbst eine frei lizenzierte OER. Herstellerprogramme können Lizenzen benötigen; Normenvolltexte können kostenpflichtig sein.

{{BR}}
== Mediennachweise und Nutzungsrechte ==

Die eingebundenen Bilddateien stammen aus Wikimedia Commons. Dateinamen, Urheberangaben und Lizenzangaben wurden anhand ihrer Beschreibungsseiten geprüft.

{| class="wikitable"
! Verwendetes Medium
! Urheber und Lizenz
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conveyor_belt_(32071638235).jpg Förderbandfoto]
| Björn S..., CC BY-SA 2.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:S71500.JPG SPS S7-1500]
| Palatinatian, CC BY 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoelectric_sensor.jpg Optoelektronischer Sensor]
| Honmingjun, CC BY-SA 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ladder_temporizado.svg Zeitabhängiger Kontaktplan]
| Digigalos, Vektorisierung Malyszkz, CC BY-SA 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SR_FF_timing_diagram.png Digitales Zeitdiagramm]
| Markus Bernet, CC BY-SA 2.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Basic_Batch_SFC.jpg Ablaufdiagramm]
| Tom Meadowcroft, CC BY-SA 4.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ladder_VirPLC.jpg SPS-Simulationsansicht]
| VirPLC, CC BY-SA 4.0
|}

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'''Eingebettete Videos:''' Die verlinkten Videos stammen aus dem SPS-Lernangebot von sps4you, aus dem SPS-Tutorial-Angebot und von Siemens Knowledge Hub. Sie werden lediglich über YouTube eingebunden, nicht als frei lizenzierte Dateien übernommen. Für eine Weiterverwendung außerhalb der Einbettung gelten die Rechte der jeweiligen Urheber.

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= Verknüpfte Lernbereiche =

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{{:D-Tab}}
'''[[Systemintegration]]'''
# [[Automatisierungstechnik]]
# [[Speicherprogrammierbare Steuerung]]
# [[Digitale Inbetriebnahme]]
# [[Virtuelle Inbetriebnahme]]
# [[Digitaler Zwilling]]
# [[Sensor]]
# [[Aktor]]
# [[Ablaufsteuerung]]
# [[Zeitdiagramm]]
# [[Zeitüberwachung]]
# [[Plausibilitätsprüfung]]
# [[Fehlerdiagnose]]
# [[Technische Dokumentation]]
# [[Maschinensicherheit]]
|}

[[Kategorie:Technik]]
[[Kategorie:Informatik]]
[[Kategorie:Automatisierungstechnik]]
[[Kategorie:Mechatronik]]
[[Kategorie:Elektrotechnik]]
[[Kategorie:Berufsausbildung]]
[[Kategorie:Digitale Bildung]]
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[[Kategorie:Fehlerdiagnose]]
[[Kategorie:Industrie 4.0]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
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Systemintegration und digitale Inbetriebnahme – Fehlerfälle gezielt simulieren - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt