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IGH-Baugruppenprüfung in Biberach – Sensorfehler von Prüfsimulationsfehlern unterscheiden

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Einleitung

Du untersuchst einen fehlerhaften, vollständig synthetischen Lehrprüflauf an einem Komponenten- und Elektrobaugruppenprüfstand: Warum meldet die Prüfsoftware einen Fehler, obwohl eine Rückmeldung sichtbar schaltet? Und wann hat tatsächlich ein Sensorpfad versagt? Du lernst, Erwartungswert, simulierte Eingangsdaten und unabhängig gemessene Signale zu trennen, Gegenprüfungen zu planen und Diagnosen mit belastbaren Belegen statt Vermutungen zu begründen.

Zielgruppe: Auszubildende im 3. Ausbildungsjahr in Mechatronik, Elektronik für Geräte und Systeme sowie Elektronik für Betriebstechnik. Die Zuordnung zum Ausbildungsjahr ist eine redaktionelle Empfehlung und muss mit Betrieb und Berufsschule abgestimmt werden.

Praxisbezug und Nachweisgrenze: Die undatierte Herstellerbeschreibung von IGH Automation nennt eine langjährige Verwendung der Prüfsoftware bei Liebherr in Biberach an der Riß für Baugruppen- und Komponentenprüfstände sowie simulierte Bedienhandlungen und digital dokumentierte Prüfergebnisse. Nicht belegt sind eine konkrete Prüfstandsbauart des hiesigen Lehrfalls, reale Sensorbelegungen, Softwareversionen, Grenzwerte, Sicherheitsfunktionen oder betriebliche Prüfanweisungen. Sämtliche folgenden Gerätebezeichnungen, Zeiten und Messwerte sind ausdrücklich Lehrmodelldaten und keine Herstellerparameter. Der Kurs ist weder ein offizieller Liebherr-Lehrgang noch eine Betriebsanweisung.

Sicherheit: Du arbeitest hier mit Papierfällen, Datensätzen und freigegebenen, spannungsarmen Unterrichtsmodellen. Reale Maschinenarbeit, Manipulation von Eingangssignalen, Fehlereinspeisung, Überbrückungen oder Messungen an aktiven Anlagen sind ausschließlich nach betrieblicher Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung, Freigabe und unter qualifizierter Anleitung zulässig. Du setzt niemals Sicherheitsfunktionen außer Kraft.

Lernziele: Du kannst die Messkette darstellen, digitale und analoge Rückmeldungen deuten, Modelldiskrepanzen erkennen, unabhängige Gegenprüfungen priorisieren, Unsicherheit dokumentieren und einen Fehlerbericht mit reproduzierbaren Nachweisen formulieren.

Prüfkontext, Signalweg und drei Datenebenen

Ein Funktionsmodell statt eines echten Werksprüfstands

IGH beschreibt die Simulation von Einsatzbedingungen und Bedienhandlungen sowie das Konfigurieren von Prüfplänen in einer industriellen Anwendung. Unser didaktischer Lehrprüfstand B abstrahiert dies auf ein Werkstücksignal, ein digitales Rückmeldesignal und einen simulierten Prüfablauf. Er behauptet keine Übereinstimmung mit dem konkreten Aufbau in Biberach. In einer realen Prüfung hängen alle zulässigen Eingriffe von der dokumentierten Anlage ab.

Messkette: Von der physikalischen Größe zum Prüfentscheid

Ein Sensor erkennt beispielsweise die Position eines Metallteils. Seine elektrische Ausgangsstufe liefert ein Signal; eine Eingangsbaugruppe erfasst es, die Steuerung bildet daraus einen Zustand, die Prüfsoftware vergleicht den Zustand zum vorgesehenen Zeitpunkt mit dem Prüforakel (der festgelegten Erwartung). Eine simulierte Rückmeldung kann statt eines echten Sensors an einer definierten Modellgrenze eingespeist sein; ohne Kenntnis dieser Grenze ist die Anzeige allein keine unabhängige Messung.

Eigenes Funktionsschema – ausschließlich Lehrmodell:

Ebene	Lehrmodell-Signal	Zu prüfende Frage	Unabhängige Evidenz
Physik	Prüfkörper erreicht Markierung	Liegt die Anregung tatsächlich vor?	Sicht- oder Referenznachweis im sicheren Versuchsmodell
Sensor / Verbindung	Ausgang S1 wird HIGH	Wandelt der Sensor die Anregung korrekt?	Freigegebener Messwert am definierten Messpunkt
Eingangsabbild	DI1 wechselt auf 1	Stimmt Kanalzuordnung samt Polarität?	Roh-Eingangsprotokoll
Simulation	SIM_DI1 im Lehrdatensatz	Ist die simulierte Variable richtig zugeordnet?	Versionierter Testvektor
Prüfregel	1 bis zum Sollzeitpunkt	Stimmen Schwelle, Zeitfenster und Startbedingung?	Geprüfte Testspezifikation
Ergebnis	bestanden / nicht bestanden	Ist der Befund aus diesen Nachweisen ableitbar?	Zeitkorreliertes Protokoll

Merksatz: Anzeige, Simulation und physischer Messwert sind unterschiedliche Evidenzquellen. Wenn zwei davon übereinstimmen, ist das ein Hinweis, aber kein automatischer Beweis für einen bestimmten Defekt.

Beispiel einer SPS-Hardware, nicht der IGH-Anlage in Biberach. Quelle und Lizenz im Mediennachweis.

Begriffe und Dokumentation

Prüfling ist die zu untersuchende Baugruppe; Prüfmittel ist die für die Bewertung verwendete Einrichtung. Sollwert ist vorab definiert; Istwert wird beobachtet. Rohwert ist vor Skalierung oder Interpretation erfasst. Simulation berechnet oder stellt Ersatzsignale bereit. Referenzmessung ist möglichst unabhängig von der vermuteten Fehlerquelle. Fehlerhypothese ist eine vorläufige Erklärung, keine feststehende Diagnose. Protokolliere immer Signalname, Ort in der Kette, Zeitsystem, Einheit, Testversion und Gültigkeitsgrenzen.

Sensorfehler fachlich eingrenzen

Digitale Sensoren und typische Störbilder

Ein induktiver Näherungssensor reagiert auf geeignete metallische Ziele. Ein optischer Sensor nutzt ein anderes Wirkprinzip und kann beispielsweise auf Verschmutzung oder Abschattung reagieren. Bei digitalen Sensoren sind fehlender Zustandswechsel, falscher Ruhepegel, flatterndes Signal, verzögerte Flanke oder ein vom Eingang nicht erkannter Sensorzustand denkbar. Ursache können Sensor, Anregung, Versorgung, Leitung, Kontakt, falsche Eingangspolarität oder Parametrierung sein. Ein ausbleibender Zustand ist daher noch kein bewiesener Sensordefekt.

Prinzipdarstellung eines induktiven Sensors; kein betrieblicher Verdrahtungsplan.

Beispiel für einen Näherungssensor in einer Prüfsituation; nicht der Lehrprüfstand B.

Rohsignal, Pegel und Signalflanke

HIGH und LOW sind zunächst logische Zustände; die konkreten Spannungsbereiche, Sensortypen (z. B. PNP oder NPN), zulässigen Ströme und Bezugsmasse ergeben sich ausschließlich aus dem tatsächlich freigegebenen Datenblatt. Eine Eingangsanzeige kann wegen der elektrischen Beschaltung, Entprellung oder Signalverarbeitung zeitlich vom Sensor abweichen. Bei einer steigenden Flanke vergleichst du getrennt Zeitpunkt der Anregung, Sensorausgang, Roh-Eingang und Softwarevariable.

Signalflanken und undefinierte Übergangsbereiche: Ein Lehrbild zur zeitlichen Deutung.

Typische Fehlschlüsse: Ein leuchtendes Sensor-LED belegt nicht automatisch den korrekten elektrischen Eingang; ein plausibler Simulationswert belegt keine funktionierende Leitung; ein abweichender Eingang belegt keinen defekten Prüfling, bevor Kanal, Versorgung und Messbezug geklärt sind.

Analoge Sensoren und Rechenweg

Für einen fiktiven linearen Lehrmessumformer wird nur zur Rechenübung der Bereich 4–20 mA auf 0–100 Lehreinheiten abgebildet. Es handelt sich nicht um die Kennlinie eines IGH- oder Liebherr-Prüflings. Die Skalierung lautet: Messgröße = (I − 4 mA) / 16 mA · 100 Einheiten. Bei I = 11,8 mA erhältst du (11,8 − 4) / 16 · 100 = 48,75 Einheiten. Das fiktive Modell würde bei 50 Einheiten genau 12 mA erwarten. Der Unterschied von 0,2 mA entspricht 1,25 Lehreinheiten. Ob dies zulässig ist, hängt von der vorher festgelegten Lehrtoleranz und einer unabhängigen Referenz ab; bloßes Runden auf 50 wäre unbegründet.

Beispiel für Messgeräte; Anschlüsse und Messverfahren nur nach Anleitung des jeweiligen Lehrgeräts.

Prüfsimulation und Modellfehler erkennen

Was genau wird simuliert?

Bei einer modellbasierten Prüfung unterscheidest du reale Hardware, abgebildete I/O, Modellzustand und erwartete Prüfantwort. Ein Hardware-in-the-Loop-Aufbau verbindet reale Steuerungshardware mit einem simulierten Prozess; eine reine Software-Simulation kann an anderer Stelle der Kette enden. Unser Lehrfall bleibt absichtlich herstellerneutral: Er simuliert rückgemeldete Zustände und Zeitabläufe, ohne eine reale IGH-Implementierung zu behaupten. Prüfe immer, ob „simuliert“ den physikalischen Prozess, die Sensorleitung, den SPS-Eingang oder lediglich die Auswertesoftware meint.

Typische Fehlerquellen des Prüfmodells

Modellfehler	Erkennbares Muster	Gezielte Gegenprüfung
Kanalvertauschung	DI1 wechselt, SIM_DI1 bleibt aus; SIM_DI2 reagiert	Mapping-Tabelle gegen Testvektor prüfen
Falsche Signalpolarität	Übergang physisch HIGH, Modell erwartet LOW	Dokumentierten Aktivzustand im Lehrmodell vergleichen
Zeitfenster zu kurz	Rohsignal rechtzeitig gemäß Spezifikation, Simulationslauf meldet Fristversäumnis	Prüfregel und Zeitstempel auf gleiche Startmarke beziehen
Veralteter Testdatensatz	Nur eine Softwarekonfiguration weicht ab	Freigegebene Modellversion und Prüffall-ID vergleichen
Falsche Skalierung	Rohstrom plausibel, angezeigte Lehreinheit unplausibel	Umrechnung mit dokumentierten Lehrkoeffizienten wiederholen

Ein false fail (falscher Nichtbestehensentscheid) entsteht, wenn der Prüfling die spezifizierte Funktion nachweisbar erfüllt, aber das Prüfmodell ihn fehlerhaft bewertet. Ein false pass ist besonders kritisch: Der Prüfentscheid lautet bestanden, obwohl die spezifizierte Bedingung nicht erfüllt ist. Die Begriffe beschreiben zunächst das Verhältnis zur geprüften Referenz, nicht automatisch eine Aussage über eine reale Sicherheitsfunktion.

Zeitsynchronisation und Toleranz

Beispiel: Die freigegebene Lehr-Anforderung verlangt eine Eingangsflanke spätestens 150 ms nach dem virtuellen Start. Der Sensor liefert die Flanke nach 120 ms, doch die Simulation prüft versehentlich schon nach 60 ms. 120 ms ≤ 150 ms erfüllt die Lehranforderung, 120 ms > 60 ms erzeugt nur im falschen Modell einen Timeout. Bei Zeitstempeln musst du zunächst klären, ob sie dieselbe Uhr, denselben Startimpuls und dieselbe Filterlogik verwenden. Differenzzeiten berechnest du als Δt = t_Ende − t_Start, nicht aus zufällig nebeneinanderstehenden Logzeilen.

Oszilloskopdarstellung verschiedener Signalformen; keine Aufnahme eines IGH-Prüfstands.

Vertiefungsvideo (englisch, externe Plattform): Grundlagen von HIL als Vergleich, nicht als Nachweis für eine IGH-Produkteigenschaft.

Diagnoseverfahren und sichere Gegenprüfungen

Hypothesen mit unabhängigen Beobachtungen prüfen

Arbeite vom wenig eingreifenden zum stärker unterscheidenden Nachweis: (1) Prüfanforderung und Softwarekonfiguration lesen, (2) Zeitmarken und Rohwerte zweier Kanäle vergleichen, (3) unabhängigen Referenzdatensatz oder freigegebenen simulierten Eingang verwenden, (4) nur an dafür vorgesehenen Unterrichtsanschlüssen unter Anleitung messen, (5) die Hypothese durch Wiederholung unter unveränderter Testversion prüfen. Keine Überbrückung, Manipulation einer aktiven Sicherheitskette oder improvisierte Signalbeaufschlagung an realen Prüfständen.

Eigenes Entscheidungsdiagramm in Textform – Lehrschema:

Befund	Nächste begründete Frage	Vorläufige Einordnung
Physische Anregung fehlt	War der Testaufbau überhaupt im Sollzustand?	Versuchsaufbau / Testbedingung prüfen
Anregung vorhanden, unabhängiger Sensorausgang fehlt	Fehlen Versorgung oder Anregungsabstand?	Sensorpfad-Hypothese
Sensorausgang korrekt, Eingang falsch	Sind Verkabelung, Eingangstyp und Zuordnung geprüft?	Übertragung / Eingang prüfen
Roh-Eingang korrekt, Simulationsvariable falsch	Liegt die passende Modellversion mit richtigem Mapping vor?	Modell- oder Schnittstellenhypothese
Roh-Eingang korrekt, nur Prüfurteil falsch	Stimmen Regel, Toleranz und Zeitbasis?	Auswertungsmodell-Hypothese

Diagnosequalität heißt, alternative Ursachen aktiv auszuschließen. Ein korrigiertes Modell sollte in den synthetischen Datensätzen sowohl einen passenden als auch einen absichtlich fehlerhaften Lehrprüfling korrekt unterscheiden; sonst entsteht leicht ein gefährlicher false pass.

Dokumentation und Nachtest

Eine wiederholbare Fehlerakte umfasst Prüffall-ID, anonymisierte Modellversion, spezifizierte Sollreaktion, Rohdatenauszug, Zeitbezug, Hypothesen, Gegenprobe, Ergebnis und offene Punkte. Dokumentiere auch nicht belegte Aussagen. Nach einem Modellfix folgt erst die gezielte Wiederholung und dann ein unabhängiger Regressionstest. Prüfberichte müssen zwischen „Sensorfehler bestätigt“, „Simulationsfehler bestätigt“ und „Ursache noch offen“ unterscheiden. „Vermutlich“ darf nicht zu „nachgewiesen“ werden.

Video (englisch, externe Plattform): RealPars zeigt den grundsätzlichen Anschluss diskreter Sensoren an SPS-Eingänge. Das Video ist Anschauungsmaterial, keine Verdrahtungsfreigabe für den Lehrfall oder einen realen Betrieb.

Vollständiger Modellfall: Fehlgeleiteter Lehrprüflauf

Ausgangslage und Prüfauftrag

Fiktive Lehrbaugruppe B-17, ausschließlich synthetische Daten. In einer papierbasierten Prüfung soll nach Startimpuls t = 0 ein Metallziel an S1 einen digitalen Rückmeldeeingang DI1 innerhalb von 150 ms aktivieren. Ein zweiter unabhängiger Lernkanal DI2 dient dazu, die Kanalzuordnung zu kontrollieren. Das Modell bewertet zusätzlich einen fiktiven Analogkanal A1 mit 4–20 mA / 0–100 Lehreinheiten. Die Software zeigt „nicht bestanden: S1 fehlt“ und „Analogwert zu hoch“. Das Lehrexperiment ist vollständig virtuell; weder existiert ein realer Prüfstandsaufbau noch gelten die Zahlen für eine reale Produktionsanlage.

Datenpunkt	Erwartung der Unterrichtsspezifikation	Synthetische Beobachtung	Herkunft
Anregung S1	Ziel bei t = 0 freigegeben	Ziel erreicht bei t = 0	Videofreier Lehr-Testvektor
Sensorausgang S1	HIGH bis t = 150 ms	HIGH ab t = 120 ms	Unabhängiger virtueller Referenzkanal
Roh-Eingang DI1	HIGH bis t = 150 ms	HIGH ab t = 125 ms	Synthetisches Roh-Eingangslog
Simulationsvariable SIM_DI1	HIGH wie DI1	LOW bis t = 250 ms	Simulationslog Modellversion M2
Simulationsvariable SIM_DI2	Unverändert LOW	HIGH ab t = 125 ms	Simulationslog Modellversion M2
Zeitfenster in Software	150 ms	60 ms	Versionierte Prüfregel M2
Analogstrom A1	12,0 mA für 50 Lehreinheiten	11,8 mA	Virtuelle unabhängige Messung
Analoganzeige M2	Korrekt skalierter Rohwert	58 Lehreinheiten	Protokoll der Auswertesoftware

Die Analog-Lehrtoleranz beträgt ±0,4 mA zum 12,0-mA-Referenzwert; die Spannung und Anschlusskonfiguration sind im Modell nicht definiert und werden nicht physisch geprüft. Der Analog-Istwert 11,8 mA liegt innerhalb dieses rein didaktischen Bandes von 11,6 bis 12,4 mA.

Aufgabenstellung und nachvollziehbare Musterlösung

Teil A – Fehlerort: Der unabhängige Sensorkanal schaltet bei 120 ms, DI1 bei 125 ms. Beide liegen unter 150 ms. Deshalb ist der konkrete Fehltext „S1 fehlt“ durch diese Beobachtungen nicht als physischer Sensorfehler bestätigt. Der virtuelle Modellkanal SIM_DI1 bleibt LOW, während SIM_DI2 bei 125 ms aktiv wird: Das ist ein starker Hinweis auf Kanalvertauschung in M2. Eine lesende Gegenprüfung der Mapping-Tabelle in einem eingefrorenen Lehrdatensatz muss den Verdacht bestätigen.

Teil B – Zeitregel: 125 ms − 0 ms = 125 ms. Die Unterichtsgrenze 150 ms wird eingehalten. Die in M2 hinterlegte Grenze 60 ms wird verfehlt. Eine Vergleichsrechnung mit korrekter Version, identischen Daten und identischer Zeitbasis entscheidet, ob das falsche Zeitfenster den Fehlentscheid verursacht.

Teil C – Analogskalierung: (11,8 − 4) / 16 × 100 = 48,75 Einheiten, nicht 58. Für 50 Einheiten gilt 12,0 mA; der gemessene Unterschied ist −0,2 mA und liegt innerhalb ±0,4 mA. Die Anzeige 58 lässt sich aus dem vereinbarten linearen Lehrmodell nicht herleiten. Zu untersuchen ist die Simulationsskalierung, nicht vorschnell der Sensor auszutauschen. Eine alternative reale Ursache ist nur nach unabhängiger Kalibrierprüfung erwiesen.

Teil D – Gegenproben: (1) Im Kopiedatensatz M2 wird ohne Änderung der Sensorwerte geprüft, ob SIM_DI1 und SIM_DI2 vertauscht sind; (2) derselbe Zeitvektor wird mit Regel 150 ms und 60 ms ausschließlich offline bewertet; (3) Analog-Rohwerte 4,0 / 12,0 / 20,0 mA werden durch die Lehreinheitenumrechnung geschickt und müssen 0 / 50 / 100 ergeben; (4) ein absichtlich fehlerhafter Testvektor mit DI1 = LOW muss auch nach Korrektur als nicht bestanden bewertet werden. So wird ein unerwünschter false pass ausgeschlossen.

Befund: Im gegebenen vollständigen synthetischen Datensatz sind ein Mapping- und ein Auswertungsmodellfehler plausibel und mit den genannten Offline-Gegenproben überprüfbar. Ein echter Sensordefekt ist nicht bestätigt. Falls die Gegenproben abweichen, bleibt die Ursache offen; man entscheidet nicht nach Bauchgefühl.

Bewertungsraster für den berufstypischen Prüfbericht

Kompetenzbereich	Nachweis für volle Punktzahl	Punkte
Signalebenen	Anregung, Sensorausgang, Roh-Eingang, Simulation und Prüfregel korrekt getrennt	0–4
Fachrechnen	125 ms, 48,75 Einheiten und −0,2 mA mit Einheiten korrekt	0–4
Hypothesen	Kanal-, Zeit- und Skalierungsfehler begründet; Sensorfehler nicht vorschnell behauptet	0–4
Gegenprüfungen	Vier sichere, unterscheidende Offline-Gegenproben einschließlich Negativtest	0–4
Sicherheit und Bericht	Lehrmodellgrenzen, Restunsicherheit, Version, Ergebnis und Nachtest klar festgehalten	0–4
Gesamt	18–20 sehr gut; 15–17 gut; 11–14 befriedigend; 8–10 ausreichend; darunter nacharbeiten (nur didaktische Empfehlung)	20

Auswertungshinweis: Das Raster ist ein Lernvorschlag, keine offizielle Prüfungsvorschrift. Bei fehlenden Nachweisen ist die eindeutige Schlussfolgerung „Ursache offen“ fachlich besser als eine unbelegte Bauteilfreigabe.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen prüfen

Was ist im Lehrprüfstand die stärkste Evidenz gegen einen vorschnell behaupteten Sensorfehler? (Unabhängiger Sensorausgang und Roh-Eingang schalten innerhalb der vorgegebenen Zeit) (!Allein die rote Fehlermeldung der Prüfsoftware) (!Eine ältere Bildschirmaufnahme ohne Zeitbezug) (!Die Behauptung der Sensor müsse defekt sein)

Welche Beobachtung spricht am deutlichsten für eine vertauschte Simulationszuordnung? (Roh-Eingang DI1 schaltet während SIM_DI2 statt SIM_DI1 wechselt) (!Die Sensoranzeige leuchtet nicht) (!Der Lehrprüfkörper ist nicht vorhanden) (!Es liegt keine Prüfanforderung vor)

Was bedeutet ein falscher Nichtbestehensentscheid? (Der spezifizierte Test ist erfüllt aber die Auswertung meldet nicht bestanden) (!Die Anlage hat immer einen tatsächlichen Sensordefekt) (!Die Software meldet bestanden obwohl der Test fehlschlägt) (!Das Messgerät besitzt keine Batterie)

Welche Zeitdifferenz gilt bei t Start gleich 0 ms und Eingang bei 125 ms? (125 ms) (!60 ms) (!150 ms) (!25 ms)

Wie lautet im vereinbarten Lehrmodell der Wert zu 11,8 mA bei 4 bis 20 mA für 0 bis 100 Einheiten? (48,75 Einheiten) (!58 Einheiten) (!11,8 Einheiten) (!73,75 Einheiten)

Welcher Schritt sollte vor jedem realen Eingriff an einem industriellen Prüfstand stehen? (Betriebliche Unterweisung Freigabe und qualifizierte Anleitung) (!Überbrücken einer Schutzeinrichtung) (!Ungeprüfte Eingangssignale auf Verdacht einspeisen) (!Vorbehaltlose Übernahme der Lehrmodellparameter)

Woran erkennst du eine unabhängige Gegenprüfung? (Sie nutzt eine getrennte Evidenzquelle oder Referenz und dokumentiert deren Grenzen) (!Sie wiederholt ausschließlich dieselbe fehlerhafte Anzeige) (!Sie ersetzt ohne Test alle Sensoren) (!Sie ändert gleichzeitig Sensor und Programm ohne Protokoll)

Welche Kombination ist für eine fachlich nachvollziehbare Diagnose erforderlich? (Rohwerte Zeitbasis Version Sollregel und Gegenproben) (!Nur der sichtbare Farbstatus im Dashboard) (!Nur die vom Sensor abgelesene Seriennummer) (!Nur die letzte Summenzeile des Prüfprotokolls)

Was ist nach einer Korrektur des Simulationsmappings wichtig? (Ein Positivtest und ein Negativtest zur Erkennung falscher Bestehensentscheide) (!Nur die ursprüngliche Fehlermeldung löschen) (!Auf weitere Tests grundsätzlich verzichten) (!Alle früheren Grenzwerte unbekannt lassen)

Wie ist die Abweichung von 11,8 mA zum Lehrreferenzwert 12,0 mA zu beurteilen? (Sie beträgt minus 0,2 mA und liegt innerhalb der Lehrtoleranz von plus minus 0,4 mA) (!Sie beweist zwingend einen Leitungsbruch) (!Sie beträgt plus 2 mA und liegt außerhalb der Toleranz) (!Sie kann ohne Sollwert grundsätzlich nicht errechnet werden)

Memory

Verbinde jeden Fachbegriff mit seiner einzigartigen Definition. Die Paare beziehen sich auf den beschriebenen Lehrprüfstand.

Roh-Eingang	Elektrisch erfasster Zustand vor der Interpretation durch die Prüfregel
Prüforakel	Im Test vorab festgelegte erwartete Reaktion
Mapping	Zuordnung von realen oder virtuellen Kanälen zu Variablen
Zeitbasis	Gemeinsamer Bezugspunkt zum Vergleichen der Ereigniszeitpunkte
Negativtest	Testfall mit absichtlich verletzter Anforderung zur Prüfung der Fehlererkennung
Referenzmessung	Möglichst unabhängige Erhebung eines Vergleichswerts

Drag-and-drop

Ordne die Ursachen den dazu passenden unterscheidenden Gegenprüfungen zu. Nutze keinen echten Prüfstand.

Ursache	Sinnvolle Offline-Gegenprüfung
Kanalvertauschung	Vergleich der Mapping-Tabelle mit zwei unterschiedlichen Testkanälen
Falsches Zeitfenster	Bewertung desselben Zeitvektors mit der freigegebenen Prüfgrenze
Skalierungsfehler	Durchrechnung von Rohstrom und Lehr-Einheiten mit bekannten Eckwerten
Fehlende Anregung	Vergleich des dokumentierten Startzustands mit der vorgegebenen Testbedingung
Defekte Übertragung	Getrennter Vergleich von Sensorausgang und Roh-Eingangsabbild

Kreuzworträtsel

Finde jeweils ein fachlich passendes Wort. Die Antwort steht im technischen Quellformat links, der Hinweis rechts.

Sensor	Erfasst die physikalische Anregung und setzt sie in ein Signal um
Sollwert	Vor dem Test festgelegter Referenzwert
Zeitstempel	Dokumentierter Zeitpunkt eines Logereignisses
Prüfling	Zu untersuchende Baugruppe im Lehrfall
Grenzwert	Festgelegte zulässige Schwelle einer Prüfung
Leitungsbruch	Unterbrechung eines elektrischen Übertragungswegs

LearningApps

Suche auf LearningApps nach passenden Übungen. Dies ist eine verifizierbare Suchverknüpfung, keine Behauptung über eine bestimmte vorhandene App.

Lückentext

Der vorab festgelegte erwartete Testzustand heißt

.

Ein durch Sensor oder Messmittel erhobener Zustand heißt

.

Das zeitlich unveränderte Eingangssignal vor der Auswertung ist ein

.

Die Zuordnung von Ein- und Ausgangsvariablen heißt

.

Eine verlässliche Zeitprüfung benötigt eine gemeinsame

.

Eine separate Vergleichsbeobachtung nennen wir

.

Die Rechnung von 4 bis 20 mA auf eine Größe erfordert eine dokumentierte

.

Eine voreilige Diagnose vermeidest du mit einer passenden

.

Ein absichtlich fehlerhafter Prüffall ist ein

.

Ein als bestanden gewerteter tatsächlich fehlerhafter Prüffall wäre ein

.

Offene Aufgaben

Bearbeite genau zwölf praxisnahe Aufgaben in drei Stufen. Jede Lösungsskizze ist beispielhaft; eigene gut begründete Ergebnisse sind möglich.

Leicht

Signalkette zeichnen: Zeichne fünf Stationen vom Metallziel zum Prüfentscheid und markiere die Stelle der Simulation. Musterlösung: Anregung → Sensorausgang → Roh-Eingang → Simulationsabbild → Prüfregel; ein virtueller Einspeisepunkt ist ausdrücklich benannt.
Soll und Ist trennen: Fertige für DI1 eine Tabelle mit Soll 150 ms, physischer Flanke 120 ms und Roh-Eingang 125 ms an. Musterlösung: Beide beobachteten Flanken erfüllen die Sollgrenze; die Simulationsanzeige allein widerlegt dies nicht.
Flanken markieren: Zeichne zwei digitale Zeitspuren auf Papier und markiere einen um 5 ms verzögerten Eingang. Musterlösung: Steigende S1-Flanke bei 120 ms, DI1-Flanke bei 125 ms, Δt gleich 5 ms.
Belege sammeln: Formuliere einen neutralen Mini-Prüfbericht mit Version und offener Frage. Musterlösung: S1 und DI1 innerhalb 150 ms, M2 zeigt falsche Simulationsvariable; Hypothese Mapping, Prüfung ausstehend.

Standard

Gegenproben planen: Entwerfe drei nicht eingreifende Offline-Gegenprüfungen für den Kanalfehler. Musterlösung: Version lesen, Kanalbelegung vergleichen, zwei unterscheidbare Eingangsvektoren mit unveränderten Rohdaten nachstellen.
Stromwert skalieren: Berechne Lehrwerte zu 4 mA, 11,8 mA und 20 mA und kontrolliere die Einheit. Musterlösung: 0, 48,75 und 100 Lehreinheiten aus linearer Skalierung, keine realen Herstellerwerte.
Hypothesenmatrix erstellen: Vergleiche Sensor-, Leitungs-, Mapping- und Prüfregelfehler in einer Vier-Spalten-Matrix. Musterlösung: Für jede Hypothese je ein erwartetes Rohsignal, ein unterscheidendes Ergebnis, eine offene Unsicherheit und eine Gegenprobe.
Lernvideo als Storyboard: Plane ein 60-Sekunden-Erklärvideo ohne Betriebsbilder und ohne reale Personendaten. Musterlösung: Drei Szenen mit Signalweg, Fehlabbild DI2 und korrekt gesetzter 150-ms-Grenze; Quellen und Lehrmodellkennzeichnung sind sichtbar.

Schwer

Modellgrenze erklären: Vergleiche anhand einer Skizze Software-Simulation und HIL und diskutiere Grenzen der Übertragbarkeit. Musterlösung: Bei HIL werden reale I/O der Steuerung und eine simulierte Strecke kombiniert; nicht jede Simulation ist HIL.
Regressionstest entwerfen: Plane nach Mappingkorrektur je einen Positiv-, Negativ- und Randfalltest. Musterlösung: DI1 bei 125 ms besteht; DI1 bleibt LOW fällt durch; DI1 bei exakt 150 ms wird nach vorher definierter inklusiver Grenze bewertet.
Diagnosebaum entwickeln: Entwickle einen Fehlerbaum für fehlende Rückmeldung und kennzeichne Beleglücken. Musterlösung: Fehlende Anregung, Sensorausgang, Übertragung, Mapping und Zeitregel sind getrennte Äste mit je eigenem Nachweis.
Prüfbericht verteidigen: Präsentiere dem Lernteam einen begründeten Befund und benenne zwei alternative Erklärungen. Musterlösung: Modellfehler wahrscheinlich; mögliche Zeitstempeldifferenz und veraltete Rohdatenerfassung müssen mit unabhängigen Proben ausgeschlossen werden.

Lernkontrolle

Diagnoseentscheidung: Begründe anhand von S1 = 120 ms und DI1 = 125 ms, warum „Sensor defekt“ nicht gesichert ist. Lösung: Beide Schaltzeiten sind innerhalb der 150-ms-Lehrgrenze; erst ein getrennter Sensorvergleich könnte einen Defekt bestätigen.
Fristenvergleich: Berechne die Abweichung zwischen dem realitätsnahen Rohwert von 125 ms und dem Modellfenster von 60 ms. Lösung: 65 ms Überschreitung der falschen Modellgrenze; die 150-ms-Anforderung wird um 25 ms unterschritten.
Analogkontrolle: Warum sind 58 Einheiten bei gemessenen 11,8 mA im Lehrmodell unplausibel? Lösung: Die dokumentierte Skalierung liefert 48,75 Einheiten; ein Mapping- oder Rechenfehler ist abzugrenzen.
Fehlerabsicherung: Warum genügt ein erfolgreicher Positivtest nach dem Softwarefix nicht? Lösung: Ein absichtlich fehlerhafter Datensatz muss weiterhin zum Nichtbestehen führen, sonst droht ein false pass.
Sicherheitsentscheidung: Eine Person schlägt vor, einen aktiven echten Kranprüfstand kurz zu überbrücken. Wie handelst du? Lösung: Vorschlag ablehnen; keine eigenmächtige Manipulation, sondern gesichertes Offlineverfahren und betriebliche Fachfreigabe.
Befundgrenzen: Formuliere einen Satz, der eine plausible Modellhypothese von einem nachgewiesenen Fehler unterscheidet. Lösung: „Die Daten sprechen für ein vertauschtes Mapping; bestätigt ist dies erst nach versionierter, unabhängiger Gegenprüfung.“

Lernnachweis

Erstelle ein Lernportfolio aus synthetischen Daten mit (a) beschrifteter Signalkette und markierter Simulationsgrenze, (b) Soll-Ist-Vergleich mit Zeitstempeln und Einheiten, (c) selbst gerechneter Analogskalierung, (d) einer Hypothesen- und Gegenprobenmatrix, (e) drei dokumentierten Offline-Regressionsfällen, (f) einem vollständigen Prüfbericht mit Sicherheitsvermerk und ausgewiesenen Nachweisgrenzen. Ein mögliches Bestehenskriterium ist ein begründeter Diagnoseschluss, korrekte Kernrechenwege, keine unzulässigen Eingriffe und mindestens 12/20 Punkten des didaktischen Bewertungsrasters. Die Entscheidung ist eine Lernempfehlung, keine betriebliche Bedienfreigabe oder amtliche Prüfung.

OER und Wikipedia

Quellenlage: IGH Automation: Turmdrehkrane ist die vom Lernauftrag benannte undatierte Primärquelle zum Anwendungskontext. Sie belegt keinen konkreten Sensorfehler oder die Hardwarekonfiguration unseres Lehrfalls. Für die fachlichen Grundlagen siehe ifm: induktive Sensoren, RealPars: Diskrete DC-Sensoren an SPS-Eingängen (englisch), MathWorks: Hardware-in-the-Loop (englisch) und NI: HIL-Prüfung (englisch). Das sind Zusatzressourcen, keine Herstellerfreigaben für Biberach.

Fachartikel zum Nachschlagen: Induktiver Sensor, Hardware in the Loop und Speicherprogrammierbare Steuerung. Bei Wikipedia ist die jeweilige Lizenz und Versionsgeschichte zu beachten.

Medien- und Rechteverzeichnis

Die nachfolgenden konkret recherchierten Wikimedia-Commons-Dateien sind illustrative Originalmedien, keine Aufnahmen einer hier beschriebenen IGH-Anlage. Lizenzpflichten (Namensnennung, Link, Share-Alike, gegebenenfalls Änderungskennzeichnung) gelten auch bei der Nachnutzung. Eingebettete fremde Videos werden nur über den Plattformplayer verlinkt, nicht als frei lizenzierte OER ausgegeben.

Eingesetzte Datei / Video	Nachweis / Werk	Urheber	Rechte- bzw. Lizenznachweis
File:Programmable logic controller.jpg	Commons	Bisgaard	CC BY-SA 3.0; zusätzlich GFDL
File:Inductive sensor scheme.svg	Commons	MatthiasDD	Public-Domain-Erklärung der Quelldatei
File:Proximity sensor.jpg	Commons	Joongbae Kim	CC BY-SA 3.0
File:Digital Signal Square Wave.svg	Commons	Aeroid / Grabert	CC BY-SA 4.0
File:All multimeters.jpg	Commons	Ecomponents	CC BY-SA 4.0
File:Triangular wave and square wave on oscilloscope screen.jpg	Commons	Xato; Beschnitt Pittigrilli	CC0 1.0
https://www.youtube.com/watch?v=8vbf9MZMOCY	Hardware in the Loop Testing	MathWorks / MATLAB	YouTube-Nutzungsbedingungen; kein OER-Lizenznachweis
https://www.youtube.com/watch?v=2pdvvqkguA4	RealPars – How to Wire Discrete DC Sensors to PLC, Part 2	RealPars	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine offene Lizenz behauptet

Eigene Darstellungen: Signalweg-Tabelle, Modellfehlermatrix, Diagnose-Entscheidungstabelle, Zeit- und Analogrechenwege, synthetischer Lehrdatensatz und Bewertungsraster wurden als didaktische Originalschemata für diesen Kurs erstellt. Sie bilden keine geheimen Abläufe oder realen Bedienhandlungen ab. Falls eine eingebundene Wikimedia-Datei auf MOOCwiki nicht sichtbar wird, ist ihr exakt belegtes Commons-Dateiblatt als funktionierende Quelle verlinkt; es wird keine vorhandene lokale Dateikopie behauptet.

Verknüpfte Lernbereiche

Sensorik und Aktorik

Prüf- und Automatisierungstechnik

Fehlersuche und Dokumentation

Berufliche Lernanschlüsse

Bildungsnetz: Die vier zuletzt genannten Titel sind redaktionelle Anschlussvorschläge; ihre Existenz als bestehende Wiki-Unterseiten oder betriebliche Ausbildungsmodule wird nicht behauptet. Die Reihenfolge und Zuordnung der Lerninhalte sind mit Ausbildungsbetrieb und Berufsschule abzustimmen.