Fachübungen 7 ETS – Steuerungen analysieren und anpassen – Fachrichtung Elektrotechnische Systeme (ETS) - Technischer Systemplaner

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Fachübungen 7 ETS – Steuerungen analysieren und anpassen – Fachrichtung Elektrotechnische Systeme (ETS) - Technischer Systemplaner

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Einleitung

Du lernst, verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS) mit Relais und Schützen zu lesen, ihre Funktion anhand von Stromlaufplänen zu erklären und sie als digitale Steuerungslogik zu modellieren. Im zweiten Ausbildungsjahr der Fachrichtung Elektrotechnische Systeme (ETS) verlangt das KMK-Lernfeld 7 insbesondere logische Verknüpfungen, Schaltalgebra, Anschluss- und Verdrahtungspläne sowie die rechnergestützte Dokumentation. Der KMK-Zeitrichtwert beträgt 60 Unterrichtsstunden. Der Beruf Technischer Systemplaner dauert nach Ausbildungsordnung 42 Monate; die Verordnung trat am 1. August 2011 in Kraft und wurde 2014 geändert. Die Abschlussprüfung ist in der Fachrichtung ETS in zwei Teile gegliedert. Dieser Kurs ist eine eigene Fachübung, keine Originalprüfung.

Dein Ziel: Du erstellst aus einer simulierten Kundenanforderung eine Signalliste, eine Wahrheitstabelle, einen logischen Funktionsplan, eine beispielhafte Komponentenauswahl und ein nachvollziehbares Prüfprotokoll. Alle Namen, Werte und Fälle sind synthetisch. Zeichnungen und Simulationen ersetzen keine Fachplanung mit verbindlicher Normprüfung und keine Inbetriebnahme. Elektrische, maschinelle oder sicherheitsbezogene Arbeiten an realen Anlagen erfolgen nur durch befähigte Fachkräfte nach betrieblicher Freigabe und geltenden Schutzregeln. Eine Standard-SPS ist kein Ersatz für eine sicherheitsgerichtete Steuerung.

Berufsportal: Ausbildung – Technischer Systemplaner · Berufe · BIBB-Berufsprofil ETS.

Steuerungsaufträge und technische Unterlagen verstehen

Von der Anforderung zur Funktionsbeschreibung

Eine Steuerung bildet Eingänge nach festgelegten Regeln auf Ausgänge ab. Bei einer VPS entsteht die Funktion durch die Verdrahtung elektromechanischer Betriebsmittel; bei einer SPS durch Software und Ein-/Ausgangsbaugruppen. Die Planung beginnt nicht mit einem Bauteilkatalog, sondern mit einem präzisen Sollverhalten: Welche Zustände sind zulässig, wie wird gestartet und beendet, was passiert bei Signalverlust und wie wird das geprüft? Unterscheide Sensor oder Taster (Eingang), Logik (Verarbeitung) und Aktor beziehungsweise Meldeleuchte (Ausgang).

Planungsdokument	Aufgabe	Leitfrage
Funktionsbeschreibung	Sollverhalten und Grenzen in Worten	Welche Bedingungen setzen oder löschen den Ausgang?
Signalliste	eindeutige Namen, Signalrichtung, Pegel und Funktion	Bedeutet logische Eins eine erteilte Freigabe?
Stromlaufplan	funktionale Strompfade und Kontakte	Welcher Kontakt gehört zu welcher Spule?
Anschluss- und Verdrahtungsplan	zugeordnete Klemmen und Verbindungen	Wo endet welche Verbindung im Dokument?
Prüfprotokoll	Testschritte mit Soll- und Istwerten	Ist jede Zustandsänderung nachvollziehbar?

Typische Fehler: Ein Betriebszustand wird nicht definiert; die Signalpolarität bleibt unklar; im Stromlaufplan wird eine Anschlussnummer mit einer SPS-Adresse verwechselt; ein fehlendes Signal wird ungeprüft als logisch null gedeutet. Die Bedeutung eines Kontakts ist immer im Kontext von Ruhezustand, Betätigung und Dokumentation zu lesen.

Systemplanerische Sorgfalt und Nachvollziehbarkeit

Nutze konsistente Betriebsmittelkennzeichen wie -K1 für ein Relais beziehungsweise Schütz und -S1 für einen Taster als schematische Beispiele; Kennzeichnung und Anschlussbelegung sind nach den aktuellen Projektvorgaben, Betriebsmitteldaten und einschlägigen Normen zu prüfen. Versioniere Entwürfe mit Datum, Bearbeitungsstand und Änderungsgrund. Dokumentiere auch offene Annahmen. Plane nicht nur die gewünschte Funktion, sondern die Fälle Stopp, Freigabe fehlt, Spannungswiederkehr und widersprüchliche Eingangssignale. Die Bewertung dieser Fälle bleibt zunächst eine Simulation.

Bild: Beispielhafte Relais-Anschlussdarstellung, nicht als allgemeingültiger Installationsplan verwenden; Atm2770, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Relais, Schütze und Selbsthaltung analysieren

Wirkweise und Kontaktspiegel

Ein Relais schaltet Kontakte durch ein elektrisch angesteuertes Betätigungssystem. Ein Schütz ist für entsprechende Schaltaufgaben, häufig auch höhere Lasten, ausgelegt. In Darstellungen sind A1/A2 verbreitete Anschlussbezeichnungen einer Spule, 13/14 häufig ein Schließer- und 21/22 ein Öffner-Hilfskontaktpaar. Das sind typische Konventionen, keine Freigabe für die Verdrahtung eines konkreten Geräts: Datenblatt und Anschlussbild sind maßgeblich. Der Kontaktspiegel zeigt die einem Betriebsmittel zugeordneten Kontakte und erleichtert das Auffinden der Querverweise.

Element	Verhalten im unbetätigten Zustand	Planerische Funktion
Schließer (NO)	Kontakt offen	schließt bei Betätigung
Öffner (NC)	Kontakt geschlossen	öffnet bei Betätigung
Spule -K1	nicht erregt	betätigt zugeordnete Kontakte
Hilfskontakt	folgt dem zugehörigen Betriebsmittel	Rückmeldung oder Haltepfad im Sollmodell

Bild: Relaisprinzip in zwei Zuständen; Manusvelox, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Selbsthaltung und Stoppfunktion

Eine Selbsthaltung legt einen Schließer-Hilfskontakt parallel zu einem impulsgebenden Starttaster. Ist die Halteschleife aktiv, bleibt die Spule nach Loslassen von Start erregt, solange die übrigen Bedingungen erfüllt sind. In einem rein funktionalen Modell kann gelten: nächste Ausgabe = Freigabe UND Stopp_OK UND (Startimpuls ODER bisherige Ausgabe). Das Modell muss einen definierten Anfangszustand und einen klaren Rücksetzfall haben. Ein Öffner im Steuerkreis kann eine betriebliche Stoppfunktion beschreiben, ist damit aber noch kein normativ bewerteter Not-Halt.

Bild: Prinzip der Selbsthaltung; Wendelin, CC BY-SA 2.5, Wikimedia Commons.

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Fachvideo: Hager Deutschland, „Schaltgeräte: Überblick Schütze & Relais Teil 2 – mit Selbsthaltung“ (2020), Schalt- und Funktionsplan. Externes urheberrechtlich geschütztes Video, Verweis/Einbettung, keine offene Nachnutzungslizenz behauptet.

Fehlerbeispiel: Zeichnet jemand den Hilfskontakt in Serie statt parallel zum Startkontakt, entsteht keine Selbsthaltung. Liegt eine Freigabe nicht im wirksamen Pfad, kann die Zustandslogik von der Spezifikation abweichen. Teste deshalb im Schaltplan und in der Simulation sowohl einen kurzen Startimpuls als auch das nachfolgende Loslassen.

Digitale Logik und Schaltalgebra anwenden

Logische Grundverknüpfungen

Die Boolesche Algebra arbeitet für eine einfache Zweizustandslogik mit 0 und 1. UND liefert 1 nur, wenn alle verlangten Bedingungen 1 sind; ODER liefert 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist; NICHT kehrt einen logischen Wert um. Eine Reihenschaltung idealisierter Schließerkontakte entspricht funktional einem UND, die Parallelschaltung einem ODER. Physikalische Kontaktzustände und SPS-Eingangssignale sind jedoch nur nach eindeutig definierter Zuordnung gleichzusetzen.

A	B	A UND B	A ODER B	NICHT A
0	0	0	0	1
0	1	0	1	1
1	0	0	1	0
1	1	1	1	0

Bild: Logische Grundgatter, 1840369sumanasainath, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Bild: Beispiel eines Gatter-Netzwerks, 1840369sumanasainath, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

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Fachvideo: Patrick Boekhoven, „Einführung in die Digitaltechnik: Die Grundlagen der Logikgatter einfach erklärt!“ (2024). Externes YouTube-Video, nur verlinkt/eingebettet; keine OER-Lizenz unterstellt.

Schaltalgebra und Vereinfachung

Schreibe A · B für UND, A + B für ODER und ¬A für NICHT. Beispiele: A · 1 = A, A + 0 = A, A + A = A, A · (B + C) = (A · B) + (A · C). Nach de Morgan gilt ¬(A · B) = ¬A + ¬B und ¬(A + B) = ¬A · ¬B. Diese Regeln helfen, eine Anforderung in einem Funktionsplan übersichtlich zu vereinfachen. Eine algebraisch korrekte Schaltung ist erst dann projekttauglich, wenn die Signalpolaritäten und die geforderten Zustandswechsel stimmen.

Rechenweg: Aus Y = A·B + A·¬B folgt Y = A·(B + ¬B) = A·1 = A. Eine vollständige Wahrheitstabelle bestätigt dies in allen vier Kombinationen. Typischer Fehler: Beim Negieren von (A·B) nur einen Eingang negieren; die korrekte Umformung wechselt auch den Operator UND zu ODER.

Kombination	Y = A·B + A·¬B	Vereinfachung Y = A
A=0, B=0	0	0
A=0, B=1	0	0
A=1, B=0	1	1
A=1, B=1	1	1

Eine Steuerung digital abbilden und prüfen

Von der VPS zur SPS-Struktur

Die SPS nutzt Eingangsmodule, Verarbeitungslogik und Ausgangsmodule. Im üblichen zyklischen Modell werden Eingangszustände eingelesen, Programmlogik ausgewertet und Ausgänge aktualisiert. Der Funktionsplan (FUP) stellt logische Bausteine dar; ein Kontaktplan (KOP) nutzt an Stromlaufpläne angelehnte Kontakt- und Spulensymbole. Eine Zuordnungstabelle verbindet Prozesssignal, logische Bedeutung und programmierte Adresse. Die Adressen dieses Kurses sind nur fiktive Beispiele und nicht an ein bestimmtes Produkt gebunden.

Bild: Grober SPS-Blockaufbau, ProVision, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Bild: Kontaktplan-Beispiel mit Kontakten und Spulen, Mithilrkadam, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Methodisches Vorgehen und Fehlerdiagnose

1. Analysieren: Bestandsunterlagen, Sollbeschreibung, Signalarten und Betriebsfälle vergleichen.
2. Abstrahieren: Ein- und Ausgänge, logische Zustände und erforderliche Speicherung definieren.
3. Entwerfen: Wahrheitstabelle, Blockschaltbild und Signalzuordnung als versionierte Dokumente erstellen.
4. Simulieren: Normalfälle, Stopp, fehlende Freigabe, Dauersignal, Neustart und Fehlerhypothesen testen.
5. Bewerten: Abweichungen klassifizieren, Verbesserung dokumentieren und offene Sicherheitsfragen an die zuständige Fachkraft geben.

Beobachtung im digitalen Modell	Mögliche Ursache	Sichere Diagnose an Dokumentation oder Simulation
Start ohne Wirkung	Stopp_OK=0 oder Freigabe=0	Signalliste und simulierte Eingänge vergleichen
Ausgabe fällt nach Start ab	Haltepfad fehlt	Rückführung des gespeicherten Zustands logisch verfolgen
Ausgabe erscheint beim Zurückkehren der Freigabe	Startpegel statt Startflanke ausgewertet	Übergangsfall mit gehaltenem Start prüfen
Statusanzeige stimmt nicht	Signaladresse falsch zugeordnet	Zuordnungstabelle gegen Planstand prüfen

Wichtig: Diagnose im Kurs erfolgt nur am Papiermodell oder in einer spannungsfreien, autorisierten digitalen Simulation. Keine Messung, Umverdrahtung, Überbrückung von Schutzfunktionen oder Programmübertragung an eine reale Maschine ohne qualifizierte Anleitung. Gefährdungsbeurteilung, geeignete Sicherheitsfunktionen, Validierung und Inbetriebnahme sind getrennte Fachaufgaben.

Modellfall: Relaislogik einer fiktiven Prüfstandanzeige digitalisieren

Kundenauftrag und gegebenes Sollverhalten

Ein Planungsbüro erhält den synthetischen Auftrag, die betriebliche Ein-/Ausschaltlogik einer 24-V-Prüfstandanzeige vom Relaisplan in ein SPS-Funktionsmodell zu übertragen. Der Ausgang Q0.0 steuert nur ein simuliertes Symbol für eine Meldeleuchte; es gibt weder ein reales Antriebssystem noch eine Maschinenfreigabe. Das Signal F bedeutet „prozessuale Freigabe erteilt“, R bedeutet „betriebliche Stoppbedingung erfüllt“, S ist ein Starttaster. Die Anzeige soll nach einer neuen steigenden Startflanke bei F=1 und R=1 eingeschaltet bleiben und bei F=0 oder R=0 ausschalten. Nach Rückkehr von F oder R erfolgt kein automatischer Wiederanlauf; ein neuer Startimpuls ist nötig. Diese Prozessanforderungen sind ausdrücklich keine Sicherheitsfunktion.

Kennzeichen	Fiktive SPS-Adresse	Logische Bedeutung bei 1	Prüfhinweis
-S1 Start	I0.0	Start gedrückt	steigende Flanke erfassen
-S0 Stopp_OK	I0.1	betriebliche Stoppbedingung erfüllt	0 setzt Speicher zurück
-B1 Freigabe	I0.2	Prozessfreigabe liegt vor	0 setzt Speicher zurück
-K1 Anzeige	Q0.0	simulierte Anzeige aktiv	keine reale Last

Musterlösung: Logik, Wahrheitstabelle und Flanke

Definiere P = 1 genau im Auswerteschritt des Übergangs S_alt=0 zu S_neu=1, ansonsten P=0. Definiere einen internen Speicher M, initial 0. Der nachvollziehbare Zustandsschritt lautet M_neu = F · R · (P + M_alt); der simulierte Ausgang Q = M_neu. Beim Wegfall von F oder R wird M_neu=0. Wird S während einer fehlenden Freigabe gedrückt und gehalten, entsteht beim späteren Eintreten von F keine neue Flanke, folglich startet die Anzeige nicht. Ein Neustart der Steuerung setzt M im Unterrichtsmodell ausdrücklich auf 0; für reale Anlagen wären Wiederanlaufkonzept und Hardware separat zu bewerten.

F	R	P	M_alt	M_neu	Erklärung
1	1	0	0	0	Bereitschaft ohne Start
1	1	1	0	1	Neuer Startimpuls
1	1	0	1	1	Gespeicherte Einschaltung
1	0	0	1	0	Betrieblicher Stopp
0	1	0	1	0	Freigabe entfällt
1	1	0	0	0	Rückkehr ohne neuen Start

Funktionsschema, rein logisch: S → Flankenerkennung P; (P ODER M_alt) → UND mit F und R → M_neu → simulierte Anzeige Q. Die Speicher-Rückführung muss den vorherigen Zustand verwenden; ohne definierten Zustand und Abtastzeit wäre eine algebraische Gleichung allein kein vollständiges Ablaufmodell.

Musterlösung: Fachrechnen und Komponentenwahl

Für eine fiktive, nicht zu beschaffende Systemskizze gelten folgende didaktisch erfundene Leistungsdaten einer 24-V-Gleichspannungsversorgung. Die reale Auswahl muss später anhand der Herstellerangaben, Einschaltströme, Umgebung, Schutzkonzept und gültigen Vorschriften erfolgen.

Simulierte Komponente	Angenommene Leistung
SPS-Grundmodul	8 W
Eingangssensorik zusammen	2 W
Ausgangsbaugruppe	1 W
Symbolische Meldeleuchtenlast	3 W
Summe	14 W

Rechenweg: P_sum = 8 W + 2 W + 1 W + 3 W = 14 W. Bei einer nur für die Übung festgelegten Planungsreserve von 25 % gilt P_plan = 14 W · 1,25 = 17,5 W. Der rechnerische Mittelwert bei U = 24 V ist I_plan = P_plan / U = 17,5 W / 24 V = 0,729 A. In der fiktiven Auswahlmatrix wäre eine für die Anwendung geeignete Quelle mit mindestens 24 V / 1 A rechnerisch ausreichend; daraus folgt keine Freigabe, tatsächliche Komponenten anzuschließen. Die Reserve ist ein Übungsparameter, keine normative Pauschalvorgabe.

Musterlösung: Simulierter Prüfbericht und Fehlerbehebung

Test	Eingangsfolge	Soll Q	Simuliertes Ist Q	Ergebnis
T1 Bereitschaft	F=1, R=1, S=0, M=0	0	0	bestanden
T2 Start und Loslassen	F=1, R=1, S:0→1→0	1	1	bestanden
T3 Betrieblicher Stopp	nach T2 R:1→0	0	0	bestanden
T4 Freigabe fällt weg	nach T2 F:1→0	0	0	bestanden
T5 Kein Wiederanlauf	nach T4 F:0→1, S bleibt 0	0	0	bestanden
T6 Start bleibt gedrückt	S=1 bei F=0, danach F=1 ohne neue S-Flanke	0	0	bestanden

Diagnosevariante: Eine fehlerhafte Programmversion wertet S als Dauerpegel und nicht als positive Flanke. Bei T6 kann sie unerwartet einschalten. Korrektur im Modell: Flankenerkennung mit gespeichertem Vorwert, Reset bei F=0 oder R=0, anschließend T1–T6 erneut simulieren. Der Vorwert der Flankenerkennung wird unabhängig vom Freigabesignal aktualisiert. Die überarbeitete Software wird ausschließlich im Modell geprüft.

Musterarbeitsprodukte: vollständige Signalliste mit vier Zuordnungen, Funktionsgleichung und Blockschaltbild, Zustands-/Testtabelle mit sechs Fällen, Rechenblatt mit Einheiten, Versionsvermerk „Entwurf 1 – Simulation“, kurze Abweichungs- und Änderungsnotiz. Für eine fachliche Bewertung ist ein verständlicher Plan mit eindeutigem Signalbezug wichtiger als eine bloß optisch ansprechende Zeichnung.

Bewertungsraster (100 Punkte):

Kriterium	Punkte	Vollständig erfüllt, wenn ...
Anforderung und Randfälle	15	Start, Stopp, Freigabe und Neustart korrekt abgegrenzt sind
Signalliste und Schaltunterlagen	20	Adressen, Bedeutungen, Signalrichtungen und Version konsistent sind
Logik und Zustandsfolge	25	Gleichung, Flanke und Speicher samt Rücksetzen nachvollziehbar sind
Rechnung und Auswahlbegründung	15	14 W, 17,5 W und 0,729 A mit Einheiten und Grenzen richtig sind
Diagnose und Testabdeckung	15	T1–T6 dokumentiert und Fehlerursache begründet sind
Sicherheit und Dokumentationsgrenzen	10	Modellcharakter, fehlende Maschinenfreigabe und Fachzuständigkeit klar benannt sind
Gesamt	100	Transparentes Kursraster, keine amtliche Prüfungsbewertung

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz: Steuerungen verstehen

Was unterscheidet eine verbindungsprogrammierte Steuerung im Grundprinzip von einer SPS? (Bei der VPS legt die Verdrahtung die Funktion fest) (!Bei der VPS werden alle Funktionen ausschließlich per Internet programmiert) (!Eine VPS darf keine Relais enthalten) (!Eine SPS benötigt grundsätzlich keinerlei Eingänge)

Rückmeldung: Bei der VPS entsteht die Logik durch Kontakt- und Leitungsverbindungen; bei der SPS überwiegend durch das Programm.

Welches Dokument beschreibt die logische Bedeutung eines Eingangssignals am eindeutigsten? (Eine Signalliste mit Pegeldefinition) (!Eine reine Kostenübersicht) (!Ein Lageplan ohne Steuerungsangaben) (!Eine Materialliste ohne Signalnamen)

Rückmeldung: Die Signalliste verknüpft den Prozesszustand mit der dokumentierten Signalpolarität.

Welche Funktion hat ein Schließer im unbetätigten Zustand? (Er ist offen) (!Er ist immer leitend) (!Er speichert automatisch den letzten Zustand) (!Er liefert stets das Signal eins)

Rückmeldung: Ein Schließer schließt bei Betätigung; logische Eingangswerte müssen gesondert zugeordnet werden.

Warum liegt ein Haltehilfskontakt im einfachen Selbsthaltemodell parallel zum Starttaster? (Damit die Spule nach Loslassen des Starttasters angesteuert bleibt) (!Damit die Spule ohne Versorgung schalten kann) (!Damit aus einem Öffner ein Schutzleiter wird) (!Damit ein Stopp niemals wirksam ist)

Rückmeldung: Der geschlossene Hilfskontakt überbrückt den zurückgefallenen Starttaster, solange die übrigen Bedingungen gelten.

Was ergibt A UND B für A gleich eins und B gleich null? (Null) (!Eins) (!Immer einen undefinierten Wert) (!Eine Speicherflanke)

Rückmeldung: Beim UND müssen beide Bedingungen wahr sein; eine Null reicht für das Ergebnis Null.

Welche Umformung entspricht dem Gesetz von de Morgan für NICHT von A UND B? (NICHT A ODER NICHT B) (!NICHT A UND B) (!A ODER B) (!A UND NICHT B)

Rückmeldung: Beim Negieren der gesamten UND-Verknüpfung werden beide Eingänge negiert und UND wird zu ODER.

Welche Information gehört in eine dokumentierte SPS-Signalzuordnung? (Prozesssignal sowie Adresse und logische Bedeutung) (!Nur der Gerätepreis) (!Nur die Dateigröße des Programms) (!Nur das Fertigungsdatum der Anlage)

Rückmeldung: Ohne durchgängige Zuordnung sind Planung, Simulation und Fehleranalyse nicht reproduzierbar.

Warum ist im Modellfall eine positive Startflanke statt eines dauerhaften Startpegels sinnvoll? (Weil eine neue Betätigung für den Start gefordert ist) (!Weil damit alle Schutzfunktionen automatisch zertifiziert sind) (!Weil die SPS dann keine Eingänge mehr benötigt) (!Weil jeder gehaltene Taster stets einen Reset auslöst)

Rückmeldung: Ein anstehender Pegel allein darf bei Rückkehr der Freigabe keinen unbeabsichtigten Modellneustart auslösen.

Wie hoch ist die berechnete Gesamtleistung aus acht Watt plus zwei Watt plus einem Watt plus drei Watt? (Vierzehn Watt) (!Elf Watt) (!Siebzehn Watt) (!Vierundzwanzig Watt)

Rückmeldung: Addiere zunächst die vier fiktiven Teilleistungen und erst danach die Reserve.

Was folgt aus einem bestandenen Simulationstest einer Steuerungslogik? (Die untersuchten Modellfälle stimmen mit dem festgelegten Soll überein) (!Die reale Maschine darf damit ohne weitere Prüfungen in Betrieb gehen) (!Eine Sicherheitsfunktion ist dadurch normativ validiert) (!Die Bauteile sind damit automatisch richtig verdrahtet)

Rückmeldung: Die Simulation prüft einen definierten Ausschnitt, ersetzt aber weder Schutzbewertung noch reale Prüfung.

Memory: Fachbegriffe und Bedeutung

Kontaktspiegel	Übersicht zugeordneten Kontakte eines Betriebsmittels
Schließer	Kontakt, der bei Betätigung schließt
Öffner	Kontakt, der bei Betätigung öffnet
Selbsthaltung	Halten einer Ansteuerung über einen eigenen Kontakt
Wahrheitstabelle	Auflistung logischer Ein- und Ausgangskombinationen
Flankenerkennung	Auswertung eines Signalwechsels zwischen zwei Zuständen

Drag-and-drop: Dokument und Zweck zuordnen

Ordne den Fachbegriff zu	Passende Erklärung
Funktionsbeschreibung	legt gefordertes Sollverhalten in Worten fest
Signalliste	hält Adresse und Bedeutung jedes Signals fest
Stromlaufplan	zeigt funktional zusammenhängende Strompfade
Prüfprotokoll	vergleicht dokumentierte Soll- und Istzustände
Komponentenauswahl	begründet Bauteile anhand von Anforderungen und Daten

Kreuzworträtsel: Logik und Steuerung

Selbsthaltung	Wie heißt die Haltefunktion über einen eigenen Hilfskontakt?
Schütz	Welches elektromechanische Schaltgerät schaltet häufig größere Lasten?
Öffner	Wie heißt ein Kontakt, der bei Betätigung öffnet?
Wahrheitstabelle	Wie heißt die Darstellung aller logischen Eingangskombinationen?
Freigabe	Welche Bedingung erlaubt im Modell den vorgesehenen Betriebsablauf?
Flanke	Wie heißt der Übergang eines digitalen Eingangszustands?

LearningApps: zusätzliche Übungen suchen

Nutze die themenbezogene Suche; externe Anwendungen sind keine amtlichen Ausbildungs- oder Prüfungsaufgaben. Prüfe Inhalte und Nutzungsrechte jeder dort gefundenen Übung.

Lückentext: Fachwissen verknüpfen

Ergänze die passenden Fachbegriffe.

Bei einer verbindungsprogrammierten Steuerung legt die die Funktion fest.

Ein elektromechanisches Schaltgerät für zahlreiche Steueraufgaben ist das .

Ein bei Betätigung öffnender Kontakt heißt .

Die Parallelschaltung idealisierter Schließer bildet logisch ein .

Eine Reihenschaltung idealisierter Schließer entspricht einem .

Die tabellarische Zuordnung aller binären Eingangsfälle heißt .

Das Erkennen eines Übergangs von null zu eins heißt positive .

Eine SPS verarbeitet Eingangsinformationen nach einem .

Das Ergebnis einer Simulation wird im festgehalten.

Die Auswahl realer Baugruppen verlangt geprüfte Herstellerangaben und ein .

Offene Aufgaben

Erstelle schriftliche oder digitale Musterarbeitsprodukte am Schreibtisch beziehungsweise in einer freigegebenen Simulation. Gib Annahmen, Lösungswege, Einheiten und mindestens ein Prüfkriterium an. Alle folgenden zwölf Aufgaben sind vom vorliegenden Unterrichtsmodell abgeleitet.

Leicht

1. Relaisfunktion beschreiben: Erkläre in sechs Sätzen Spule, Schließer, Öffner und Hilfskontakt. Produkt: beschriftete Zeichnung; Kriterium: Ruhe- und Betätigungszustände stimmen.
2. Planarten unterscheiden: Ordne fünf Beispielen Funktionsbeschreibung, Stromlaufplan, Anschlussplan, Signalliste und Prüfprotokoll zu. Produkt: Tabelle; Kriterium: jedes Dokument hat einen eigenen Zweck.
3. Wahrheitstabelle ergänzen: Ermittle alle vier Ergebnisse für A UND B und A ODER B. Produkt: Tabelle mit vier Zeilen; Kriterium: beide Operatoren korrekt.
4. Kennzeichen erklären: Interpretiere die beispielhaften Bezeichnungen A1/A2, 13/14, 21/22 unter Verweis auf die Datenblattprüfung. Produkt: Kurzglossar; Kriterium: keine universelle Anschlussfreigabe behauptet.

Standard

1. Haltepfad prüfen: Beschreibe die Zustandsfolge für Start drücken, Start loslassen und Stopp auslösen. Produkt: Ablaufdiagramm; Kriterium: Speicherwirkung und Reset verständlich.
2. Schaltalgebra belegen: Vereinfache A·B + A·¬B und prüfe beide Formen mit einer Wahrheitstabelle. Produkt: Rechenblatt; Kriterium: Y=A in vier Fällen.
3. Signale übertragen: Erstelle für den Modellfall einen FUP-Entwurf und die vollständige Signalliste. Produkt: Plan mit Versionsstand; Kriterium: F, R, S und Q eindeutig.
4. Leistungsbedarf berechnen: Berechne aus den fiktiven Leistungen 8 W, 2 W, 1 W, 3 W und 25 Prozent Reserve den Planungsstrom bei 24 V. Produkt: Tabellenkalkulation; Kriterium: 14 W, 17,5 W, rund 0,729 A.

Schwer

1. Flankenlogik vergleichen: Vergleiche einen dauerhaften Startpegel mit einer positiven Startflanke bei später zurückkehrender Freigabe. Produkt: zwei Zeitdiagramme; Kriterium: unerwünschter Neustart nur im fehlerhaften Modell.
2. Diagnosematrix entwerfen: Formuliere für sechs symptomatische Zustände jeweils Ursache, dokumentierbare Prüfung und Korrekturhypothese. Produkt: Fehlermatrix; Kriterium: keine Arbeiten an realer Anlage.
3. Zustandsmodell erweitern: Ergänze einen fiktiven Quittiertaster, der nach einem betrieblichen Fehler einen neuen Start nur nach Quittierung zulässt. Produkt: Zustandstabelle und Funktionsskizze; Kriterium: definierter Anfangszustand, kein unbeabsichtigter Wiederanlauf.
4. Kundenübergabe simulieren: Erstelle ein digitales Planungspaket mit Funktionsbeschreibung, Versionierung, Materialannahmen, Testnachweisen und Einschränkungen. Produkt: PDF-Mappe; Kriterium: nachvollziehbare Änderungen und klare Abgrenzung zur realen Inbetriebnahme.

Lernkontrolle

Die folgenden Aufgaben dienen der zusätzlichen fachlichen Anwendung; sie sind keine weiteren offenen Aufgaben der drei Niveaustufen.

1. Analyse eines Kontaktspiegels: Begründe, welche Angaben nötig sind, um mehrere Kontakte sicher einer Spule zuzuordnen; Musterkriterium: eindeutiges Kennzeichen und Querverweise.
2. Logikprüfung: Bestimme Y = (A + B)·¬C für A=1, B=0, C=1 und überprüfe dein Ergebnis; Musterergebnis: Y=0.
3. Algebraischer Transfer: Weise die Gleichwertigkeit von ¬(A+B) und ¬A·¬B nach; Musterkriterium: vollständige Tabelle oder korrekte de-Morgan-Ableitung.
4. Fehlerfall auswerten: Erkläre, weshalb ein dauerhaft gedrückter Starttaster bei Wegfall und Wiederkehr einer Freigabe problematisch sein kann; Musterkriterium: Pegel und Flanke unterscheiden.
5. Fachrechnen überprüfen: Berechne bei einer angenommenen Modellleistung von 18 W und 24 V den Strom ohne zusätzliche Reserve; Musterergebnis: I=0,75 A.
6. Dokumentationsprüfung: Beurteile eine fiktive Signalliste ohne Angaben zu 0- und 1-Zuständen; Musterkriterium: Mehrdeutigkeit benennen und fehlende Spalten ergänzen.
7. Prüfstrategie: Ordne die Modelltests Start, Stopp, Freigabeverlust, Wiederanlauf und Dauerstart einer nachvollziehbaren Reihenfolge zu und begründe Abhängigkeiten; Musterkriterium: Reset und Zustand vor jedem Test definiert.

Lernnachweis

Du weist dein Können durch eine digitale Projektmappe nach: (1) fachlich korrekte Erläuterung von VPS, Relais, Schütz und SPS, (2) lesbare Signal- und Dokumentenübersicht, (3) konsistente Schaltalgebra mit vollständiger Wahrheitstabelle, (4) Funktionsskizze der speichernden Logik und Erklärung der positiven Startflanke, (5) Rechenblatt mit Leistung, Reserve und Strom, (6) sechs simulierte Soll-Ist-Prüffälle mit begründeter Fehlerdiagnose, (7) Änderungs- und Quellenverzeichnis. Orientiere dich für die Rückmeldung am 100-Punkte-Raster im Modellfall. Mindestkriterium der Lernzielerreichung ist nicht allein die Punktezahl, sondern auch, dass keine unzulässige Freigabe einer realen Maschine aus einer Simulation abgeleitet wird. Ein Lernpartner kontrolliert die Lesbarkeit, danach begründest du deine Korrekturen.

OER und Wikipedia

Amtliche Quellen, Stand bei Erstellung 28.10.2026: KMK-Rahmenlehrplan vom 27.05.2011, Fachrichtung ETS, Lernfeld 7, S. 36; BIBB-Berufsprofil ETS mit Rechtsgrundlagen; konsolidierte Ausbildungsordnung und Prüfungsvorschriften, §§ 24–27 ETS und § 29. Beachte: Das vom Auftrag mitgegebene BIBB-Kürzel 270810 betrifft die andere Fachrichtung VAT; für diesen Kurs ist das überprüfte ETS-Profil 270110 einschlägig. Rechtliche Änderungen und die aktuelle Umsetzung bei zuständigen Stellen sind vor Prüfungsplanung erneut zu prüfen; bewusst keine ungeprüften Prüfungszeiten oder -gewichtungen in dieser Übung.

Weiterführender offener Artikel: Speicherprogrammierbare Steuerung (deutschsprachige Wikipedia); Wikipedia-Textlizenzen und Einzelbildlizenzen siehe dort.

Bildquellen und konkrete Nutzungsrechte (Bilddateien können auf einer Wiki-Installation nur dann direkt erscheinen, wenn die entsprechende Datei eingebunden werden kann; die Originaldateiseiten bleiben als verlässliche Alternativen verlinkt):

Videos und Rechte: Hager Deutschland, Selbsthaltung, 2020 und Patrick Boekhoven, Logikgatter, 2024 wurden als fachlich zugehörige öffentliche Videoeinträge geprüft. Die Videos werden nur über YouTube eingebettet; sie sind nicht automatisch OER, Urheberrechte verbleiben bei den Rechteinhabern. Externe Videos können ihren Verfügbarkeitsstatus ändern. Für eigene Bearbeitungen der CC-BY-SA-Bilder sind Namensnennung, Lizenzhinweis, Änderungskennzeichnung und Weitergabe unter kompatibler Lizenz zu beachten.

Verknüpfte Lernbereiche

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Der Kurs verbindet Mathematik (Wahrheitstabellen und Leistungsrechnung), Informatik (Logik, Zustände und Flankenerkennung), Elektrotechnik (Kontaktplan und Komponenten) und Technische Kommunikation (CAD-nahe Unterlagen und Versionsführung). Zum Weiterlernen eignen sich die Portalsuche nach Fachübungen ETS, die Berufsübersicht Berufe und die thematischen Links oben; nicht nachgewiesene Kursseiten werden nicht als bereits veröffentlicht ausgegeben.

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