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Sicherheitsfunktionen von Betriebsfunktionen unterscheiden - Elektrische Schnittstellen mobiler Maschinen - Ausbildung

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Einleitung

Zielgruppe: Auszubildende zum Elektroniker bzw. zur Elektronikerin für Betriebstechnik im dritten Ausbildungsjahr. Du lernst, Betriebsbefehle von sicherheitsbezogenen Funktionen zu unterscheiden, Energie- und Signalpfade im Plan zu markieren, einen vollständig erfundenen Maschinenfall logisch zu prüfen und Ergebnisse mit Einheiten und Testnachweisen zu begründen.

Wichtige Grenze: Der gesamte Fall „Lernmobil LM-24“ ist ein rein digitales Modell ohne echte Maschine, Fahrzeugbewegung, Kranlast, hydraulische oder pneumatische Energie. Die dargestellten Not-Halt-Bausteine sind keine reale Sicherheitssteuerung. Weder die Simulationswerte noch ein Quiz belegen die funktionale Sicherheit einer Maschine. Reale elektrische Arbeiten, Messungen, Prüfungen und Eingriffe erfordern qualifizierte Aufsicht, betriebliche Vorgaben und geeignete Befähigung; dieser Kurs ersetzt keine davon.

Dein Auftrag: Eine fiktive Entwicklungsgruppe verwechselt die normale Taste „Stopp“ mit einer Schutzfunktion. Untersuche, warum das gefährlich sein kann, auch wenn in einem ungestörten Fall beide denselben Leuchtanzeiger abschalten. Arbeite mit Stromkreis, Steuerungstechnik, Relais, Nothaltschalter und Fehlersuche.

Symbol als Einstieg: Not-Halt ist eine Handlung für Gefahrensituationen, nicht der übliche Zyklus-Stopp. Quelle: Wikimedia Commons, Team445, CC0 1.0.

Betriebs- und Sicherheitsfunktionen klar abgrenzen

Gleiche beobachtete Wirkung, unterschiedliche Aufgabe

Eine Betriebsfunktion dient dem gewünschten Ablauf: Starten, normales Stoppen, Geschwindigkeit wählen, Arbeitslicht einschalten oder eine Betriebsart auswählen. Eine Sicherheitsfunktion reduziert ein erkanntes Risiko, indem sie in festgelegten Bedingungen einen sicheren Zustand herbeiführt oder aufrechterhält. Ob eine konkrete Funktion sicherheitsbezogen sein muss, ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung, nicht allein aus einem Tasternamen.

Beispiel: Das digitale Lernmobil hat eine Ausgabeleuchte L1. Ein normaler Stoppbefehl nimmt dem logischen Ausgang den Betriebswunsch weg. Ein modellhafter Not-Halt-Eingang fordert unabhängig vom Betriebswunsch einen gesperrten Ausgang an. Dass die Leuchte in beiden Fällen dunkel ist, macht den normalen Stopp nicht zu einer nachgewiesenen Sicherheitsfunktion.

Merkmal	Betriebsfunktion	Modell einer Sicherheitsfunktion
Zweck	Komfort und gewünschter Arbeitsablauf	Risikominderung bei Gefahr oder Fehler
Auslösung	Start-, Stopp- oder Moduswunsch	Auslösung einer Schutzbedingung bzw. erkannter Fehler
Fehlerbetrachtung	Funktionsausfall stört den Prozess	Gefährliche Fehler müssen gesondert berücksichtigt werden
Rückkehr	Bedienlogik entscheidet über Fortsetzung	Ursachen beseitigen, ggf. quittieren und getrennt neu starten
Nachweis	Funktionsanforderungen und Betriebsprüfung	Zusätzlich risikobezogene Sicherheitsbewertung und Validierung durch Berechtigte

Not-Halt, Not-Aus und Stopp auseinanderhalten

Not-Halt richtet sich gegen gefährliche Bewegungen oder Prozesse; Not-Aus dient der Abwehr elektrischer Gefahren durch Abschalten elektrischer Energie. Die Begriffe sind nicht austauschbar. Ein Not-Halt erfordert nicht zwangsläufig das Abschalten sämtlicher Hilfsenergie; welche Energiepfade gefahrlos erhalten bleiben können, ist fachlich zu bestimmen. Ein normaler Stopp ist keine Ersatzmaßnahme für notwendige Schutzeinrichtungen. Nach Entriegelung eines Not-Halt-Betätigers darf eine Maschine nicht allein deswegen selbsttätig wieder starten; im LM-24-Modell wird das mit einer eigenen Neustartfreigabe erläutert.

Reales Bediengerät nur als Foto, keine Handlungsanleitung an der Maschine. Wikimedia Commons: Flygklubben, CC BY-SA 4.0.

Fiktive Maschine LM-24 und elektrische Schnittstellen

Modellgrenzen und Kenndaten

Das LM-24 ist ein fiktives Bildschirmmodell eines mobilen Wartungsroboters mit symbolischer „Fahranforderung“. Der tatsächliche Ausgang schaltet niemals einen Antrieb, sondern ausschließlich eine simulierte Anzeige L1. Ein Gleichspannungsmodell stellt 24 V DC bereit. Ein Ersatzlastwiderstand von 240 Ω und eine Sicherung F1 mit dem rein angenommenen Modellwert 0,5 A dienen dem Fachrechnen. Es gibt keine verbindliche Produktauswahl, keine Bauteilempfehlung und keine reale Verdrahtung.

Kürzel	Bedeutung im Modell	Art des Pfades
E0	Simulierte Gleichspannungsquelle 24 V DC	Energie
F1	Virtuelle Schutzanzeige für Überstrom ab Modellgrenze 0,5 A	Energieüberwachung; keine reale Schutzwirkung
B1	Normaler Taster Start	Betriebs-Signal
B2	Normaler Taster Stopp	Betriebs-Signal
B3	Auswahl Langsam oder Schnell, nur als Textanzeige	Betriebs-Signal
S1A und S1B	Zwei unabhängig dargestellte Not-Halt-Kanäle	modellhaft sicherheitsbezogene Signale
M1	Vergleich und Fehlerlatch beider Kanäle	modellhafte Überwachung
R1	Quittierung nach fehlerfreier Wiederherstellung	Rücksetzsignal; kein Startbefehl
K1	Virtueller Freigabeschalter	Energiepfad-Freigabe
L1	Rein virtuelle Widerstandslast und Statusanzeige	Energieverbrauch beziehungsweise Wirkung

Energiepfad und Signalpfad separat lesen

Energiepfad: E0 (24 V DC) → F1 (Modellgrenze 0,5 A) → K1 (virtueller Schalter) → L1 (240 Ω) → Rückleiter (0 V). Nur in diesem Modell fließt rechnerisch Strom, wenn K1 geschlossen ist.

Betriebssignalpfad: B1, B2 und B3 → Betriebslogik → Anforderung an K1.

Sicherheitsbezogener Modellpfad: S1A und S1B → M1 (Zustandsvergleich) → Freigabe oder Sperre von K1. Betriebslogik und Sicherheitsmodell führen gemeinsam zur Ausgabe, erfüllen aber unterschiedliche Aufgaben. Die Darstellung ist ausdrücklich kein verdrahtungsfähiger Sicherheitsplan und sagt nichts über Redundanz, Diagnoseabdeckung oder Performance Level aus.

Wikimedia-Demonstration eines 24-V-Stromkreises mit 100 Ω; dieser Medienwert unterscheidet sich bewusst von der 240-Ω-Ersatzlast des LM-24. Urheber Juhov, Public Domain.

Nachvollziehbare Berechnung mit Einheiten

Für den angenommenen eingeschalteten, idealen Modellpfad gilt nach dem Ohmschen Gesetz: I = U / R = 24 V / 240 Ω = 0,10 A = 100 mA. Die angenommene Leistung der Ersatzlast ist P = U × I = 24 V × 0,10 A = 2,4 W. In der idealen digitalen Simulation bei geöffnetem K1 ist der Laststrom 0 A und die Lastleistung 0 W. Die Modellgrenze 0,5 A liegt über dem rechnerischen Nennstrom 0,10 A; daraus darf man keine reale Sicherungsdimensionierung ableiten. Im echten Aufbau wären Verlustleistung, Toleranzen, Schutzmaßnahmen und weitere Randbedingungen zu berücksichtigen.

Kontrollrechnung: Bei 21 V Eingangsspannung und unveränderten 240 Ω ergeben sich 21 V / 240 Ω = 0,0875 A = 87,5 mA und P = 21 V × 0,0875 A = 1,8375 W. Die im nächsten Kapitel verwendete 21-V-Schwelle ist eine frei erfundene Übungsschwelle, kein Normwert.

Logische Regeln und sicheres Verhalten im Modell

Signalzustände und Wiederanlaufsperre

Verwende 1 für aktiv bzw. in Ordnung und 0 für inaktiv. Für die didaktische Simulation ist die Freigabe F nur dann 1, wenn beide Not-Halt-Kanäle geschlossen, ihre Zustände plausibel und die Störung zurückgesetzt ist. Der Zustandsvergleich ist nur eine vereinfachte Modellregel; zwei gezeichnete Leitungen machen noch kein geprüftes zweikanaliges System.

Ein Startbefehl B1 erzeugt eine neue Betriebsanforderung A nur, wenn F = 1 und der normale Stopp B2 nicht betätigt ist. Für den Ausgang gilt K1 = F UND A UND Spannungsstatus_OK. Das Bildschirmmodell definiert Spannungsstatus_OK als U ≥ 21 V. Beim normalen Stopp wird A = 0, ohne dass die Sicherheitsstörung gesetzt wird. Bei Not-Halt oder Kanalabweichung werden F = 0 und A = 0. Eine Rücksetzung kann nach plausibler Wiederherstellung F wieder erlauben, setzt A aber nicht auf 1. Erst ein weiterer bewusster Start setzt A erneut.

Ereignis	Modellstatus F	Betriebsanforderung A	K1/L1	Erforderlicher Folgeschritt
Einschalten, noch kein Start	1 nach Freigabeverfahren	0	AUS	Start separat auslösen
Start, Kanäle gut, 24 V	1	1	EIN	Normalbetrieb beobachten
Normaler Stopp	1	0	AUS	Später bewusster Start möglich
Not-Halt ausgelöst	0	0	AUS	Ursache klären; später quittieren, dann separat starten
Nur Kanal S1A offen	0	0	AUS	Abweichung prüfen; keine Freigabe
Beide Kanäle wieder geschlossen, noch nicht quittiert	0	0	AUS	Quittierung nur nach Klärung
Quittiert, kein neuer Start	1	0	AUS	Separater neuer Start erforderlich
Versorgung 20 V statt 24 V	bei sonst plausiblen Kanälen 1	ggf. 1	AUS wegen Übungsschwelle	Modellversorgung prüfen

Relais, Rückmeldung und Grenzen der Modellübertragung

Ein Relais kann mittels Spule Kontakte betätigen. Die Animation zeigt eine allgemeine Schaltung mit Freilaufdiode, keinen zertifizierten Sicherheitskreis. Rückmeldekontakte können in geeigneten Sicherheitsarchitekturen die Zustände angeschlossener Schaltgeräte überwachen; ein einzelner gewöhnlicher Kontakt genügt keineswegs als pauschaler Sicherheitsnachweis. Sicherheitsbezogene Konstruktion muss Risiken, Bauteildaten, Fehlermodelle, Diagnose, systematische Ausfälle und tatsächliche Anlagenbedingungen berücksichtigen.

Schaltbewegung und Freilaufdiode: Cloullin, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0; keine sicherheitszertifizierte Schaltung.

Ansicht eines Gleichstromschützes mit Hilfs-Rückmeldemechanik: Static75, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. Das Bild beweist keine Sicherheitsfunktion.

Fehlerfälle systematisch untersuchen

Der fiktive Auftrag und die Fehlerliste

Im fiktiven digitalen Labor erhältst du die Meldung: „Beim Druck auf Stopp geht L1 aus. Also braucht es keine weitere Sicherheitsfunktion.“ Weise die Aussage anhand der verschiedenen Schutzziele zurück. Halte dann für jeden Test Eingangsbedingung, Soll-Ergebnis, Ist-Ergebnis und Begründung fest. Die Software darf Fehler nur durch eine simulierte Zustandsänderung erzeugen; keine Leitungen trennen, keine Sicherheitskontakte manipulieren und keine echten Schutzgeräte überbrücken.

Test-ID	Simulierter Ausgangszustand	Eingriff ausschließlich in Software	Erwartetes Ergebnis
T01	Freigabe und Start bei 24 V	B2 normal stoppen	L1 AUS, kein Sicherheitsfehler
T02	Freigabe und Start bei 24 V	S1A = 0 und S1B = 0 setzen	L1 AUS; Sperrzustand gespeichert
T03	Nach T02	Beide Kanäle = 1, noch keine Quittierung	L1 bleibt AUS
T04	Nach T03	R1 quittieren, ohne B1 zu betätigen	L1 bleibt AUS; neuer Start nötig
T05	Nach T04	B1 neu betätigen	L1 EIN bei 24 V, 0,10 A
T06	Lauf bei 24 V	S1A = 1, S1B = 0 simulieren	Ungleichheit erkannt, L1 AUS
T07	Lauf bei 24 V	U auf 20 V absenken	L1 AUS wegen nur im Modell geltender 21-V-Grenze
T08	Lauf und Modus Langsam	B3 auf Schnell wechseln	Nur Textstatus verändert; die Schutzfreigabe wird nicht aufgehoben

Fehlerhypothese, Beobachtung und Beleg

Bei T06 sind beide Kanäle nicht gleich. Das Modell sperrt statt den Zustand eines einzelnen Kanals als Freigabe zu interpretieren. Bei T04 beweist der ausbleibende Start die modellierte Trennung von Quittieren und Starten. Bei T07 ist der Grund für den Stillstand dagegen eine gewöhnliche Modell-Betriebsbedingung, kein Nachweis einer realen Unterspannungs-Sicherheitsfunktion. Unterscheide stets Ausgangszustand, Ursache und Ziel des Nachweises. Ein identisches Ergebnis „L1 dunkel“ genügt nicht zur Klassifizierung.

Beispiel-Protokolleintrag T05: Eingang: U = 24 V, S1A = S1B = 1, Fehler geklärt, quittiert, danach neuer B1-Impuls. Soll: L1 EIN, I = 0,10 A. Ist in der vorgegebenen Idealsimulation: L1 EIN, I = 0,10 A. Bewertung: Das digitale Regelwerk arbeitet für diesen Prüffall wie spezifiziert; eine Maschinen-Sicherheitsfreigabe folgt daraus nicht.

Dokumentation, Ausbildungsrahmen und Transfer

Technischer Prüfbericht statt bloßer Häkchenliste

Erstelle aus den acht Testfällen eine nachvollziehbare Prüftabelle: Versionsstand des Modells, Test-ID, gegebene Eingänge samt Einheit, erwarteter Zustand, beobachteter Zustand, Vergleich und Fehlerkommentar. Trenne Anforderung, rechnerische Prüfung, simulierte Prüfung und nicht geprüfte reale Sicherheitswirkung. Für 24 V/240 Ω nenne den Strom 0,10 A, nicht 0,10 V. Kennzeichne die Simulation als nicht zur technischen Freigabe geeignet.

Akustischer Zusatzvergleich: Schaltgeräusch einer Fußbodenheizung, nicht eines Not-Halt-Systems. MKFI, Wikimedia Commons, vom Urheber als gemeinfrei freigegeben. Ein Klickgeräusch ist kein Sicherheitsnachweis.

Lernort Schule und Lernort Betrieb getrennt benennen

Der KMK-Rahmenlehrplan vom 16.05.2003 in der Fassung vom 23.02.2018 betrifft den Berufsschulunterricht. Für das dritte Ausbildungsjahr passt der Modellfall vor allem zu Lernfeld 11 „Automatisierte Anlagen in Betrieb nehmen und in Stand halten“ (Zeitrichtwert 100 Stunden) und ergänzend Lernfeld 10 „Energietechnische Anlagen errichten und in Stand halten“ (100 Stunden). Lernfelder beschreiben Unterrichtsziele, sind keine Berechtigung zur Arbeit an Maschinen.

Die bundesrechtliche Ausbildungsordnung regelt dagegen die betriebliche Ausbildung. Der Ausbildungsrahmenplan in Anlage 3 der Verordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Elektroberufen nennt etwa das Konfigurieren und Programmieren von Steuerungen, das Prüfen von Sicherheitseinrichtungen sowie Instandhaltung und Dokumentation. Diese Anforderungen sind mit betrieblicher Anleitung und den geltenden Sicherheitsregeln umzusetzen. Quelle ist die konsolidierte Rechtsfassung, Anlage 3, Fundstelle BGBl. I 2018, S. 926–937; keine Wiedergabe geschützter Normvolltexte.

Normenhinweis: Keine in diesem Kurs beschriebene Modellschaltung ist als nach einer Norm entworfen, bewertet oder abgenommen anzusehen. Fachliche oder rechtliche Vollfreigabe wird ausdrücklich nicht behauptet.

Transfer: mobile Arbeitsmaschinen

Für eine reale mobile Maschine müsste eine verantwortliche Fachstelle zunächst Gefährdungen nach Betriebszustand, Umfeld und möglicher Bewegung bestimmen: z. B. ungewollte Bewegung, Anfahren, Umkippen oder gefährlicher Nachlauf. Erst daraus folgen mögliche Sicherheitsfunktionen, ihre Anforderungen und das Prüfkonzept. Eine Wartungsfreigabe, eine Fahrfreigabe, eine Not-Halt-Funktion und ein normaler Fahrwunsch sind deshalb nicht als austauschbare einzelne „Freigabe-Bits“ zu behandeln. Dieser Transfer ist nur eine theoretische Betrachtung, keine Anleitung zur Änderung bestehender Sicherheitssysteme.

Deutschsprachige Herstellererläuterung „Sicherheitsschaltgerät PNOZcompact“ von Pilz GmbH & Co. KG (21.05.2014). Information statt Montageanleitung; keine Kooperation oder Herstellerfreigabe behauptet.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Was ist der Hauptzweck einer Sicherheitsfunktion? (Ein festgelegtes Risiko vermindern) (!Den Bedienkomfort erhöhen) (!Eine Arbeitsleuchte schöner darstellen) (!Jede Strommessung ersetzen)

Rückmeldung: Eine Sicherheitsfunktion wird aus einer Gefährdung und einem erforderlichen sicheren Zustand abgeleitet, nicht aus Komfortwünschen.

Welcher Befehl zählt in LM-24 zur Betriebsfunktion? (Umschalten des angezeigten Fahrmodus) (!Plausibilitätsüberwachung der Not-Halt-Kanäle) (!Sperre nach Kanalabweichung) (!Modellhafte Not-Halt-Auslösung)

Rückmeldung: Der Moduswahlbefehl verändert eine Betriebsanzeige und ist für sich keine Schutzfunktion.

Was unterscheidet normalen Stopp und Not-Halt? (Sie verfolgen unterschiedliche Ziele und Fehleranforderungen) (!Beides ist allein durch einen roten Taster definiert) (!Beide sind immer funktionssicher nachgewiesen) (!Not-Halt muss alle Hilfsspannungen trennen)

Rückmeldung: Ein gleiches Ausgangssignal belegt noch keine gleichwertige Sicherheit; Not-Halt dient der Gefahrenabwehr.

Welcher Strom ergibt sich aus 24 V und 240 Ohm? (0,10 A) (!10 A) (!5,76 A) (!240 A)

Rückmeldung: Mit I gleich U durch R ergibt 24 durch 240 genau 0,10 Ampere.

Welche Leistung hat die ideale Modelllast bei 24 V und 0,10 A? (2,4 W) (!0,24 W) (!240 W) (!24 A)

Rückmeldung: Mit P gleich U mal I sind es 24 Volt mal 0,10 Ampere gleich 2,4 Watt.

Was soll T06 bei verschiedenen Kanalzuständen zeigen? (Fehlererkennung und Ausgangssperre im Modell) (!Automatische Geschwindigkeitserhöhung) (!Freigabe durch den geschlossenen Einzelkanal) (!Reparatur einer Leitung durch Software)

Rückmeldung: Ungleiche Kanalwerte werden als Abweichung bewertet; das Modell setzt die Freigabe auf null.

Was passiert nach dem Quittieren ohne einen neuen Start? (Die simulierte Last bleibt ausgeschaltet) (!Die Last startet zwangsläufig selbst) (!Die Sicherheitsfunktion wird unnötig) (!Die 240 Ohm werden zu 24 Ohm)

Rückmeldung: Quittierung und bewusster Start sind getrennt; deshalb bleibt die Betriebsanforderung null.

Was bedeutet eine dunkle Statusleuchte allein? (Der Ausgang ist aus, die Ursache ist noch unklar) (!Die Sicherheitswirkung einer realen Maschine ist bewiesen) (!Eine Norm ist automatisch erfüllt) (!Alle Sensoren sind mechanisch fehlerfrei)

Rückmeldung: Die Anzeige liefert einen Zustand, aber keinen belastbaren Nachweis der Fehlerursache oder Sicherheit.

Warum ist ein gewöhnlicher Relaisschaltkontakt kein automatischer Sicherheitsnachweis? (Weil Architektur und Fehlermöglichkeiten zusätzlich bewertet werden müssen) (!Weil Relais immer mit 240 Volt arbeiten) (!Weil ein Relais keinen Ausgang schalten kann) (!Weil jede Relaisspule ein Sicherheitszertifikat hat)

Rückmeldung: Ein Kontakt kann etwa kleben; diagnostische und risikobezogene Anforderungen müssen separat geprüft werden.

Welche Quelle regelt den schulischen Lernort im dualen System? (Der KMK-Rahmenlehrplan) (!Die Herstellerwerbung) (!Die Hausordnung eines Zulieferers) (!Ein beliebiges Videotutorial)

Rückmeldung: Die KMK beschreibt schulische Lernfelder, während die Ausbildungsordnung die betriebliche Ausbildung regelt.

Memory

Finde die fachlich passende Zuordnung. Alle Begriffe und Definitionen sind verschieden.

Betriebsstart	Bewusster Befehl für den Beginn eines Arbeitsablaufs
Nothalt	Gefahrenbezogenes Stillsetzen von Bewegungen oder Prozessen
Rücksetzung	Quittierung nach geklärter Sperrursache ohne eigenen Start
Energiepfad	Weg der elektrischen Leistung zur Ersatzlast
Signalpfad	Weg der Informationen zwischen Eingängen und Logik
Fehlerlatch	Gespeicherte Sperre bis zum vorgesehenen Rücksetzverfahren

Drag-and-Drop

Ordne jeder konkreten Beobachtung die passende Modellursache zu.

Passenden Begriff zuordnen	Modellereignis
Normaler Betriebsstopp	B2 wird betätigt und die Betriebsanforderung verschwindet
Not-Halt-Sperre	Beide Not-Halt-Eingänge öffnen und der Ausgang wird blockiert
Kanalabweichung	Ein modellhafter Kanal ist geschlossen und der andere geöffnet
Quittierung	Eine geklärte Sperre wird zurückgesetzt, aber der Start bleibt aus
Unterspannung im Übungsmodell	Die Spannung wird unter die frei gesetzte Grenze von 21 V abgesenkt

Kreuzworträtsel

Ergänze je ein Fachwort zu jeder Beschreibung.

Nothalt	Welcher Gefahrenbefehl fordert das Stillsetzen gefährlicher Bewegungen?
Rückmeldung	Welcher Begriff bezeichnet die Information über einen erreichten Zustand?
Leitungsbruch	Welcher Defekt unterbricht einen elektrischen Signalweg?
Neustart	Welcher bewusste Vorgang folgt erst nach der Freigabe?
Relais	Welches elektromechanische Bauteil schaltet mithilfe einer Spule?
Verriegelung	Welche Einrichtung verhindert einen nicht erlaubten Zustandswechsel?

LearningApps

Nutze die thematische LearningApps-Suche als zusätzliche Übungssammlung; einzelne fremde Angebote sind nicht Teil der fachlichen Freigabe.

Lückentext

Bearbeite den folgenden eigenständigen Wiederholungstext. In jedem Satz fehlt genau ein Fachwort.

Die Taste für den gewöhnlichen Ablaufstopp zählt zur

. Eine Schutzaufgabe zur Gefahrenminderung ist eine

. Der Pfad von E0 zur Last über K1 wird als

bezeichnet. Die Eingaben von B1 und B2 laufen durch einen

. Im LM-24 stehen nominal

Volt zur Verfügung. Der Ersatzwiderstand besitzt

Ohm. Der Nennstrom beträgt damit

Ampere. Eine Abweichung der Kanäle löst im Modell eine

aus. Nach Klärung des Fehlers ist eine eigene

vorgesehen. Quittieren allein bewirkt keinen

. Die Zuordnung der schulischen Lernfelder steht im

. Die Regeln für die betriebliche Ausbildung stehen in der

.

Offene Aufgaben

Leicht

Funktionskarten: Erstelle zehn Karten mit erfundenen LM-24-Befehlen und klassifiziere jede Karte als betriebsbezogen, modellhaft sicherheitsbezogen oder noch unklar; begründe Grenzfälle.
Signalplan markieren: Skizziere die getrennten Energie- und Signalpfade von LM-24 auf Papier; markiere U in Volt, R in Ohm und I in Ampere.
Fachbegriffe erklären: Formuliere in eigenen Worten den Unterschied zwischen normalem Stopp, Not-Halt, Not-Aus, Quittierung und Neustart.
Strom nachrechnen: Berechne für 24 V und 240 Ω den Modellstrom und die Leistung; prüfe deine Ergebnisse mit den Einheiten.

Standard

Testprotokoll: Dokumentiere T01 bis T04 im rein digitalen Modell als Soll-Ist-Tabelle und erkläre jeweils, weshalb L1 dunkel bleibt.
Fehlerbaum: Erstelle einen logischen Fehlerbaum für L1 AUS, der normalen Stopp, Sicherheits-Sperre, Unterspannung und fehlenden Start auseinanderhält.
Lernposter: Gestalte ein barrierearmes Informationsposter zur Trennung von Betriebs- und Sicherheitsfunktion mit einem selbst formulierten fiktiven Beispiel; keine reale Maschine abbilden.
Quellenvergleich: Vergleiche die Lernziele des KMK-Lernfelds 11 mit drei Fachqualifikationen aus Anlage 3 der Ausbildungsordnung und ordne Schule bzw. Betrieb sauber zu.

Schwer

Zustandsautomat: Beschreibe das LM-24-Regelwerk mit Zuständen Gesperrt, Bereit und Aktiv und zeige verbotene Übergänge nach bloßer Quittierung.
Fehlerabdeckung kritisch prüfen: Analysiere, welche nicht erkannten Fehler denkbar bleiben, obwohl S1A und S1B im Bildschirmmodell verglichen werden; vermeide jede reale Sicherheitsfreigabe.
Änderungsbewertung: Bewerte die hypothetische Softwareänderung Quittierung startet sofort und erläutere, welche sicherheitsbezogene Anforderung dadurch verletzt werden könnte.
Fachgespräch vorbereiten: Plane ein fünfminütiges Fachgespräch mit Prüfnachweisen, verbleibenden Modellgrenzen und einer klaren Abgrenzung zur realen fachlichen Validierung.

Lernkontrolle

Begründeter Unterschied: Erläutere an zwei genau benannten LM-24-Szenarien, warum dieselbe Ausgangsanzeige unterschiedliche Schutzziele haben kann.
Quantitative Plausibilität: Berechne den Strom bei 21 V und 240 Ω inklusive Einheit und begründe, warum der Wert weder Prüfstrom noch Grenzwert einer realen Anlage ist.
Quittierung und Wiederanlauf: Stelle die zwingende Reihenfolge nach T02 aus Eingänge prüfen, Störung klären, quittieren und neu starten im Modell dar.
Fehlerdiagnose: Entscheide für T01, T06 und T07 anhand von Ursache, Soll-Ergebnis und Folgeschritt, ob Betriebsstörung oder modellhafte Schutzsperre vorliegt.
Sicherheitsargument: Erläutere, warum ein funktionierender digitaler Kanalvergleich noch keinen erforderlichen Performance Level oder andere risikobezogene Anforderungen nachweist.
Ausbildungsbezug: Belege anhand der amtlichen Quellen, welche Lernfelder zur Berufsschule und welche Prüf- und Dokumentationskompetenzen zur betrieblichen Ausbildung gehören.

Lernnachweis

Wissen: Betriebsfunktion, Sicherheitsfunktion, Not-Halt und Not-Aus fachlich trennen; Quittierung von Start unterscheiden; die unterschiedlichen Rollen von KMK-Rahmenlehrplan und Bundes-Ausbildungsordnung erläutern.

Können: Signal- und Energiepfade im rein fiktiven LM-24 beschriften; I = U/R und P = U×I korrekt berechnen; Zustandslogik und Fehlersymptome anhand der acht Testfälle analysieren; ein nachvollziehbares digitales Prüfprotokoll ausfüllen.

Produkte: eigene Funktionsklassifikation, Schaubild, Rechnungen mit Einheiten, vollständig beschriftete Soll-Ist-Testtabelle, begründete Fehlerhypothese und kurze Reflexion über Sicherheitsgrenzen.

Transfer: erläutern, warum reale Gefährdungsbeurteilung, normgerechte Entwicklung, Messung und fachliche Validierung durch dazu befugte Personen nicht durch diese Übung ersetzt werden können.

OER und Wikipedia

Amtliche und fachliche Orientierung, abgerufen am 21.10.2026:

KMK-Rahmenlehrplan für Elektroniker/-in für Betriebstechnik, Beschluss 16.05.2003 i.d.F. 23.02.2018, insbesondere Lernfelder 10 und 11 (Schule).
Bundesrechtlicher Ausbildungsrahmenplan, Anlage 3 IndElAusbV, Fundstelle BGBl. I 2018, S. 926–937 (Betrieb).
BIBB: Elektroniker/-in für Betriebstechnik, Ausbildungsberufsprofil und Rechtsgrundlagen.
DGUV Arbeit und Gesundheit: Maschinen im Notfall stoppen, Isabel Ehrlich, 09.12.2024; Begriffe Not-Halt und Not-Aus.

Geprüfte Medien und Rechte: Datei, Quelle, Urheber und auf der Dateiseite dokumentierte Lizenz. Die Bilder aus Wikimedia Commons dienen der Veranschaulichung; sie sind weder fiktive LM-24-Bauteile noch Prüfbelege.

Datei oder Medium	Geprüfte Quelle	Urheber	Lizenz beziehungsweise Rechteinformation
File:OSP Emergency stop.svg	Commons-Datei	Team445	CC0 1.0
File:Emergency stop button on a HAAS CNC.jpg	Commons-Datei	Flygklubben	CC BY-SA 4.0
File:Electric circuit.gif	Commons-Datei	Juhov	Gemeinfrei gemäß Urhebererklärung
File:Relay animation with flyback diode.gif	Commons-Datei	Cloullin	CC BY-SA 4.0
File:Contactor cut-away animation with AUX.gif	Commons-Datei	Static75	CC BY-SA 4.0
File:Sound of heating system turning on.ogg	Commons-Audio	MKFI	Gemeinfrei gemäß Urhebererklärung
https://www.youtube.com/watch?v=hFcVApoKZy0	Pilz-Video zur Sicherheitsrelais-Familie	Pilz GmbH & Co. KG	Keine freie Nachnutzungslizenz verifiziert; ausschließlich plattformübliche Einbettung, kein Reupload

Lizenzpraxis: Für CC-BY-SA-Medien Urheber, Link, Lizenz und gegebenenfalls Änderungen nennen; hier wurden die Originaldateien unverändert verlinkt. Wikimedia- und Herstellerbeispiele bedeuten keine Empfehlung bestimmter Produkte. Der Ton dokumentiert ein gewöhnliches Schaltgeräusch, nicht eine Sicherheitsprüfung. Das Hersteller-Video ist keine unabhängige Sicherheitszertifizierung.

Wikipedia zur Begriffsklärung: Nothaltschalter und Relais; Wikipedia ersetzt weder amtliche Dokumente noch aktuelle betriebliche Regeln.