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Praxisauftrag und Kompetenzcheck - Elektroniker - 2. Ausbildungsjahr

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Einleitung

Du bearbeitest im zweiten Ausbildungsjahr einen zusammenhängenden, berufstypischen Auftrag: Eine fiktive Werkstatt möchte ein energiesparendes 24-V-Gleichstrom-Modell eines Materialtransports mit Lichtschranke, Kleinmotor, Steuerung und Zustandsanzeige. Du analysierst den Kundenwunsch, planst Versorgung und Schutz, untersuchst das System, programmierst die Steuerung, vergleichst Energiewandlungslösungen und dokumentierst die Prüfung. Am Ende steht ein vorführbares Modell oder eine gleichwertige, vollständig dokumentierte Simulation. Alle Zahlen und Kundendaten sind fiktiv.

Der Kurs orientiert sich am Berufsprofil Elektroniker/Elektronikerin, insbesondere der Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik und den fachrichtungsübergreifenden Kompetenzen der BIBB-Berufeseite und der Elektronikerausbildungsverordnung. Er ersetzt weder den individuellen betrieblichen Ausbildungsplan und Landeslehrplan noch die Unterweisung oder Freigabe durch die zuständige Elektrofachkraft und Kammer. Das Beispiel ist kein amtlicher Prüfungsauftrag und begründet keine Prüfungszulassung.

Lernziel: Du kannst einen Auftrag fachlich und wirtschaftlich analysieren, begründet planen, unter sicherer Aufsicht ausführen oder simulieren, anhand eindeutiger Kriterien prüfen, Fehler eingrenzen, Ergebnisse kundenverständlich übergeben und Verbesserungen reflektieren. Vier Jahreskompetenzen werden verbunden: Elektroenergieversorgung und Sicherheit konzipieren; elektrotechnische Systeme analysieren und prüfen; Steuerungen und Regelungen programmieren; Energiewandlungssysteme auswählen und integrieren.

Sicherheitsgrenze: Keine Arbeiten an Netzspannung, Hausinstallation, offenen Netzteilen oder ungeschützten rotierenden Teilen als Lernauftrag. Praktischer Aufbau, Verdrahtung, Spannungszuschaltung und Prüfung ausschließlich nach Gefährdungsbeurteilung, Unterweisung und unter Leitung und Aufsicht einer befugten Elektrofachkraft. Wenn diese Bedingungen fehlen, bearbeitest du die identischen Entscheidungen mit Stromlaufplan, Datensätzen und Software-Simulation, ohne Hardware in Betrieb zu nehmen.

Auftrag verstehen und vollständig handeln

Kundenkommunikation und Pflichtenheft

Der fiktive Auftraggeber „Lernwerkstatt Nord“ benötigt eine kompakte Demonstrationsstation: Ein Gegenstand wird berührungslos erkannt; ein gekapselter Kleinmotor läuft höchstens drei Sekunden je neu erkanntem Gegenstand; eine Leuchte meldet „bereit“, „läuft“ oder „Störung“. Nach einem Fehler oder Spannungsausfall darf der Motor nicht selbsttätig wieder anlaufen. Das Modell soll wenig elektrische Energie benötigen, austauschbare Teile besitzen und ohne personenbezogene Protokolle funktionieren. Ein üblicher Betriebs-Stopp ist keine geprüfte Sicherheitsfunktion; falls eine solche nötig wird, plant sie die befugte Fachkraft separat.

Du klärst mit dem Kunden schriftlich: Welche Gegenstände sollen erkannt werden? In welchem Abstand? Wie hoch darf die Geräuschentwicklung sein? Welcher Testtakt ist vorgesehen? Welcher Kostenrahmen gilt? Wer darf das Modell bedienen? Welche Unterlagen werden zur Übergabe verlangt? Unklare Begriffe wie „sicher“ werden in überprüfbare Kriterien überführt, etwa „kein ungewollter Wiederanlauf“ und „alle beweglichen Teile geschützt“.

Lastenheft bezeichnet die Anforderungen des Auftraggebers; ein Pflichtenheft beschreibt die vom Auftragnehmer geplante Umsetzung. Das Abnahmekriterium ist eine vorher vereinbarte Beobachtung, Messgröße oder Dokumentationsanforderung. Beispiel: „Bei Betätigung von Stopp fällt die normale Motorfreigabe beim nächsten Steuerungsdurchlauf ab“ ist überprüfbarer als „funktioniert zuverlässig“; eine erforderliche sicherheitsgerichtete Stoppfunktion wird dadurch ausdrücklich nicht ersetzt.

Vollständige Handlung und Jahresverlauf

Informieren: Kundenwunsch, Schaltunterlagen, Herstellerdaten, geltende Regeln und Schnittstellen erfassen.
Planen: Funktionsschema, Energiebilanz, Materialliste, Gefährdungen, Arbeitsschritte und Prüfplan erstellen.
Entscheiden: Bauteile und Alternativen anhand Sicherheits-, Energie-, Kosten- und Wartungskriterien vergleichen; Fachkraft lässt die freigegebenen Schritte festlegen.
Durchführen: Zuerst Simulation und Programmtest; nur danach gegebenenfalls beaufsichtigter Aufbau des berührungsgeschützten 24-V-Modells.
Kontrollieren: Sichtprüfung, Soll-Ist-Vergleich, Messungen und systematische Fehlerdiagnose; die verantwortliche Fachkraft entscheidet über Freigaben.
Bewerten und Übergeben: Testnachweise, Kosten, Nachhaltigkeit, Bedienhinweise, Kundenfeedback und eigene Verbesserungen festhalten.

Ein möglicher Jahresrhythmus (an den realen Ausbildungsplan anpassen): Wochen 1–8 Auftrag und Sicherheitskonzept; 9–16 Analyse und Messmethoden; 17–26 Steuerungsprogramm und Simulation; 27–36 Energiewandlung, integrierter Test, Übergabe und Kompetenzcheck. Die schulischen Lernfelder und betrieblichen Ausbildungsabschnitte müssen mit der zuständigen Kammer und dem Landeslehrplan abgeglichen werden; keine Wochenverteilung ist hier verbindlich.

Kompetenz	Nachweis im Projekt
Versorgung und Schutz	Versorgungskonzept, Schutzziele und dokumentierte Freigabe
Analyse und Prüfung	Blockschaltbild, Prüfprotokoll, Soll-Ist-Abweichungen
Steuerung und Regelung	Ein-/Ausgangsliste, Programmablauf, Testfälle; Abgrenzung einer Rückkopplung
Energiewandlung	begründete Antriebsauswahl, Leistungs- und Energieberechnung

Energieversorgung, Schutz und Verantwortung

Elektrische Sicherheit berufsgerecht planen

Arbeite grundsätzlich spannungsfrei; bei realen elektrischen Anlagen sind die fünf Sicherheitsregeln in ihrer vorgesehenen Reihenfolge durch zuständige Fachkräfte anzuwenden: Freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen, benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken. Ihre Anwendbarkeit und technische Umsetzung hängt von der Anlage ab; sie sind keine Anleitung, eigenmächtig Netzarbeiten auszuführen. Die BG ETEM erläutert die Maßnahmen. Nach DGUV Vorschrift 3 werden Arbeiten und Prüfungen nach Qualifikation und Verantwortung organisiert. Vorgaben zur Prüfung von Arbeitsmitteln stehen ergänzend in § 14 BetrSichV.

Für das Unterrichtsmodell kommt ausschließlich ein unbeschädigtes, fertig gekapseltes, geeignetes 24-V-DC-Versorgungsgerät mit vom Hersteller ausgewiesener Schutztrennung und einstellbarer Strombegrenzung infrage. Der Begriff SELV steht für Schutzkleinspannung durch sichere Trennung; allein die Aufschrift „24 V“ bestätigt dies nicht. Netzstecker und Primärseite bleiben unberührt. Die beaufsichtigende Fachkraft prüft Geräteeignung, zulässige Anschlussarten, Leitungen, Polung, Überstromschutz, Berührungsschutz, Erwärmung und Mechanik. Auch 24 V können bei hoher verfügbarer Kurzschlussleistung Leitungen überhitzen oder Brände auslösen.

Gefährdungsbeurteilung: Elektrische Gefahren (Kurzschluss, falsche Polung), mechanische Gefahren (Einzug, rotierende Achse), Stolperstellen, scharfe Kanten, Lärm, ungeeignete Labornetzgeräte und Datensicherheit dokumentieren. Schutzabdeckung und Strombegrenzung sind vor der Inbetriebnahme festzulegen; kein laufender Motor wird berührt. Rote Taste oder SPS-Programmbit allein ist kein normgerecht nachgewiesener Not-Halt.

Bild: Industrielles Steuerfeld zur Orientierung über Baugruppen; keine Verdrahtungs- oder Nachbauvorlage. Quelle: Wikimedia Commons, Dailynetworks, gemeinfrei.

Normenstand und Zuständigkeiten

Für die Erstprüfung ortsfester Niederspannungsanlagen ist DIN VDE 0100-600:2017-06 nach Anbieterangabe aktuell; für elektrische Maschinenausrüstung ist DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1):2026-06 als gültige Ausgabe ausgewiesen (die Fassung von 2019 ist zurückgezogen). Der Geltungsbereich muss am konkreten Produkt geprüft werden. Es werden hier keine kostenpflichtigen Normtexte wiedergegeben, keine Grenzwerte für eine echte Anlagenfreigabe behauptet und keine fachliche Prüfung durch ein Selbstlernangebot ersetzt. Die DGUV hat am 17.07.2026 eine Überarbeitung der Vorschriften 3 und 4 angekündigt; vor praktischer Umsetzung stets den dann gültigen Stand sowie betriebliche Unterweisung und Herstellerdokumentation prüfen.

Nachhaltigkeit und Datenschutz: Nur erforderliche Statusdaten speichern; keine Namen, Fotos von Kundenanlagen, WLAN-Zugangsdaten oder Betriebsgeheimnisse in offene Plattformen übertragen. Wiederverwendbare Steckverbindungen, reparierbare Motoren, getrennte Entsorgung elektronischer Altteile, bedarfsabhängigen Motorlauf und dokumentierten Materialverbrauch vorsehen.

Systeme analysieren, messen und Fehler eingrenzen

Vom Blockschaltbild zur Prüfidee

Die Funktionskette lautet: 24-V-Versorgung → begrenzte Verteilung → Sensor/Taster → SPS-Eingänge → Programm → Motortreiber → gekapselter Gleichstrommotor. Eine Meldeleuchte am Ausgang zeigt Betriebszustände; ein Strommesswert im sicheren Übungsaufbau liefert Rückmeldung für die Diagnose. Der Sensor wandelt einen physikalischen Zustand in ein Signal um; ein Aktor setzt ein Ausgangssignal in Bewegung oder Licht um. Die SPS verarbeitet Ein- und Ausgänge zyklisch.

Bild: Prinzipaufbau einer speicherprogrammierbaren Steuerung (englisch beschriftet). Quelle: Wikimedia Commons, ProVision, CC BY-SA 4.0.

Bild: Beispiel eines optischen Sensors; Anschlussbelegung und Schaltverhalten sind gerätespezifisch. Quelle: Wikimedia Commons, Honmingjun, CC BY-SA 3.0.

Video (deutsch): sps4you, „SPS programmieren lernen – Sensoren in der Praxis“ (03.04.2020). Beobachte Sensorarten und unterscheide ihre Signale; ältere Beispiele nicht als aktuelle Sicherheitsfreigabe verstehen. Originalvideo.

Systematisch prüfen statt auf Verdacht tauschen

Eine Sichtprüfung sucht beschädigte Isolierung, lose Anschlussstellen, falsche Kennzeichnungen und mechanische Risiken. Bei freigegebenem, geeignetem 24-V-Modell können Lehrkraft/Fachkraft geplante Funktionsmessungen vorführen. Spannung wird zwischen zwei Bezugspunkten beziehungsweise parallel zum Prüfling gemessen; Strom erfordert ein dafür vorgesehenes Messverfahren im Strompfad oder geeignete Stromzange. Niemals ein auf Strommessung eingestelltes Multimeter unmittelbar parallel an eine Spannungsquelle anschließen. Vor Messungen: Messgröße, Bereich, Buchsen, Gerätezustand, CAT-Eignung, sichere Prüfspitzen und Anleitung prüfen. An Netzspannung führt der Lernende hier keine Messung aus.

Fehlersuche als reproduzierbare Folge: (1) Fehlerbild und Zeitpunkt aufnehmen; (2) ungefährliche Hypothesen formulieren; (3) Versorgung, Eingangsstatus, Programmzustand und Ausgangssignal getrennt betrachten; (4) jeweils nur eine Veränderung im Simulator oder am freigegebenen Prüfplatz; (5) Ursache, Korrektur und erneuten Test protokollieren. Ein ausgefallener Motor muss nicht defekt sein: Vielleicht fehlt ein Eingangssignal, ein Treiber ist gesperrt, die Schutzabdeckung nicht freigegeben oder die Strombegrenzung wurde ausgelöst.

Fiktive Beobachtung	Mögliche Ursache	Sicherer Nachweis
Sensor meldet nichts	Verschmutzung, Verstellung oder fehlende Versorgung	Modellstatus und simuliertes Sensorsignal vergleichen
SPS-Ausgang aktiv, Motor still	Treiberfreigabe fehlt, Leitung unterbrochen oder Anlaufstrom unzulässig	Diagnosebild, Datenblatt und beaufsichtigte Funktionsprüfung
Motor startet nach Rückkehr der Spannung	Programm speichert unzulässig eine Freigabe	Aus-/Ein-Simulation und Zustandsübergänge nachstellen
Strom auffällig hoch	mechanische Blockade oder falsche Lastannahme	Motor aus; Sichtkontrolle und Sollwertvergleich durch Fachkraft

Sichere Simulation: PhET: Stromkreise schalten – Gleichstrom eignet sich zum Vergleich von Spannung, Strom und Widerstand, nicht zur Bewertung normgerechter Schutzmaßnahmen oder komplexer SPS-Sicherheit.

Steuerungen programmieren und Regelungen unterscheiden

Signale und eindeutiger Ablauf

Eine Steuerung schaltet aufgrund von Eingängen und Bedingungen; bei einer Regelung wird eine Ausgangsgröße über Messwert-Rückführung mit einem Sollwert verglichen. Die geplante Lichtschranken-Station arbeitet zunächst gesteuert: Sie erkennt ein Teil und startet einen begrenzten Motorzyklus. Eine echte Drehzahlregelung müsste zusätzlich einen Drehzahlsensor, Sollwert und Regler verwenden. Nur Motor ein/aus per Zeitgeber ist keine Drehzahlregelung.

Beispielhafte Ein-/Ausgangsliste für die Simulation: E_Start (bewusste Bedienfreigabe), E_StoppOK (normaler Stoppkontakt im Ruhezustand geschlossen), E_Licht (neues Objekt erkannt), E_Stoerung (Diagnosesignal); Ausgänge A_Motorfreigabe und A_Meldung. Für tatsächliche Verdrahtung sind SPS-Eingangstypen, Sensorausgänge (z. B. PNP/NPN), gemeinsame Bezugspotenziale, Ausgangsbelastbarkeit, Schutztrennung und Treiberschaltung anhand realer Datenblätter zu prüfen. Der Gleichstrommotor wird nicht direkt an einen ungeeigneten SPS-Ausgang angeschlossen.

Zustand	Eintritt	Aktion und Wechsel
AUS	Spannungszuschaltung oder Rücksetzung	Motor aus; neuer Startbefehl erforderlich
BEREIT	Start bewusst bestätigt, normale Freigaben vorhanden	Motor aus; auf neue positive Sensorflanke warten
LAUF	Neue Sensorflanke bei BEREIT	Motorfreigabe an; maximal 3 s, anschließend zurück zu BEREIT
STOERUNG	Stoppanforderung, Diagnosestörung oder erkannter Plausibilitätsfehler	Normale Motorfreigabe aus; Meldung; Rücksetzen plus separater Start nötig

Pseudologik (keine zertifizierte Sicherheitsfunktion): Beim Programmstart Zustand AUS setzen und Ausgänge abschalten. Nach bewusstem Start bei gültigen Betriebsbedingungen Zustand BEREIT. Nur eine neue 0→1-Flanke des Sensors löst LAUF aus. Im Zustand LAUF endet die Freigabe nach maximal 3 s oder bei jeder normalen Stopp- bzw. Fehlermeldung sofort durch die Anwendungslogik. STOERUNG verriegelt den normalen Zyklus, bis Ursache geprüft, zurückgesetzt und neuer Start betätigt wurde. Für notwendige Schutzfunktionen muss eine separate, fachlich ausgelegte Sicherheitseinrichtung unabhängig von dieser gewöhnlichen Programmfunktion wirken.

Typische Programmfehler: Pegel statt Flanke führt bei dauerhaft verdecktem Sensor zu wiederholtem Anlauf; ein remanenter Merker führt zu automatischem Wiederanlauf; eine Verwechslung von Öffner/Schließer kehrt die Stoppbedingung um; fehlende Zeitbegrenzung verlängert den Motorlauf. Prüfe jede Variante zuerst ausschließlich simuliert.

Schaltlogik und Fachvideo

Die boolesche Betriebsbedingung für eine normale Freigabe lautet sinngemäß: Start erfolgt UND Stoppkontakt meldet betriebsbereit UND keine Störung. Die positive Sensorflanke aktiviert im BEREIT-Zustand einen zeitbegrenzten Zyklus. „UND“ ist nur wahr, wenn alle verknüpften Bedingungen wahr sind; „ODER“ genügt eine wahre Eingangsbedingung. Ein Ausgangssignal muss den passenden Treiber ansprechen, der das reale Laststromniveau verträgt.

Video (deutsch): Jörn Loviscach, „Grundlagen der SPS (speicherprogrammierbare Steuerung)“ (11.07.2015). Erkläre nach dem Anschauen den Zyklus aus Einlesen, Verarbeiten und Ausgeben. Das Video ist ein Grundlagenbeitrag, keine Quelle zum Normenstand 2026. Originalvideo.

Energiewandlung und technische Berechnung

Motor auswählen und Datenblätter verstehen

Ein Gleichstrommotor wandelt elektrische Energie in mechanische Arbeit und Wärme um. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis nutzbarer mechanischer zur aufgenommener elektrischer Leistung; Verlustwärme und mechanische Reibung gehören zur Betrachtung. Ein Getriebemotor senkt die Ausgangsdrehzahl und kann das Drehmoment am Abtrieb erhöhen, ohne Energie zu erzeugen. Auswahlkriterien: Nennspannung, Nenn- und Anlaufstrom, Betriebsart, Drehmoment, Drehzahl, Treiber, Schutzart, Austauschbarkeit, Beschaffbarkeit und Betriebsanleitung.

Bild: Aufbau eines Bürsten-Gleichstrommotors mit Rotor, Bürsten und Stator. Quelle: Wikimedia Commons, Ilia Krivoruk, CC BY-SA 3.0.

Bild: Prinzip einer H-Brücke für eine mögliche Richtungsumschaltung; für den Lernauftrag genügt eine Richtung. Die Grafik ist kein anschlussfertiger Sicherheits- oder Motortreiberplan. Quelle: Wikimedia Commons, Giacomo Alessandroni, CC BY-SA 4.0.

Durchgerechnete Beispielauslegung: 24-V-Modell

Fiktive Typdaten für die Übungen, vor realem Einsatz durch aktuelle Herstellerangaben zu ersetzen: Motor 24 V / 6 W, optischer Sensor 24 V / 0,05 A, Steuerung 24 V / 0,15 A, LED-Meldeeinheit 24 V / 0,08 A, Treiberelektronik 24 V / 0,10 A. Der Motor hat unter angenommener Nennlast I = P/U = 6 W / 24 V = 0,25 A. Der modellierte Gesamt-Nennstrom ist 0,25 + 0,05 + 0,15 + 0,08 + 0,10 = 0,63 A. Die zugehörige Lastleistung ergibt P = 24 V × 0,63 A = 15,12 W bei gleichzeitigem Nennbetrieb. Das ist nicht die Leistungsaufnahme eines Netzgeräts und keine Aussage über Einschaltströme.

Eine rechnerische Reserve von 50 Prozent ergibt 0,63 A × 1,5 = 0,945 A. Für den betreuten Modellversuch wird beispielhaft ein geprüftes, gekapseltes 24-V-DC-Gerät mit maximal 2 A und geeigneter Strombegrenzung als Kandidat betrachtet. Die endgültige Auswahl von Ausgangsschutz, Zweigschutz, Leitungen, Kurzschlussverhalten, Anlaufstrom und zulässiger Last trifft die Fachkraft anhand der konkreten Datenblätter; 2 A ist kein universeller Sicherungswert.

Spannungsfall-Beispiel: Kupferleitung zu einem Motor, einfache Leitungslänge 3 m, Hin- und Rückweg zusammen 6 m, Querschnitt 0,5 mm², angenommener spezifischer Widerstand bei etwa 20 °C: 0,0178 Ω·mm²/m. Dann R = 0,0178 × 6 / 0,5 = 0,2136 Ω. Bei 0,25 A folgt ΔU = 0,25 × 0,2136 = 0,0534 V, also ungefähr 0,22 Prozent von 24 V. Dieser vereinfachte stationäre Rechenwert berücksichtigt keine Erwärmung, Übergangswiderstände, Anlaufspitzen oder regulatorischen Leitungsquerschnittsnachweis; die Praxisausführung benötigt eine separate fachliche Bewertung.

Energievergleich: Wenn Motor, Sensorik und Elektronik acht Stunden dauerhaft ihre genannten Nennströme aufnehmen, sind das 15,12 W × 8 h = 120,96 Wh = 0,12096 kWh. Läuft nur der Motor während 10 Prozent der Zeit und bleiben die anderen Verbraucher unverändert, ergibt sich mittlere Leistung 24 V × (0,25 A × 0,10 + 0,05 A + 0,15 A + 0,08 A + 0,10 A) = 9,72 W; acht Stunden benötigen rechnerisch 77,76 Wh = 0,07776 kWh. Die Differenz beträgt 43,20 Wh vor Netzteilverlusten. Deshalb muss man bei Energiesparmaßnahmen auch die dauerhaften Grundverbraucher prüfen.

Informations- und Materialfluss sowie Nachhaltigkeit

Im Informationsfluss gelangen Kundenanforderung → Pflichtenheft → Ein-/Ausgangsliste → Programm → Prüfergebnis → Bedienhinweis. Im Materialfluss gelangen ausgewählte Bauteile → Wareneingangsprüfung → gekennzeichnete Lagerung → Montage → Test → Übergabe → Reparatur beziehungsweise sortenreine Entsorgung. Verwende durchgängige Bauteilkennungen, Versionen und nachvollziehbare Stücklisten ohne persönliche Kundendaten. Bei Abweichungen kläre, ob ein Ersatzteil elektrisch und mechanisch wirklich kompatibel ist; „passt in die Klemme“ ist kein Eignungsnachweis.

Vollständiger Praxisfall, Qualität und Übergabe

Arbeitsplan für das Jahresprojekt

Ausgangslage: Die Lernwerkstatt benötigt eine energiearme Schauanordnung, die ein kleines Werkstück an einer Lichtschranke erkennt, den eingeschlossenen Antrieb höchstens drei Sekunden laufen lässt, den Normal-Stopp verarbeitet und bei Diagnosestörung bis zu einer neuen bewussten Freigabe blockiert. Realer mechanischer Transport ist optional. Das voll prüfbare Arbeitsergebnis ist mindestens eine lauffähige Zustandsmaschinen-Simulation mit Stromlauf- und Signalliste, dimensionierender Beispielrechnung, sieben protokollierten Testfällen und einer fachlichen Übergabe.

Phase	Konkrete Arbeit	Abgabe / Freigabe
1 Informieren	Fiktives Kundengespräch, 5 messbare Anforderungen, Schnittstellen erfassen	unterzeichnetes Muster-Pflichtenheft ohne reale Namen
2 Planen	Block- und Funktionsplan, Typdatenvergleich, 24-V-Bilanz, Risiken, Stückliste	Planungsmappe; reale Arbeiten erst nach Prüfung durch Fachkraft
3 Entscheiden	Varianten „nur Simulation“ und „gekapseltes 24-V-Modell“ bewerten	begründete Auswahl mit Sicherheitsgrenze
4 Durchführen	Ein-/Ausgangsliste, Zustandsautomat, Ablauf und Fehlersimulation; gegebenenfalls beaufsichtigte Montage	versioniertes Programm und Anlagenbeschreibung
5 Kontrollieren	definierte Eingänge auslösen, Testfälle, Grenz- und Fehlerzustände nachweisen	Soll-Ist-Protokoll mit Zeitstempeln aus Testumgebung
6 Bewerten	Kundenpräsentation, Energievergleich, Fehlerbericht, Verbesserung	Übergabeprotokoll, Reflexion und Bewertungsraster

Beispielhafte Stückliste, nicht als Einkaufsvorgabe: ein sicher getrenntes, gekapseltes 24-V-Netzteil mit dokumentierter Strombegrenzung; ein geeignetes Simulationssystem oder zugelassene 24-V-Steuerung; optischer Sensor; 24-V-Kleinmotor mit Berührungsschutz; geeigneter und passend bemessener Motortreiber; Meldelampe; freigegebene Steck- und Verbindungstechnik; Leitungsschutzkomponenten nach fachlicher Auslegung. Alle Datenblattversionen festhalten. Falls keine Fachaufsicht oder keine geeigneten Bauteile bereitstehen: keine reale Verdrahtung; simulierter Schaltplan mit denselben Bezeichnungen.

Prüfprotokoll mit eindeutigen Sollwerten

Die Tabelle enthält erwartete Sollzustände der Simulation; sie sind ausdrücklich keine vorgetäuschten Ist-Messungen. Trage im Projekt rechts echte Simulationsergebnisse ein. Ein realer Funktionsnachweis erfolgt nur nach technischer Freigabe durch die Elektrofachkraft. Mit digitalem Zeitmesser kannst du die Dauer des simulierten LAUF-Zustands prüfen; die konkrete zulässige Toleranz legt die Aufgabenleitung vorab fest.

Test	Eingabe / Situation	Erwartung	Ist / Abweichung
T1	Programmstart nach Spannungsrückkehr	AUS; Motor aus; kein Selbstanlauf	im Versuch eintragen
T2	Bewusster Start bei gültigen Betriebsbedingungen	BEREIT; Motor aus	im Versuch eintragen
T3	Eine neue Sensorflanke in BEREIT	LAUF; Motor an, maximal 3 s; dann BEREIT	im Versuch eintragen
T4	Sensor dauerhaft aktiv ohne neue Flanke	kein unbegrenzter oder wiederholter Motoranlauf	im Versuch eintragen
T5	Normal-Stopp während LAUF	normale Motorfreigabe fällt ab; Zustand STOERUNG	im Versuch eintragen
T6	Diagnosestörung während LAUF	Motorfreigabe aus; Störmeldung; kein Autorestart	im Versuch eintragen
T7	Störung beseitigt, nur Rücksetzen ohne neuen Start	Motor bleibt aus bis zur neuen bewussten Startfreigabe	im Versuch eintragen

Fehlerfall vollständig erläutert: Bei T4 läuft der Motor nach jedem dreisekündigen Zyklus sofort wieder an. Hypothese: Das Programm behandelt die weiterhin aktive Lichtschranke als neuen Start, statt eine neue positive Flanke zu verlangen. In der Simulation werden Sensoreingang und Zustandswechsel aufgezeichnet. Korrektur: Flankenauswertung, erneute Armierung erst nach Sensor-Rückkehr auf 0 und Test T3/T4/T7. Prüfbares Ergebnis: Genau ein Motorzyklus pro 0→1-Ereignis, kein weiterer Zyklus bei dauerhaftem Pegel und kein Start nach Spannungsausfall ohne bewusste Freigabe. Erst wenn alle relevanten Testfälle protokolliert sind, gilt die funktionale Simulation als bestanden; reale Sicherheitskonformität ist damit ausdrücklich nicht nachgewiesen.

Bewertungsraster und Kundenübergabe

Kriterium	Maximalpunkte	Vollständig erfüllt, wenn ...
Anforderungen und vollständige Handlung	10	verständliches Pflichtenheft, nachvollziehbare Phasen und messbare Abnahme
Fachplanung, Bauteile und Rechenwege	20	Anschlusskonzept, Datenblattvergleich, Strom- und Energieberechnung mit Annahmen
Sicherheits- und Umweltkonzept	20	klare Aufsicht, geeignete Schutzidee, Gefährdungen, Entsorgung und Datenschutz
Programm und Normalfunktionen	20	Zustände, Flanke, Zeitbegrenzung, Störbehandlung und Neustart sauber simuliert
Prüfung, Diagnose und Qualität	20	sieben Soll-Ist-Tests, reproduzierbare Fehleranalyse, Korrektur und Wiederholungsprüfung
Dokumentation, Gespräch und Reflexion	10	verständliche Übergabe, fachliche Begründung und Verbesserungsvorschlag
Gesamt	100	Punkte dienen der lernbegleitenden Orientierung, nicht einer amtlichen Prüfungsnote

Bewertungsstufen je Kriterium: 100 Prozent der Teilpunkte für vollständig, korrekt, begründet und nachgewiesen; 75 Prozent für kleine dokumentierte Mängel; 50 Prozent für wesentliche Lücken; 25 Prozent für stark eingeschränkte Bearbeitung; 0 Prozent ohne passenden Nachweis. Sicherheitsvorrang: Besteht ein nicht beherrschtes Risiko, wird der praktische Teil unabhängig von Punkten gestoppt und ausschließlich simuliert fortgesetzt. Niemand erhält durch dieses Raster die Befugnis zur Prüfung oder Inbetriebnahme.

Kundengespräch in eigenen Worten: „Das Modell erkennt ein Objekt nur als neues Ereignis, aktiviert dann den geschützten Motor höchstens drei Sekunden und verriegelt nach einer Störmeldung. Hier sehen Sie den Ablaufplan, den ausgefüllten Testbericht, den Energievergleich und die Hinweise für die Wartung. Die Simulation ersetzt keine sicherheitstechnische Freigabe einer realen Anlage.“ Bitte um Rückmeldung zu Zuverlässigkeit, Bedienbarkeit, Reparaturfähigkeit und laufenden Kosten.

Reflexion: Welche Anforderung war zunächst unklar? Welche Abweichung ergab sich im Soll-Ist-Protokoll? Welcher Fehler wurde mit welcher Hypothese gefunden? Welche Änderung spart Energie, ohne Funktion oder Sicherheit zu mindern? Welche Kompetenz muss im Betrieb mit echter Fachkraft weiter trainiert werden?

Interaktive Aufgaben

Teste hier ausschließlich berufliche Entscheidungen, Rechenwerte und Fehlersituationen aus dem Projekt. Bei einer unrichtigen Auswahl vergleiche die Voraussetzungen mit dem jeweiligen Fachkapitel und berechne gegebenenfalls noch einmal; die korrekte Quizoption wird nicht vorab als Antwortliste verraten.

Multiple-Choice-Quiz: Beruflicher Kompetenzcheck

Welche Aussage ist für den geplanten 24-V-Modellaufbau fachlich richtig? (Ein geeignetes gekapseltes Schutzkleinspannungsgerät und die fachliche Freigabe sind erforderlich) (!Jedes Gerät mit der Aufschrift 24 V ist automatisch sicher getrennt) (!Ein normaler SPS-Stopp ersetzt jede sicherheitsgerichtete Abschaltung) (!Die Netzseite darf unter Aufsicht von Mitschülern selbst angeschlossen werden)

Ein 24-V-Motor nimmt im Nennbetrieb 6 W auf. Wie groß ist sein rechnerischer Nennstrom? (0,25 A) (!4 A) (!144 A) (!0,004 A)

Was folgt aus einem ununterbrochenen Sensorsignal im beschriebenen Ablauf? (Ohne neue Sensorflanke darf kein weiterer Motorzyklus starten) (!Nach jeder Laufzeit muss der Motor automatisch erneut starten) (!Die Zeitbegrenzung kann entfallen) (!Der Sensor muss elektrisch kurzgeschlossen werden)

Was ist der entscheidende Unterschied einer Drehzahlregelung zur einfachen zeitgesteuerten Motorfreigabe? (Ein gemessener Drehzahlwert wird mit einem Sollwert rückgekoppelt verglichen) (!Eine Regelung braucht niemals einen Sensor) (!Eine zeitgesteuerte Freigabe misst automatisch die Drehzahl) (!Eine Regelung kann nur mit Netzspannung arbeiten)

Welcher Prüfweg ist bei unbekannter Motorstörung fachgerecht? (Erst Versorgung und Eingangssignale prüfen, dann Programmzustand und Treiber systematisch eingrenzen) (!Sofort mehrere Teile auf Verdacht austauschen) (!Die Strombegrenzung ohne Prüfung außer Kraft setzen) (!Mit dem Strommessbereich direkt an der Quelle beginnen)

Welche Aussage zur 24-V-Auslegung mit 0,63 A errechnetem Gesamt-Nennstrom trifft zu? (Der Anlaufstrom und die Schutzkoordination müssen zusätzlich anhand von Herstellerdaten geprüft werden) (!Ein gemessener Nennstrom ist automatisch der höchste mögliche Strom) (!Der gewählte Netzteilstrom ist ohne weitere Prüfung zugleich der Sicherungswert) (!Leitungsquerschnitte spielen bei 24 V keine Rolle)

Welche Energie benötigt eine konstante Last von 15,12 W in acht Stunden rechnerisch? (120,96 Wh) (!15,12 Wh) (!1,89 Wh) (!1.209,6 kWh)

Welche Beobachtung belegt die Forderung nach bewusstem Wiederanlauf? (Nach Spannungsrückkehr bleibt die Motorfreigabe aus, bis erneut Start betätigt wird) (!Nach Spannungsrückkehr startet der Motor unverzüglich) (!Der alte LAUF-Zustand bleibt nach Neustart immer gespeichert) (!Eine Störmeldung muss die Motorfreigabe dauerhaft einschalten)

Welche Aussage über den Kundennachweis ist richtig? (Ein ausgefülltes Soll-Ist-Protokoll mit sieben Testfällen macht die funktionale Simulation nachvollziehbar) (!Die Materialliste allein beweist jede elektrische Schutzmaßnahme) (!Eine Videovorführung ersetzt sämtliche Prüfungen) (!Ein bestandener Online-Quiz ersetzt die betriebliche Freigabe)

Welche Daten gehören in die öffentliche Kursdokumentation? (Fiktive Projektdaten und anonymisierte Musterwerte ohne Betriebsgeheimnisse) (!Echte Kundenadressen mit Zugangscodes) (!Private Anlagenfotos ohne Freigabe) (!Persönliche Prüfungsakten von Auszubildenden)

Memory: Fachbegriffe zuordnen

Pflichtenheft	Beschreibt die geplante Umsetzung vereinbarter Kundenanforderungen
Lichtschranke	Erkennt die Unterbrechung oder Veränderung eines optischen Strahls
Motortreiber	Schaltet oder regelt Laststrom passend zur elektrischen Ausführung
Spannungsfall	Differenz der Spannung infolge des Widerstands einer Leitung
Soll-Ist-Protokoll	Stellt vorgegebene Prüfkriterien den festgestellten Ergebnissen gegenüber
Wirkungsgrad	Verhältnis von nutzbarer Ausgangsleistung zur aufgenommenen Leistung

Drag-and-drop: Arbeitsschritte und Ergebnisse

Ordne das Arbeitsergebnis dem passenden Schritt zu	Arbeitsergebnis
Informieren	Kundenanforderungen und Schnittstellen erfassen
Planen	Schutzkonzept und Leistungsbilanz erarbeiten
Entscheiden	Varianten nach begründeten Kriterien vergleichen
Kontrollieren	Soll-Ist-Tests und Fehlerprüfung dokumentieren
Übergeben	Bedienhinweise und Abnahmegespräch durchführen

Kreuzworträtsel: Begriffe des Praxisauftrags

SENSOR	Welches Bauteil wandelt eine physikalische Beobachtung in ein elektrisches Signal?
RELAIS	Welches elektromechanische Bauteil kann einen Lastkreis schalten?
STEUERUNG	Wie heißt eine signalabhängige Ablaufbeeinflussung ohne notwendige Istwert-Rückführung?
LICHTSCHRANKE	Welcher optische Melder erkennt im Projekt vorbeilaufende Werkstücke?
MESSPROTOKOLL	Welches Dokument hält Prüfbedingungen und Messwerte fest?
WIRKUNGSGRAD	Welche Kennzahl beschreibt das Verhältnis von Nutzleistung zu Aufnahmeleistung?

LearningApps

Das eingebettete LearningApps-Element ist eine Suchseite, keine Behauptung über eine bestimmte verfügbare Einzel-App. Übertrage die Begriffe und Prüffragen aus diesem Kurs bei Bedarf in eine eigene fachliche Übung.

Lückentext: Sicherheit und Projektabwicklung

Vor dem Start eines Kundenauftrags werden die Anforderungen in einem

aus Sicht des Auftraggebers festgehalten.

Die geplante technische Umsetzung wird im

konkretisiert.

Eine optische Erkennungseinrichtung für Werkstücke heißt

.

Die programmierbare Steuereinheit wird kurz

genannt.

Die elektrische Leistung berechnet sich als Spannung mal

.

Ein Motor wandelt elektrische in

Energie um.

Die Gegenüberstellung von erwarteten und beobachteten Resultaten heißt

.

Die systematische Einordnung eines Fehlerbildes nennt man

.

Bei einem unzulässigen Zustand wird die normale Motorfreigabe

.

Messwerte ohne persönliche Kennungen unterstützen die

.

Offene Aufgaben

Die folgenden zwölf Aufgaben können vollständig mit fiktiven Unterlagen und Simulationswerkzeugen erledigt werden. Praktische elektrische Arbeiten bleiben der jeweils autorisierten, beaufsichtigten Übung vorbehalten. Dokumentiere bei jeder Aufgabe die Voraussetzungen, eigene Begründung und überprüfbare Ergebnisse.

Leicht

Kundenanforderung: Formuliere fünf prüfbare Anforderungen der fiktiven Lernwerkstatt und eine Rückfrage zum Sicherheitskonzept.
Systembild: Zeichne Versorgung, Sensor, SPS, Treiber, Motor und Anzeige; markiere Energie- und Informationsfluss verschieden.
Leistungsrechnung: Berechne aus 24 V und 6 W den Motor-Nennstrom und erläutere, weshalb dies noch keinen Einschaltstrom festlegt.
Risikoübersicht: Benenne je zwei elektrische und mechanische Gefährdungen sowie eine sichere Simulationsalternative.

Standard

Komponentenauswahl: Erstelle eine Stückliste mit Herstellerdaten-Feldern, Austauschbarkeit, Lieferweg und einem konkreten Entsorgungshinweis.
Ablaufprogramm: Entwirf Zustände AUS, BEREIT, LAUF, STOERUNG und programmiere die 3-s-Begrenzung in einer sicheren Simulation.
Prüfplanung: Lege sieben Soll-Ist-Tests fest, beschreibe geeignete Messgrößen und begründe die Reihenfolge spannungsfreier und funktionaler Prüfungen.
Übergabegespräch: Verfasse einen zweiminütigen Dialog, in dem du dem fiktiven Kunden Wiederanlaufverhalten, Energieverbrauch und Grenzen des Modells erläuterst.

Schwer

Sensorfehler: Simuliere einen dauerhaft aktiven Sensor, weise den Fehler eines pegelgesteuerten Programms nach und dokumentiere die Flankenkorrektur mit Regressionstest.
Leitungsbemessung: Variiere Leitungslänge, Querschnitt und Strom gegenüber dem Beispiel; erläutere, welche nicht berechneten Praxiseinflüsse die Fachkraft noch prüfen muss.
Regelungserweiterung: Konzipiere rein simuliert eine Drehzahlregelung mit Istwertsensor und Sollwert; stelle den Unterschied zum ursprünglichen Steuerablauf tabellarisch dar.
Variantenvergleich: Vergleiche drei Antriebs- oder Betriebsstrategien anhand Leistungsbedarf, Wartung, Sicherheitsrisiko, Materialkosten und Wiederverwendbarkeit; begründe eine Empfehlung.

Lernkontrolle

Diese Lernkontrollen dienen der begründeten fachlichen Rückmeldung; sie ersetzen keine offiziellen Prüfungen oder sicherheitstechnische Freigabe.

Kundenauftrag: Leite aus dem fiktiven Lastenheft mindestens fünf messbare Abnahmebedingungen ab; Rückmeldungskriterium: jede Bedingung lässt sich beobachten oder nachrechnen.
Sicherheitsentscheidung: Begründe mit DGUV- und Herstellerbezug, warum ein ungeschützter Netzspannungsaufbau ausgeschlossen wird und welche Schutzannahmen beim 24-V-Modell trotzdem offen sind.
Versorgungsdimensionierung: Überprüfe 0,63 A, 15,12 W und den Spannungsfall der Musterrechnung; Rückmeldungskriterium: Einheiten, Rechenwege, Annahmen und Anlaufstrom-Einschränkung stimmen.
Programmtest: Stelle zwei fehlerhafte Ablaufvarianten einer korrekten Flankenlogik gegenüber; Rückmeldungskriterium: T3, T4 und T7 sind durch Testfälle abgesichert.
Diagnoseauftrag: Entwickle für „Ausgang aktiv, Motor still“ einen Hypothesenbaum mit sicheren Testschritten; Rückmeldungskriterium: mindestens drei Ursachen und ein eindeutiger Ausschluss je Ursache.
Energienachweis: Vergleiche durchgerechneten Dauerlauf und 10-Prozent-Motorbetrieb einschließlich der Grundlasten; Rückmeldungskriterium: Einsparung in Wh und technische Grenzen korrekt erklärt.
Kundenabnahme: Gib eine begründete Übergabeempfehlung mit Restmängeln, Datenschutz und Wartung; Rückmeldungskriterium: keine Simulatorgebnisse als amtliche Prüfung darstellen.

Lernnachweis

Abzugeben ist eine nachvollziehbare Projektmappe mit (1) anonymisiertem Muster-Lastenheft und Pflichtenheft, (2) Blockschaltbild und Ein-/Ausgangsliste, (3) dokumentierter Sicherheits- und Umweltbetrachtung, (4) Stückliste samt überprüfbarer Typdaten, (5) vier nachvollziehbaren Rechenwegen zur Versorgung, Leitung und Energie, (6) Programm oder textuell nachvollziehbarem Zustandsautomaten, (7) ausgefüllten Ergebnissen zu T1–T7, (8) einer Fehleranalyse mit Korrekturtest sowie (9) Übergabe- und Reflexionsprotokoll. Ergänze das 100-Punkte-Raster als Selbst- und Fachfeedback. Keine personenbezogenen oder vertraulichen Daten.

Nachweisstufen: Basis: Schaltung beschreiben und mindestens fünf Prüffälle nachvollziehen. Sicher: alle sieben Prüffälle reproduzierbar, Rechenwege und Fachbegründungen vollständig. Vertieft: alternative Varianten bewerten, Rückkopplung unterscheiden und einen dokumentierten Fehler beheben. Die Bezeichnungen sind didaktisch, nicht kammeramtlich. Ein dokumentierter Simulationsnachweis ist bei fehlender Praxisfreigabe vollwertig innerhalb dieses Kurses; er ist keine Berechtigung zum Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Rückmeldung und Verbesserung: Zur Korrektur jedes Teilprodukts die Kriterien „richtig – begründet – prüfbar – sicher – nachvollziehbar“ verwenden. Benenne den gefundenen Fehler, ändere nur eine Variable, wiederhole die betroffenen Tests und dokumentiere die neue Version. Betriebliche Ausbildungsnachweise und etwaige Leistungsbewertungen folgen ausschließlich den Vorgaben von Ausbildungsbetrieb, Schule und zuständiger Kammer.

OER und Wikipedia

Geprüfte fachliche Ausgangsquellen (Abruf 23.10.2026):

BIBB: Elektroniker/-in – Berufsprofil, Ausbildungsordnung und Rahmenlehrplan, besonders die fachrichtungsübergreifenden Fertigkeiten.
BIBB: Ausbildung gestalten – Umsetzungshilfen und betriebliche Muster.
Elektronikerausbildungsverordnung (ElekAusbV), rechtliche Ausbildungsgrundlage; verbindlichen Einzelfall durch Ausbildende klären.
DGUV Vorschrift 3 und BG ETEM: 5 Sicherheitsregeln.
BetrSichV § 14: Prüfungen von Arbeitsmitteln; einschlägige Pflichten und Qualifikationen prüfen.
DIN Media: DIN VDE 0100-600:2017-06, aktuelle Produkt- und Geltungsinformation; kein Abdruck des Normtextes.
VDE Verlag: DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1):2026-06, gültige Ausgabe für elektrische Ausrüstung von Maschinen.
DGUV, Mitteilung vom 17.07.2026 zur Überarbeitung der Vorschriften 3 und 4; aktuelle Änderungen vor Nutzung prüfen.
University of Colorado Boulder, PhET: Stromkreise schalten – Gleichstrom, freie browserbasierte Fachsimulation von Grundschaltungen, nicht von Sicherheitsfunktionen.

Bildnachweise und Lizenzen (geprüfte Commons-Dateiseiten; unveränderte Einbindung):

Datei	Datei- und Quellenbeleg	Urheber	Lizenz / Rechtebeleg
File:PLC Control Panel.png	Commons-Dateiseite	Dailynetworks	Gemeinfrei, Urheberfreigabe
File:PLC Block Diagram.jpg	Commons-Dateiseite	ProVision / Mithil Kadam	CC BY-SA 4.0
File:Photoelectric sensor.jpg	Commons-Dateiseite	Honmingjun	CC BY-SA 3.0
File:Brushed dc motor assembly.jpg	Commons-Dateiseite	Ilia Krivoruk	CC BY-SA 3.0
File:H-bridge circuit.svg	Commons-Dateiseite	Giacomo Alessandroni	CC BY-SA 4.0

Videonachweise (Verlinkung/Einbettung, keine behauptete OER-Freigabe oder Erlaubnis zum Reupload): sps4you: Sensoren in der Praxis, 2020 und Jörn Loviscach: Grundlagen der SPS, 2015. Urheberrechte und Nutzungsbedingungen verbleiben bei den Anbietern. Externe Videoplattformen können bei Wiedergabe personenbezogene Nutzungsdaten verarbeiten. Für LearningApps konnte nur der Suchlink vorgesehen werden; eine fachlich passende Einzel-App wurde nicht verifiziert.

Weiterführender Artikel, deutschsprachig (Grundlagen; kein Ersatz für Hersteller- oder Sicherheitsregeln):

Verknüpfte Lernbereiche

Beruflicher Praxisauftrag Elektroniker

Verknüpfte Projekte: ein ausschließlich simuliertes Förderband mit Flankenerkennung; ein digitaler Prüfplan für einen 24-V-Kleinverbraucher; ein Energievergleich mehrerer Motorszenarien; ein kundenfreundliches Wartungs- und Übergabeprotokoll ohne personenbezogene Angaben. Vertiefe mit Technische Dokumentation, Digitalisierung, Betriebliche Kommunikation und Fehlerdiagnose.