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Praxisvertiefung Automatisierungs- und Systemtechnik - Elektroniker - Spezialisierung

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Einleitung

Du befindest dich in der Vertiefungsphase des vierten Ausbildungsjahrs (Monate 37–42) als Elektronikerin oder Elektroniker der Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik im Handwerk. Dieser Transferkurs verbindet bereits erworbene Kompetenzen aus den fachlichen Lernfeldern: einen realistisch beschriebenen Kundenauftrag klären, technisch und wirtschaftlich planen, als sicheres Modell ausführen, Fehler systematisch diagnostizieren, Ergebnisse prüfen, dokumentieren und begründet übergeben. Die fachlichen Lernfeldkurse über SPS, Netzwerke, Steuerungen, Antriebe und Instandhaltung werden vorausgesetzt, nicht wiederholt.

Rechtliche Einordnung: Die geltende Elektronikerausbildungsverordnung (ElekAusbV vom 30. März 2021, in Kraft seit 1. August 2021) sieht 42 Ausbildungsmonate und zwei Fachrichtungen vor. Der Ausbildungsrahmenplan ordnet die vier fachrichtungsspezifischen Positionen der Automatisierungs- und Systemtechnik dem Zeitraum 19. bis 42. Monat mit Richtwerten von 20, 24, 10 und 24 Wochen zu. Ein exklusiver Ausbildungsblock „Monat 37–42“ wird dadurch nicht vorgeschrieben; die zeitliche Zuordnung dieses Transferkurses ist eine didaktische Schwerpunktsetzung. Individuelle Ausbildungsplanung, betriebliche Einsatzmöglichkeiten, zuständige Handwerkskammer und der Landeslehrplan haben Vorrang. Die Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik und der eigenständige industrielle Beruf Elektroniker/-in für Automatisierungstechnik werden hier nur zur Abgrenzung erwähnt. BIBB-Berufsprofil und ElekAusbV, insbesondere §§ 2–5 und Anlage C.

Dein Lernziel: Du kannst einen berufstypischen Änderungs- und Instandhaltungsauftrag an einer Automatisierungsanlage analysieren, einen begründeten Arbeitsplan erstellen, ihn in einer sicheren Simulation realisieren, seine Funktion und Qualität nachweisen sowie eine nachvollziehbare Übergabedokumentation erstellen. Alle Kunden-, Standort-, Anlagen- und Messdaten im Kurs sind erfunden. Arbeiten an realen elektrischen Anlagen, Schutzeinrichtungen, Antrieben oder bewegten Maschinen erfolgen ausschließlich nach betrieblicher Freigabe unter Leitung und Aufsicht entsprechend qualifizierter Elektrofachkräfte; die Simulation ersetzt weder fachkundige Prüfung noch Konformitätsbewertung.

Kundenauftrag analysieren und eine Lösung begründen

Betriebliche Ausgangslage und Auftragsgrenzen

Fiktiver Auftrag „Pufferstation M24“: In einer Verpackungslinie werden Kartons von einem Zuführband über einen Stopper auf ein Abführband übergeben. Im Betrieb treten sporadische Stillstände auf. Die Auftraggeberseite wünscht nachvollziehbare Störmeldungen, eine reproduzierbare Abfolge und einen geringeren Energieverbrauch im Leerlauf. Bearbeitet wird ausschließlich ein digitales Abbild mit ungefährlicher 24-V-Modelllogik beziehungsweise einer reinen SPS-/Anlagensimulation. Keine reale Produktionsanlage wird verändert.

Festgelegte, überprüfbare Anforderungen:

Im freigegebenen Simulationsbetrieb werden Kartons ausschließlich einzeln übergeben; kein zweiter Karton darf in einen belegten Übergabebereich einfahren.
Start und normaler Stopp sind definiert; ein Stopp hält den Ablauf kontrolliert an. Nach einer Störung oder einem Neustart der Steuerung ist eine neue bewusste Bedienfreigabe erforderlich.
Ein plausibilisierter Sensor- oder Zeitfehler führt zu einem dokumentierten Störzustand mit gesperrter automatischer Weiterförderung.
Ein Bedienbild zeigt Betriebszustand, Sensorbelegung und Störursache ohne personenbezogene Daten.
Für die Simulation gelten eine Transportstrecke von 1,50 m, eine Modellgeschwindigkeit von 0,25 m/s und eine Zielrate von acht Kartons pro Minute. Es wird ein Testprotokoll über mindestens 30 vollständige Modellzyklen erstellt.

Ein Lastenheft hält fest, was verlangt wird; das Pflichtenheft beschreibt, wie die Lösung die Anforderungen erfüllt. Hier genügt eine kompakte Anforderungs- und Rückverfolgbarkeitsmatrix: Anforderung → Softwarefunktion → Testfall → dokumentierter Nachweis. Kläre Schnittstellen (Bedienung, Sensorik, SPS, Aktorik, Anlagensimulation), die Betriebsarten und die Verantwortlichkeiten, bevor du Änderungen vornehmen würdest.

Abbildung: Grundsätzlicher Aufbau einer speicherprogrammierbaren Steuerung. Vergleiche Eingänge, Verarbeitung und Ausgänge mit dem fiktiven Kundenauftrag; die Darstellung ist kein Sicherheitsnachweis.

Risiko, Datenschutz und Entscheidungsvarianten

Eine Gefährdungsbeurteilung fragt nach elektrischen, mechanischen, pneumatischen, unerwarteten Anläufen und Eingriffen in Steuerungssoftware. Not-Halt und Schutzeinrichtungen sind sicherheitsbezogene Funktionen; eine gewöhnliche SPS-Variable, eine Bildschirmtaste oder ein simuliertes Stoppsignal ersetzt keine validierte Sicherheitsfunktion. Eine reale Funktionsänderung darf erst nach Bewertung der Auswirkungen auf Sicherheit, Dokumentation und mögliche Konformität erfolgen.

Vergleiche mindestens zwei Varianten: A Zustandslogik und Sensorplausibilisierung mit Diagnoseanzeige; B zusätzlich bedarfsgerechter Bandbetrieb. Bewertet werden Funktionssicherheit, Aufwand, Wartbarkeit, Durchsatz, dokumentierbarer Nutzen, Zugriffsschutz und Energieverbrauch. Eine Komfortfunktion darf keinen Schutzmechanismus überbrücken. Nenne im Entscheidungsblatt sowohl Ausschlusskriterien (Sicherheit, unklare Signale) als auch gewichtete Qualitätsmerkmale.

Abbildung: Grundformen von Netzwerktopologien. Wähle für die Dokumentation eine nachvollziehbare Struktur und erkläre, warum eine Produktiv-SPS nicht ungeprüft mit einem Büronetz oder dem Internet verbunden wird. Die Grafik ersetzt keine anlagenspezifische Netzplanung.

Automatisierungsablauf modellieren und simuliert realisieren

Signale, Zustände und Traceability

Die Modell-Ein-/Ausgänge sind exemplarisch und keine anschlussfertige Verdrahtungsanleitung. In dieser Aufgabenvariante bedeutet bei den Lichtschranken TRUE: Karton erkannt; die tatsächliche Sensorpolarität muss immer anhand von Datenblatt und Messung geprüft werden.

Symbol	Simuliertes Signal	Bedeutung
Start	digitaler Eingang	Bedienwunsch zum Start bei erfüllten Freigaben
Stopp	digitaler Eingang	normaler Betriebsstopp, keine Not-Halt-Funktion
S1	digitaler Eingang	Karton vor dem Stopper erkannt
S2	digitaler Eingang	Abführbereich belegt
Reset	digitaler Eingang	quittiert behobene Modellstörung; startet nicht selbsttätig
B1	digitaler Ausgang	simuliertes Zuführband
B2	digitaler Ausgang	simuliertes Abführband
P	digitaler Ausgang	simulierter Stopper
Alarm	digitaler Ausgang	Störanzeige

Ein Zustandsautomat zerlegt die Anlage in AUS, BEREIT, FÖRDERN, WARTEN, FREIGEBEN und STÖRUNG. Übergänge brauchen eindeutige Bedingungen; Ausgänge werden für jeden Zustand definiert. Beispiel: Aus WARTEN wird nur dann FREIGEBEN, wenn S1 einen Karton erkennt, S2 „frei“ meldet, die Startfreigabe gültig ist und keine Störung ansteht. Bei widersprüchlicher Belegung wird der Ablauf gesperrt und die Ursache protokolliert. Beim Wiederanlauf werden undefinierte Zustände nicht ungeprüft übernommen.

Abbildung: Beispiel einer Kontaktplanprogrammierung. Übertrage nicht blind dargestellte Kontaktlogik auf die Pufferstation: Erst Signalzustände, Flanken, Speicherverhalten und Freigaben spezifizieren.

Vom Ablauf zur Prüfung: Leite für jede Anforderung einen Test ab. Beispiel Anforderung R-03 „Kein Übergang bei belegtem Abführbereich“ → Bedingung S2=TRUE → erwartetes Ergebnis P bleibt gesperrt → Zeitstempel und Bildschirmaufzeichnung des Simulationsversuchs als Nachweis. Trenne Funktionsfreigabe in der Steuerungslogik streng von einer rechtlich oder sicherheitstechnisch erforderlichen Freigabe durch Fachverantwortliche.

Zeitannahmen berechnen statt erraten

Für eine ungestörte Modellfahrt gilt bei konstanter Geschwindigkeit die Weg-Zeit-Beziehung t = s / v. Bei s = 1,50 m und v = 0,25 m/s folgt t = 1,50 / 0,25 = 6,0 s. Acht Kartons je Minute bedeuten einen mittleren Takt von 60 s / 8 = 7,5 s je Karton. Für einen einzelnen, nicht überlappenden Transport bleiben rechnerisch 1,5 s für zusätzliche Vorgänge. Diese vereinfachte Plausibilisierung vernachlässigt Anfahren, Abbremsen und Aktorzeiten; gemessene beziehungsweise simulierte Zeitreihen sind entscheidend. Ein bloßer Timer von sechs Sekunden ist kein Sensorersatz, kein Kollisionsschutz und keine Sicherheitseinrichtung. Bei einer gemessenen Überfahrzeit über dem fachlich begründeten Grenzwert ist ein Diagnosefall statt unkontrollierten Weiterbetriebs vorzusehen.

Häufige Fehler: Schaltkontakte ohne Prüfung der physikalischen Sensorpolarität invertieren; Startfreigaben nach Spannungswiederkehr automatisch setzen; einen einmal abgelaufenen Timer ohne Zustandsrücksetzung weiterverwenden; Sicherheits- und Betriebsstopp gleichsetzen; eine alleinige Simulation als reale Maschinenabnahme ausgeben.

Verifiziertes Fachvideo (deutsch, René Kaiser): Factory IO mit PLC Sim verbinden. Beobachte Signalzuordnung und den Abgleich zwischen Software und simulierter Anlage.

Fehler systematisch diagnostizieren und dokumentiert beheben

Vom Symptom zur begründeten Ursache

Eingespielter Fehler F-01 (ausschließlich Simulation): Nach dem Kartontransport zeigt die SPS S2 dauerhaft als belegt, obwohl die simulierte Lichtschranke wieder frei ist. Das ist zunächst ein Symptom, keine sichere Bauteildiagnose. Fertige einen Diagnosebaum für Sensor-/Simulationszustand, Signalzuordnung, Kommunikationsverbindung, Programmverknüpfung und Visualisierung an.

Prüfschritt	Beobachtung im Modell	Schlussfolgerung bzw. nächster Schritt
Bedienbild prüfen	Anzeige „Abführbereich belegt“	Störung reproduziert, noch keine Ursache bewiesen
Physikalisches Simulationsobjekt verfolgen	Karton hat S2 verlassen	Mechanische Belegung als unmittelbare Erklärung unwahrscheinlich
Simulierten Rohwert lesen	Modell-Sensor S2 = FALSE	Sensorabbild zeigt frei
SPS-Eingangsstatus ansehen	SPS-Variable S2 = TRUE	Abweichung zwischen Rohwert und Steuerungsabbild
Signalweg und Fehler-Injektion untersuchen	Simulierter Eingang wurde auf TRUE festgehalten	Fehlerursache im Übungsmodell gefunden
Fehler-Injektion zurücknehmen	Rohwert und SPS-Status folgen einander	Hypothese durch erneuten Test gestützt

Dokumentiere Sollzustand, Istzustand, Mess-/Tracezeitpunkt, Hypothese, Prüfmittel, Maßnahme und Wiederholtest. Nutze Simulations-Trace, Änderungsprotokoll und Versionsvergleich statt wahllosem Austauschen von Komponenten. Auf einer realen Anlage dürfen keine Schutzschaltungen manipuliert und keine künstlichen Fehler bei laufender gefährlicher Bewegung injiziert werden. Komponentenwechsel, elektrotechnische Prüfung und Wiederanlauf liegen in den Händen befugter Fachpersonen.

Softwarepflege, IT-Sicherheit und sichere Rückkehr

Vor jeder freigegebenen Softwareänderung werden die passende Projektversion, Hardwarestände, Parameter, Kommunikationskonfiguration und ein nachweisbar wiederherstellbares Backup geklärt. Änderungen erfolgen nachvollziehbar mit Version, Datum, Verantwortlichkeit, Prüfergebnis und Rücksetzstrategie. Betriebs- und Wartungsnetze werden nach Freigabekonzept segmentiert; Fernzugänge, Nutzerrechte und Protokollierung folgen der betrieblichen OT-/IT-Sicherheitsstrategie. Keine realen Zugangsdaten, IP-Pläne oder Kundendateien in Lernprotokollen veröffentlichen.

Abbildung: Ein Not-Halt-Bedienelement als Anschauungsobjekt. Seine bloße Existenz belegt keine funktionsfähige oder normgerecht ausgelegte Sicherheitskette. Sicherheitsbezogene Steuerungen werden risikobasiert ausgelegt, geprüft und validiert; gewöhnliche SPS-Software genügt dafür nicht automatisch.

Regelwerksbezug: DGUV Vorschrift 3 fordert bei Errichtung, Änderung und Instandhaltung elektrischer Anlagen die Elektrofachkraft beziehungsweise deren Leitung und Aufsicht. DIN VDE 0105-100 betrifft den sicheren Betrieb elektrischer Anlagen; fachkundig anzuwendende fünf Sicherheitsregeln sind kein Lernexperiment an offenen spannungsführenden Anlagen. Die DIN EN ISO 13849-1 (Ausgabe 2023) behandelt sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen. Für reale Maschinen sind zusätzlich anwendbare Herstellerdokumentationen und die zum konkreten Zeitpunkt geltende Rechtslage zu prüfen. Siehe DGUV Vorschrift 3, IFA-Report 1/2025 und EU-Maschinenverordnung. Die Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 gilt im Wesentlichen ab 20. Januar 2027 und ersetzt die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG; für einen realen Auftrag gilt die jeweilige aktuelle Übergangslage.

Prüfstrategie, Nachweise und vollständiger Praxisfall

Arbeitsplan mit verantwortlichen Entscheidungspunkten

Dies ist ein vollständig erläuterter schulisch-betrieblicher Übungsauftrag, kein amtlicher Prüfungsauftrag. In der Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik betrifft der Prüfungsbereich „Kundenauftrag“ nach § 11 ElekAusbV das Errichten, Ändern oder Instandhalten einer Automatisierungsanlage; Art der Arbeitsaufgabe legt der Prüfungsausschuss fest. Der dortige Prüfungsrahmen (16 Stunden einschließlich höchstens 20 Minuten situativem Fachgespräch) ist nicht der Zeitumfang dieses Lernkurses.

Phase	Modell-Arbeitspaket und Hilfsmittel	prüfbares Ergebnis	Freigabekriterium
1. Klären	Fiktiven Kundenwunsch, Schnittstellen und Pflichten erfassen	Anforderungsmatrix R-01 bis R-06	Auftrag und Grenzen widerspruchsfrei
2. Risiko planen	Gefährdungen, Rollen und sichere Modellalternative erfassen	Gefährdungsliste und Zuständigkeitsblatt	Keine reale Anlage ohne fachliche Freigabe
3. Entwerfen	Zustandsdiagramm, Signalbelegung und Testfälle ableiten	Versionsstand V1.0 und Testplan T-01 bis T-07	Jede Forderung hat mindestens einen Test
4. Simulieren	Steuerungslogik im Offline-Modell implementieren	Projektdatei V1.1 und Trace	Keine ungeprüfte reale Übertragung
5. Diagnose	Fehler F-01 reproduzieren und signalweise eingrenzen	Vorher-/Nachher-Trace und Änderungsprotokoll	Ursache belegt, Modellfehler behoben
6. Prüfen	Normal-, Grenz-, Stör- und Wiederanlauffälle testen	Abnahmeprotokoll mit Soll/Ist	Kritische Tests bestanden
7. Bewerten	Wirtschaftlichkeit, Energie und Abfall betrachten	Variantenentscheid mit Rechenblatt	Annahmen und Grenzen offengelegt
8. Übergeben	Modellbedienung erklären, Unterlagen versionieren	Fiktives Übergabeblatt	Vollständige, verständliche Dokumentation

Minimaler Testplan des Modells:

Test	Eingabe / Bedingung	Erwartetes Ergebnis	Beispieldokumentation
T-01	Normaler Start aus BEREIT	bewusste Freigabe, definierte Zustandsfolge	bestanden, Trace V1.1
T-02	S2 zeigt belegt	keine Kartonfreigabe am Stopper	bestanden, Sperre sichtbar
T-03	S1 meldet keinen Karton	kein unbegründeter Übergang in FREIGEBEN	bestanden
T-04	Eingang S2 im Modell künstlich festgehalten	Störung erkannt, kein automatisches Weiterfördern	zuerst nicht bestanden in V1.0, nach Korrektur bestanden in V1.1
T-05	Stopp bei laufendem Modell	definierter Halt nach Funktionsspezifikation	bestanden
T-06	simulierter Neustart nach Störung	kein selbsttätiger Neustart	bestanden
T-07	30 simulierte Kartondurchläufe	Einzelübergabe, null beobachtete Doppelübergaben	30 von 30 bestanden, Modellannahme

Das sind beispielhaft ausgefüllte synthetische Testergebnisse, keine Messungen an einer echten Anlage. T-04 darf ausdrücklich mit einer fehlgeschlagenen Prüfung vor der Fehlerbehebung dokumentiert sein: Qualitätsmanagement braucht glaubwürdige Fehlerhistorie, kein makelloses Scheinprotokoll. 30 erfolgreiche Simulationen belegen lediglich die festgelegten Modellfälle, nicht die Ausfallwahrscheinlichkeit, funktionale Sicherheit oder die Zulassung einer Maschine. Bei einem kritischen Mangel keine reale Freigabe, auch wenn viele andere Tests bestanden sind.

Verifiziertes Fachvideo (deutsch, René Kaiser): SPS Übungsaufgabe – Pufferstation. Analysiere die Reihenfolge von Sensorabfrage, Stopperfreigabe und Wiederholungstest. Die Lehrübung enthält Vereinfachungen; übernimm diese nicht ungeprüft als realen Maschinenschutz.

Ein überprüfbares Bewertungsraster

Leistungskriterium	Maximale Punkte	Anker für volle Punktzahl
Auftragsklärung und Regelwerkszuordnung	15	sechs eindeutige Anforderungen, korrekte Fachrichtungsabgrenzung und belastbare Quellen
Gefährdung, Zuständigkeit und sichere Alternative	20	Risiken und Freigabegrenzen nachvollziehbar; Simulation statt unsicherem Eingriff
Arbeitsplanung und steuerungstechnisches Modell	20	Zustände, Ein-/Ausgänge, Interlocks und Versionsführung konsistent
Diagnose, Prüffälle und tatsächliche Nachweise	20	Fehlerhypothesen durch Signalweg geprüft, sieben Testfälle mit Soll/Ist dokumentiert
Dokumentation und fiktive Übergabe	15	verständliches Übergabeblatt, Wiederanlaufhinweis und vollständige Artefakte
Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Datenschutz	10	prüfbare Rechnung, sensible Daten vermieden, realistische Entscheidungsbegründung
Summe	100	Die Punkte dienen der Lernrückmeldung, nicht als amtliches Prüfungsergebnis

Sperrkriterium: Eine nicht geklärte Sicherheitsgefährdung, manipulierte Schutzfunktion oder eine nicht bestandene kritische Prüfung verhindert eine Freigabe unabhängig von der Punktzahl. Selbstreflexion: Welche Annahme könnte die beste Simulationsbewertung in einer echten Anlage widerlegen?

Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und betriebliche Übergabe

Durchgerechnete Kosten-Nutzen-Abwägung

Fiktive Optimierungsrechnung: Zwei Bandantriebe benötigen im Ausgangszustand jeweils durchschnittlich 0,25 kW elektrische Wirkleistung während des betrachteten Betriebs. Durch eine in der Simulation konzipierte bedarfsgerechte Betriebsart könnten beide Antriebe an 240 Betriebstagen jeweils zwei Stunden weniger pro Tag laufen. Diese Zahlen sind Annahmen, keine gemessenen Werte einer realen Anlage.

Eingesparte Energie: 2 Antriebe × 0,25 kW × 2 h/Tag × 240 Tage/Jahr = 240 kWh/Jahr.
Stromkosteneinsparung bei angenommenen 0,30 Euro/kWh: 240 kWh × 0,30 Euro/kWh = 72 Euro/Jahr.
Umsetzung: 6 h Entwicklungs-/Prüfarbeit × 45 Euro/h + 90 Euro zusätzliche Komponenten = 360 Euro einmalig.
Laufender Mehr-Aufwand: angenommen 12 Euro/Jahr, damit jährlicher Netto-Nutzen 60 Euro/Jahr.
Einfache statische Amortisation unter unveränderten Annahmen: 360 Euro / 60 Euro/Jahr = 6 Jahre.

Entscheidung: Falls das Unternehmen rein für diese Einsparung höchstens vier Jahre Amortisationsdauer akzeptiert, ist die Variante unter den genannten Annahmen wirtschaftlich nicht ausreichend. Verbesserte Diagnose, geringere Ausschussquote oder weniger Störzeit könnten einen zusätzlichen Nutzen bieten, müssen aber separat und seriös belegt werden. Rechne einen Sensitivitätsfall mit geringerem Jahresbetrieb oder höherem Strompreis. Für eine echte Auswertung sind Lastprofile, Wirkleistung, Anlaufverhalten, Stillstandskonzepte und der Prozessbedarf zu messen. Häufige Fehler sind die Verwechslung von Motor-Nennleistung mit tatsächlicher elektrischer Leistung, das Weglassen der Personalkosten und eine als Messwert präsentierte Simulation.

Abbildung: Regelkreis mit Rückführung als Transferimpuls: Der Soll-/Istwert-Vergleich gehört zu Regelungsaufgaben. Die Pufferstation ist dagegen vor allem eine ereignisgesteuerte Ablaufsteuerung. Begründe den Unterschied, bevor du eine PID-Regelung unnötig als Lösung vorschlägst.

Nachhaltige und datensparsame Übergabe

Nachhaltigkeit heißt hier nicht allein weniger Strom: vermeidbare Ausschussteile, langlebige Komponenten, reparierbare Baugruppen, Aktualisierbarkeit, fachgerechte Rückgabe elektronischer Altteile und weniger unnötige Servicefahrten gehören ebenfalls zur Variantenabwägung. Eine Optimierung darf Schutzfunktionen, Produktqualität oder Ergonomie nicht verschlechtern. Das Übergabepaket enthält eine anonymisierte Anforderungsmatrix, einen lesbaren Signal- und Netzwerkplan, den freigegebenen Modellversionsstand, Prüf-/Diagnoseprotokolle, eine Bedien- und Störungsbeschreibung und einen Bericht über offene Restrisiken.

Datenschutz und digitale Arbeitswelt: Verwende in Screenshots nur fiktive Namen, neutrale Gerätekennungen und erfundene Anlagenadressen. Zugänge werden nicht im Projektbericht offengelegt. Rollenbasierter Zugriff, Freigabe von Firmware-/Softwareupdates, Patch- und Wiederherstellungstests müssen betrieblich geregelt sein. Ein Lernnachweis ist kein Schaltauftrag und berechtigt nicht zur selbstständigen Arbeit an einer Kundenanlage.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Fachwissen

Welche zeitliche Zuordnung macht die ElekAusbV für die fachrichtungsspezifischen Positionen der Automatisierungs- und Systemtechnik? (Der Ausbildungsrahmenplan enthält Richtwerte für den Zeitraum vom 19. bis zum 42. Monat.) (!Alle vier Positionen sind ausschließlich im 37. bis 42. Monat zu vermitteln.) (!Die Fachrichtung beginnt rechtlich erst nach der Gesellenprüfung.) (!Die Fachrichtung hat nur eine vorgeschriebene Lernwoche.)

Welche Unterlage verbindet im Praxisauftrag Kundenanforderung und nachzuweisenden Testfall am unmittelbarsten? (Eine Rückverfolgbarkeitsmatrix mit Anforderung, Funktion, Testfall und Nachweis.) (!Eine Bildsammlung ohne Funktionsbeschreibung.) (!Eine Rechnung ohne Bezug zum Auftrag.) (!Eine beliebige Liste von SPS-Variablennamen.)

Welche Transportzeit ergibt sich im Modell aus 1,50 Meter Strecke und 0,25 Meter pro Sekunde? (Sechs Sekunden.) (!Eineinhalb Sekunden.) (!Acht Sekunden.) (!Sechzig Sekunden.)

Welche Aussage zur Not-Halt-Funktion einer realen Maschine ist fachlich richtig? (Eine normale SPS-Stopptaste ersetzt keine passend ausgelegte und validierte Sicherheitsfunktion.) (!Ein gesetztes SPS-Merkerbit macht eine Maschine automatisch sicher.) (!Eine grüne Statusanzeige ist ein Nachweis für die Schutzfunktion.) (!Ein einmal bestandener Simulationstest ersetzt jede Sicherheitsprüfung.)

Wie gehst du vor, wenn die SPS einen belegten Bereich meldet, das Simulationsobjekt aber bereits weitergefahren ist? (Du vergleichst Rohsignal, Kommunikationsabbild, SPS-Variable und Programmzustand systematisch.) (!Du tauschst ohne Prüfung zunächst sämtliche Sensoren.) (!Du entfernst die Freigabebedingung dauerhaft.) (!Du quittierst die Störung und deaktivierst das Protokoll.)

Was muss nach einem nicht bestandenen kritischen Modelltest dokumentiert werden? (Ursache, Korrektur, Versionswechsel und bestandener Wiederholungstest vor einer Modellfreigabe.) (!Nur die erfolgreichen Tests ohne Fehlereintrag.) (!Eine pauschale Bestätigung durch eine beliebige Person.) (!Eine manuell geschönte Sollwerttabelle.)

Welcher Jahreswert ergibt sich im Kostenbeispiel aus zwei Antrieben mit je 0,25 Kilowatt, zwei eingesparten Stunden täglich und 240 Tagen? (240 Kilowattstunden.) (!24 Kilowattstunden.) (!4800 Kilowattstunden.) (!120 Kilowattstunden.)

Wie groß ist die einfache Amortisationsdauer bei 360 Euro Investition und 60 Euro jährlichem Nettonutzen? (Sechs Jahre.) (!Sechs Monate.) (!Sechzig Jahre.) (!Ein Jahr.)

Wozu dient ein getestetes Projekt-Backup vor einer freigegebenen SPS-Änderung? (Zur nachvollziehbaren Wiederherstellung eines geeigneten vorherigen Versionsstands.) (!Zum automatischen Nachweis einer sicheren Maschinensteuerung.) (!Zum Ersetzen sämtlicher elektrischer Prüfungen.) (!Zur Veröffentlichung von Kundenzugangsdaten.)

Welche Schlussfolgerung ist nach dreißig fehlerfreien simulierten Kartondurchläufen gerechtfertigt? (Die geprüften Modellfälle waren erfolgreich, die reale Anlagensicherheit bleibt gesondert nachzuweisen.) (!Die gesamte reale Maschine ist für alle Einsatzbedingungen zertifiziert.) (!Alle möglichen Software- und Sensorfehler sind ausgeschlossen.) (!Die Prüfung durch eine Elektrofachkraft wird dadurch entbehrlich.)

Memory

Ordne jedem Begriff seine eigenständige Funktion zu.

Anforderungsmatrix	Bindet Kundenwunsch an Funktion und Testnachweis
Zustandsautomat	Legt zulässige Betriebszustände und Übergänge fest
Rohsignal	Signalzustand vor der Programminterpretation
Wiederholtest	Prüft nach Korrektur die zuvor fehlerhafte Anforderung erneut
Versionsprotokoll	Dokumentiert Zeitpunkt, Anlass und Umfang einer Änderung
Amortisation	Vergleicht Anfangsausgabe mit jährlichem Nettonutzen

Drag-and-drop

Ordne die fünf Tätigkeiten den richtigen Ergebnissen zu.

Passende Tätigkeit	Nachweis bzw. Ergebnis
Auftrag klären	Lastenheft mit messbaren Kriterien
Schnittstellen prüfen	Signalliste mit eindeutigem Zustand
Fehler eingrenzen	Ursachenbeleg aus Rohwert und SPS-Trace
Änderung verifizieren	Soll-Ist-Test nach Versionswechsel
Übergabe vorbereiten	Abnahmeblatt mit Restrisiken und Bedienhinweisen

Kreuzworträtsel

Beantworte die sechs fachlichen Hinweise jeweils mit einem deutschen Einzelwort.

Lastenheft	Welches Dokument beschreibt die Anforderungen aus Sicht der Auftraggeberseite?
Freigabe	Welche Entscheidung erlaubt nach erfolgreicher Prüfung den nächsten Arbeitsschritt?
Diagnose	Wie heißt die systematische Ermittlung einer Störungsursache?
Sollwert	Welche vorgegebene Größe wird bei einer Regelung mit dem Istwert verglichen?
Version	Wie nennt man den eindeutig bezeichneten Entwicklungsstand einer Software?
Wartung	Welche vorbeugende Tätigkeit dient dem Erhalt des Sollzustands einer Anlage?

LearningApps

Suche ergänzende Zuordnungsübungen zu SPS, Auftragsplanung und Automatisierungsdiagnose. Die externe Suche ist keine bestätigte Einzelaufgabe und kann wechselnde Treffer liefern.

Lückentext

Zu Beginn übersetzt du den Kundenwunsch in eine prüfbare

. Ein vereinbarter Modellzustand mit definierten Übergängen lässt sich als

darstellen. Beim Vergleich von Sensorzuständen erfasst du zunächst das

. Für den Transport einer Strecke benutzt du die Beziehung Weg geteilt durch

. Eine Vermutung über eine Störungsursache überprüfst du mit einem gezielten

. Vor einem Versionswechsel erstellst und prüfst du ein

. Die elektrische Gefährdungsbeurteilung und reale Anlagenprüfung liegen bei fachlich

Personen. Ein bestandenes Modellprotokoll ersetzt keine reale

. Der wirtschaftliche Nettonutzen berücksichtigt zusätzlich die jährlichen

. Bei der Übergabe benennst du auch verbleibende

.

Offene Aufgaben

Leicht

Auftragsanalyse: Formuliere für die fiktive Pufferstation vier funktionale und zwei nichtfunktionale Anforderungen und ordne jedem Satz ein messbares Abnahmekriterium zu.
Signalverfolgung: Zeichne einen anonymen Signalweg vom simulierten Sensor über die Steuerung bis zur Bildschirmanzeige und erläutere die Stelle einer möglichen Signalumkehr.
Zeitberechnung: Berechne die Transportzeit für 1,50 m bei 0,25 m/s und bestimme die theoretische Taktzeit für acht Kartons je Minute samt zwei Grenzen des Modells.
Arbeitssicherheit: Erstelle eine Übersicht über fünf Sicherheitsregeln als theoretische Fachinformation und erkläre, warum Auszubildende sie nicht unbefugt an aktiven Anlagen praktisch erproben dürfen.

Standard

Zustandsmodell: Zeichne die Zustände AUS, BEREIT, FÖRDERN, WARTEN, FREIGEBEN und STÖRUNG mit Ein- und Austrittsbedingungen und begründe drei Verriegelungen.
Fehleranalyse: Erstelle für den fiktiv festgehaltenen S2-Eingang einen Fehlerbaum, eine Messwerttabelle und einen korrigierten Simulations-Trace mit Zeitstempeln.
Prüfprotokoll: Entwickle für die sieben Modelltestfälle ein Soll-Ist-Prüfblatt einschließlich Version, Ergebnis, Abweichung und verantwortlicher fiktiver Rolle.
Wirtschaftlichkeitsvergleich: Prüfe die angegebene Amortisationsrechnung und diskutiere eine Alternative mit vier Jahren Zielamortisation ohne verdeckte Auslassung von Kosten.

Schwer

Simulationsprojekt: Implementiere in einer zulässigen Offline-SPS-Simulation eine Pufferstation mit reproduzierbarem Wiederanlauf, Einzelübergabe und Stördiagnose; dokumentiere mindestens 30 Testzyklen.
Qualitätsaudit: Führe ein Peer-Audit eines ausschließlich synthetischen Übergabepakets durch und finde mindestens fünf potenzielle Dokumentations- oder Prüflücken.
Nachhaltigkeitsstrategie: Entwirf drei technisch vertretbare Effizienzvarianten und bewerte Energie, Bauteilverschleiß, Ausschuss, Wartbarkeit und finanzielle Grenzen in einer Entscheidungsmatrix.
Kundengespräch: Spiele ein simuliertes Fachgespräch mit anonymen Rollen durch, begründe Version, Fehlerursache, Restrisiko und Freigabegrenzen und erstelle eine verständliche Kurzpräsentation.

Lernkontrolle

Anforderung und Test: Weise für sechs Kundenanforderungen nach, welche konkrete Messung oder Simulation ein erfolgreiches Ergebnis belegt, und erkläre eine verbleibende Unsicherheit.
Sicherheitsbewertung: Vergleiche normalen Stopp, Störhalt und Not-Halt und beurteile, warum diese Funktionen unterschiedliche Freigabe- und Validierungsanforderungen haben.
Diagnosekette: Erkläre anhand des fiktiven S2-Fehlers, welche zwei Beobachtungen eine falsche Signalzuordnung plausibler machen als einen mechanisch blockierten Karton.
Wirtschaftlichkeit: Variiere die angenommenen 240 Betriebstage auf 160 und berechne den Jahresnettonutzen und die neue einfache Amortisationsdauer mit unveränderten übrigen Annahmen.
Nachhaltigkeitsziel: Beurteile einen Vorschlag, der Strom spart, aber mehr Ausschuss und zusätzliche Stillstände verursacht; nenne die benötigten Kennzahlen.
Übergabekompetenz: Formuliere die Bedingungen, unter denen du ein positives Simulationsprotokoll weitergeben, aber keine reale Maschinenfreigabe behaupten darfst.

Lernnachweis

Einzureichen ist ein zusammenhängendes, ausschließlich synthetisches Auftragsdossier: 1. Auftragsblatt mit mindestens sechs prüfbaren Anforderungen und Fachrichtungsbezug; 2. Risiko- und Rollenmatrix mit ausdrücklicher Trennung zwischen Modell und realer Anlage; 3. Ein-/Ausgangsliste, Zustandsdiagramm und Versionsstand; 4. Diagnosebericht zum gezielten S2-Modellfehler einschließlich alternativer Hypothesen; 5. Testprotokoll T-01 bis T-07 mit 30 Modellzyklen und korrigiertem Test T-04; 6. nachgerechnete Wirtschaftlichkeitsentscheidung einschließlich Annahmen und Grenzen; 7. fiktives Übergabe- und Reflexionsblatt. Screenshots zeigen nur Testdaten.

Bewertung und Rückmeldung: Nutze das 100-Punkte-Raster des Praxisfalls. Die betreuende Fachperson gibt zu jeder Zeile eine überprüfbare Rückmeldung: „belegt“, „teilweise belegt“ oder „Nachweis fehlt“, dazu einen konkreten Verbesserungsschritt. Dokumentiere die Nachbesserung unter neuer Version; keine vorab offen veröffentlichten Lösungen zu den interaktiven Fragen. Prüfe in einer kurzen mündlichen Verteidigung den Unterschied zwischen funktionalem Erfolg, sicherheitsbezogener Prüfung und wirtschaftlichem Nutzen. Dieses Dossier ist ein Lernnachweis, keine amtliche Bescheinigung, Gesellenprüfung oder Prüfungszulassung.

OER und Wikipedia

Rechts- und Fachquellen (Zugriff und Geltung für den tatsächlichen Einsatz erneut prüfen):

BIBB: Elektroniker/-in, Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik – Berufsprofil und Berufsfeld im Handwerk.
BIBB: gemeinsames Berufsprofil und Fachrichtungsübersicht – Einstieg zur geltenden Berufsausbildung.
ElekAusbV – §§ 2–5, 9–15 und Ausbildungsrahmenplan, besonders Abschnitt C. Es werden keine geschützten Normtexte abgedruckt.
DGUV Vorschrift 3 – fachliche Leitung, Aufsicht und Prüfpflichten, jeweils gültige Fassung des zuständigen Unfallversicherungsträgers beachten.
DGUV/IFA Report 1/2025 – aktuelle Einordnung der DIN EN ISO 13849-1 zu funktionaler Sicherheit.
EU-Maschinenverordnung 2023/1230 – Rechtsentwicklung und Anwendungsbeginn, aktuelle konsolidierte Fassung prüfen.
Siemens SCE Lernmodule – kostenlose Lernressourcen, teilweise Registrierung erforderlich und produktspezifisch; Herstellerangaben gelten nur für konkrete Produkte.
SPS Tutorial: Simulation und Signalzuordnung und Pufferstation – didaktische Praxisbeispiele, keine Norm- oder Sicherheitsfreigabe.

Abbildungen: Commons-Dateiseiten mit Urheber- und Lizenznachweis. Die Dateien werden hier unverändert referenziert. Es gelten die angegebenen Namensnennungs- und Weitergabebedingungen; für Bearbeitungen ist die jeweilige Lizenz zu beachten.

Eingebundene Datei	überprüfte Originalquelle	Urheberangabe	Lizenz
File:PLC Block Diagram.jpg	Wikimedia Commons	ProVision (Hochladeprofil Mithilrkadam)	CC BY-SA 4.0
File:NetzwerkTopologien.svg	Wikimedia Commons	Foobaz, Parzi, Predatorix	CC BY-SA 4.0
File:Ladder VirPLC.jpg	Wikimedia Commons	VirPLC	CC BY-SA 4.0
File:Emergency Stop.jpg	Wikimedia Commons	Biso	CC BY-SA 4.0
File:Pid diagrama bloques.PNG	Wikimedia Commons	EbRaInTe	CC BY-SA 3.0

Videoquellen: Factory IO mit PLC Sim Verbinden und SPS Übungsaufgabe – Pufferstation von René Kaiser (SPS Tutorial). Die öffentlich zugänglichen Videoseiten und Anbieter-Lernseiten wurden auf Titel, Autor und thematische Eignung geprüft. Keine offene Weiterverwendungslizenz belegt: ausschließlich verlinken oder durch den Anbieter bereitgestellte Player einbetten, nicht kopieren. Beim Abspielen können Daten an Vimeo übertragen werden; Hinweise und Einwilligungseinstellungen der Lernplattform beachten.

Wikipedia als ergänzende OER in deutscher Sprache: Speicherprogrammierbare Steuerung (Artikel und Lizenzbedingungen der Wikipedia beachten).