Teil 2 von 6⏱ 16 hSprint 1 · Meilenstein M1 (mit Teil 1)

Das Bussystem ist gewählt, jetzt wird es konkret: Adressen, Namen, Takt und eine Topologie, von der ihr wisst, was sie bei einem Ausfall tut. Und weil der Umbau nur nachts geht, plant ihr die Fehler und die Nacht gleich mit.

Schritt 1 von 5. Du liest die Lage, beobachtest die Szene, schätzt, wie schnell ein Ausfall bemerkt wird, und planst mit deinem Team den Weg durch Teil 2.

Danach: Lernangebot 3 · Das Anlagennetz konfigurieren

Agil arbeiten · Sprint 1

Eure Storycard für Teil 2

Druckt sie doppelseitig aus, bevor ihr loslegt. Im Planning schreibt ihr euer Sprintziel in eigenen Worten auf und ergänzt eigene Kriterien. Am Ende prüft das andere Team gegen die Akzeptanzbedingungen, danach haltet ihr eure Retrospektive.

1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive

Storycard Teil 2 herunterladen PDF · 2 Seiten · 352 KB

Im Projekt: Was passiert, wenn ein Teilnehmer schweigt?

AdressplanGerätenameLinie oder RingFMEAUmbaunachtKonfliktgespräch

Deine Lernangebote in Teil 2

Lernangebot 3 · Das Anlagennetz konfigurierenLernangebot 4 · Fehler vorausdenken und die Umbaunacht planen

Die Karte kennst du von „Bevor du loslegst“. Sie zeigt, was du in diesem Teil lernst.

Karte „Abschnitt 4 am Netz auf einen Blick“: Alle Teilnehmer des Anlagennetzes mit Referenzkennzeichen, Ort und Aufgabe, dazu der Übersichtsplan. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe dieses Teils.

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Netz ist erst fertig, wenn du weißt, was passiert, wenn ein Stück davon fehlt.

Check-in: Wo ist dir das schon begegnet?

Klick bei jedem Punkt an, wo er dir schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung.

Wozu der Check-in?

Manches kennst du schon: IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway, VLAN und ping aus Lernfeld 4, die fünf Sicherheitsregeln aus dem ersten Ausbildungsjahr, die systematische Fehlersuche aus Lernfeld 6 und das Bussystem, das ihr in Teil 1 gewählt habt. Das ist Absicht. Neu ist, dass ein Netz Echtzeit-Telegramme tragen muss, dass Geräte über Namen gefunden werden und dass du Fehler und Arbeitszeit vorausdenkst, bevor jemand eine Klemme löst. Ordne trotzdem ehrlich ein, wo dir das schon begegnet ist.

Darum geht es

Als Elektronikerin oder Elektroniker für Betriebstechnik möchte ich das Anlagennetz von Abschnitt 4 so konfigurieren, dass jeder Teilnehmer gefunden wird, ein Ausfall schnell bemerkt wird und nicht den halben Abschnitt mitreißt, und den Umbau so planen, dass er sicher in die Nachtpause passt, damit die Gepäcklogistik am Morgen einen Abschnitt hat, der läuft.

Das bewegte Überblicksbild zu diesem Teil lädt. Darunter steht der Übersichtsplan von Abschnitt 4.

Übersichtsplan von Abschnitt 4

Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3 geht ans NetzSchema von oben · Anlagennetz in Kursfarbe, Lichtwellenleiter zum Leitstand punktiertLeitstandGepäckförderanlage, BedienplätzeCheck-in 1Check-in 24.04.14.24.314 m, 10° Steigung4.44.5Band 5.3 aus Abschnitt 5zur SortierungZusammenführung 4/54.7Rutsche zu Gate B4.6-BG1M3~M3~M3~M3~M3~-KE11Peripherie-KE12PeripherieSchaltschrank SK4 neben der UV-K4UV-K4400/230 V=4.3-T1Umrichter=4.5-T1Umrichter-KE21Router-K1SPS-KF20Switch-P1TafelStapler 4 · Leerwannen-Rückführung, Ebene −2-KE1SPSStapelschachtLichtwellenleiter zum Leitstand
Übersichtsplan von Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3, Schema von oben. Oben der Leitstand der Gepäckförderanlage in einem anderen Gebäudeteil, angebunden über einen punktiert gezeichneten Lichtwellenleiter. Darunter die Bänder 4.0 bis 4.3, das Steigband 4.3, die Kurve 4.4, das Beschleunigerband 4.5 mit dem Laser BG1 und die Zusammenführung 4/5 mit Band 5.3 aus Abschnitt 5, der Ausschleuser 4.7 und das Rutschenband 4.6. In der Mitte die Feldstationen KE11 und KE12, unten links der Schaltschrank SK4 neben der UV-K4 mit den Umrichtern, dem Router KE21, der Anlagensteuerung K1, dem Switch KF20 und der Bedientafel P1, unten rechts Stapler 4 mit seiner SPS KE1. Hervorgehoben sind das Anlagennetz in Kursfarbe, der Switch KF20, an dem alles zusammenläuft, und der Router KE21, der einzige Übergang zum Leitstand. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Was passiert, wenn ein Teilnehmer schweigt?

Die Szene zeigt das Anlagennetz von Abschnitt 4 mit neun Teilnehmern, nur mit Nummern. Die Wannen fahren, die Telegramme laufen. Nach ein paar Sekunden fällt ein Teilnehmer aus. Sieh hin, bevor du weiterliest.

Die interaktive Szene von Abschnitt 4 am Netz lädt. Ohne JavaScript siehst du sie nicht; der Netzplan oben zeigt dasselbe Netz.

Ein Teilnehmer fällt aus, der Leitstand meldet drei. Welcher ist wirklich ausgefallen, und was müsste am Netz anders sein, damit nur er fehlt? Schreib deine Antwort auf. In Lernangebot 3 prüfst du sie nach, in der Lösung siehst du die Szene mit Kennzeichen und Diagnose.

Die Lage

Das Bussystem für Abschnitt 4 ist gewählt. Jetzt muss es ein Netz werden: Jedes Gerät braucht eine Adresse und einen Namen, die Steuerung muss wissen, wie oft sie mit wem spricht, und irgendwer muss sagen, was passiert, wenn ein Gerät oder eine Leitung ausfällt. Die Informationssicherheit des Flughafens verlangt: kein Gerät des Anlagennetzes im Büronetz, und der Leitstand kommt nur über einen festgelegten Übergang herein.

Die Schichtleitung Gepäcklogistik sagt: „Vier Stunden habt ihr in der Nacht, am Morgen muss es laufen.“ Die Meisterin der Elektrowerkstatt legt die Liste der Arbeitspakete auf den Tisch und fragt: „Was kann in dieser Nacht schiefgehen, und was tun wir dagegen?“ Euer Ergebnis in Teil 2: Netzplan, Adressplan, FMEA, Ablaufplan der Umbaunacht und das Protokoll des Gesprächs mit der Gepäcklogistik. Zusammen mit Teil 1 ist das Meilenstein M1.

Abschnitt 4 am Netz in Zahlen · Unterrichtswerte
  • neun Teilnehmer: Anlagensteuerung =A4-K1, SPS =ST4-KE1 von Stapler 4, Bedientafel =A4-P1, Umrichter =4.3-T1 und =4.5-T1, dezentrale Peripherie =A4-KE11 und =A4-KE12, Switch =A4-KF20 und Router mit Firewall =A4-KE21
  • Industrial Ethernet mit Echtzeitprotokoll, 100 Mbit/s Vollduplex, Kupferstrecken geschirmt und höchstens 100 m lang; zum Leitstand 400 m Lichtwellenleiter
  • Adressbereich der Informationssicherheit für das Anlagennetz: 10.43.4.0/27; der Leitstand hat sein eigenes Netz
  • Spitzenstunde 2.000 Wannen je Stunde, Wannen auf Band 4.5 mit 1,4 m/s, Toleranz an der Zusammenführung 4/5 ± 0,2 m
  • Betrieb 20 h am Tag; die Nachtpause von 4 h ist die einzige Zeit für den Umbau

Alle Werte zu Abschnitt 4, zum Anlagennetz und zur Umbaunacht sind Unterrichtswerte. Normen sind mit Bezeichnung genannt; Bussysteme heißen nach ihrer Normbezeichnung.

Das kennst du schon aus Lernfeld 4, 6, 7 und 8 und aus Teil 1

Lernfeld 4: IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway, VLAN und ping, die Netzdokumentation der Halle W2. Hier wendest du das an einem Anlagennetz an; neu gelernt wird es nicht.

Lernfeld 6 „Die Anzeige bleibt dunkel“: systematisch vorgehen, Hypothesen prüfen. In Teil 2 drehst du das um: Du suchst Fehler, bevor sie passieren.

Lernfeld 7 und 8: Stapler 4 mit der SPS KE1, Abschnitt 4 mit K1 und dem Umrichter des Steigbands. Im gemeinsamen Netz tragen sie jetzt Kennzeichen mit Vorsatz, etwa =ST4-KE1 und =4.3-T1.

Teil 1: Ebenenbild, Datenflussliste und das gewählte Bussystem. Die Datenflussliste brauchst du für den Übergang zum Leitstand wieder.

Das tut ihr jetzt: Dein Weg in 10 Schritten

1Auftrag klären
2Zelle abgrenzen
3Adressplan festlegen
4Gerätenamen vergeben
5Takt und Überwachung rechnen
6Ausfälle ableiten
7Übergang zum Leitstand regeln
8FMEA durchführen
9Umbaunacht planen
10Konflikt lösen, M1 abnehmen
Dein Weg im Einzelnen
  1. Auftrag klären
    Lies die Lage, beobachte die Szene und schreib auf, was ihr über das Netz noch nicht wisst.
  2. Zelle abgrenzen
    Ordne das Anlagennetz als Zelle in die Netze des Flughafens ein.
  3. Adressplan festlegen
    Bestimme Maske, nutzbare Adressen, Broadcast und Gateway und vergib die Adressen nach der Werkstattregel.
  4. Gerätenamen vergeben
    Bilde die Gerätenamen und lege die Schritte im Programmierwerkzeug fest.
  5. Takt und Überwachung rechnen
    Berechne Ansprechüberwachung und Netzlast und bewerte sie gegen die Toleranz.
  6. Ausfälle ableiten
    Leite für Linie und Ring ab, welche Teilnehmer bei einem Ausfall fehlen.
  7. Übergang zum Leitstand regeln
    Legt fest, was zwischen Anlagennetz und Leitstand erlaubt ist, und stellt Netzplan und Adressplan fertig.
  8. FMEA durchführen
    Sucht Fehler des Netzkonzepts, bewertet sie, leitet Maßnahmen ab und entscheidet zwischen Linie und Ring.
  9. Umbaunacht planen
    Plant die Umbaunacht mit einem Netzplan, den Sicherheitsregeln und einer Rückfallebene.
  10. Konflikt lösen, M1 abnehmen
    Führt das Gespräch mit der Gepäcklogistik um die Abschaltzeit, lasst alles im Kreuzreview abnehmen, füllt Wissensspeicher und Kompetenzmodell aus.
Fertig bist du, wenn …

Das Arbeitspaket gilt erst als fertig, wenn ein anderes Team im Kreuzreview alle Punkte abnimmt und die Projektleitung abzeichnet (Meilenstein M1 mit Teil 1):

  • Der Netzplan zeigt alle neun Teilnehmer mit Referenzkennzeichen, die Topologie, die Ports und die Leitungslängen; keine Kupferstrecke ist länger als 100 m.
  • Der Adressplan nennt für jeden Teilnehmer Referenzkennzeichen, Gerätename, IP-Adresse, Maske, Gateway und Aktualisierungszeit; jede Adresse liegt im zugeteilten Subnetz.
  • Die Gerätenamen folgen der Regel der Elektrowerkstatt und sind aus dem Referenzkennzeichen ableitbar.
  • Ansprechüberwachungszeit und Netzlast sind berechnet und gegen die Toleranz an der Zusammenführung bewertet.
  • Das Anlagennetz ist als eigene Zelle vom Leitstandnetz getrennt; die Regeln für den Router mit Firewall sind aufgeschrieben und begründet.
  • Für Linie und Ring ist nachgewiesen, welche Teilnehmer bei einem Geräteausfall und bei einem Leitungsbruch nicht mehr erreichbar sind.
  • Die FMEA des Netzkonzepts enthält Funktion, Fehler, Folge für Anlage und Gepäcklogistik, Ursache, Vermeidung, Entdeckung, B, A, E und RPZ, dazu Maßnahmen mit Neubewertung; jede Bedeutung 9 oder 10 ist behandelt.
  • Die Entscheidung Linie oder Ring ist mit FMEA und Kosten begründet.
  • Der Ablaufplan der Umbaunacht nennt Arbeitspakete, Vorgänger, Netzplan mit kritischem Weg, Rollen, Sicherheitsregeln und Rückfallebene und passt in die vereinbarte Pause.
  • Das Protokoll des Konfliktgesprächs mit der Gepäcklogistik hält Positionen, Interessen, Optionen, Kriterien und die Vereinbarung fest.
  • Zusammen mit Ebenenbild, Datenflussliste und Bussystemwahl aus Teil 1 ist alles als Meilenstein M1 im Kreuzreview abgenommen und von der Projektleitung abgezeichnet.
  • Das Wissensspeicher-Blatt ist vollständig; drei Prüffragen liegen vor.
Das brauchst du dafür
  • Ebenenbild, Datenflussliste und Entscheidungsmatrix aus Teil 1
  • die Karte „Abschnitt 4 am Netz auf einen Blick“ im Wissensspeicher
  • Lernangebot 3 (Das Anlagennetz konfigurieren) und Lernangebot 4 (Fehler vorausdenken und die Umbaunacht planen)
  • Tabellenbuch Elektrotechnik, Taschenrechner, Papier für Netzplan und Netzplan der Umbaunacht
  • den Werkstattrechner mit Tabellenkalkulation für Adressplan, Kabelliste und FMEA, wenn vorhanden das Programmierwerkzeug
  • die Wissensspeicher-Vorlage
Das kommt in deinen Wissensspeicher

Ein Blatt „Was passiert, wenn ein Teilnehmer schweigt?“: Subnetz, Maske, Broadcast und Gateway mit der Rechnung, die drei Kennungen MAC-Adresse, Gerätename und IP-Adresse, Aktualisierungszeit und Ansprechüberwachung mit dem Weg der Wanne, Linie und Ring im Vergleich, die FMEA mit B, A, E und RPZ, der kritische Weg und die vier Grundsätze des Harvard-Prinzips.

Zusätzlich: drei Prüffragen für die Expertenrunde formulieren, eine Wissensfrage, eine Rechenfrage, eine Begründungsfrage.

Erst schätzen, dann arbeiten

Die Steuerung K1 hört plötzlich auf zu senden. Die Wannen fahren mit 1,4 m/s weiter. Wie weit kommt eine Wanne, bis die Peripherie KE11 selbst merkt, dass nichts mehr ankommt: weniger als 1 mm, rund 3 cm, rund 30 cm oder mehr als 1 m? Schreib deine Schätzung auf, bevor du rechnest. In Lernangebot 3 rechnest du nach.

Für Lehrkräfte
Für Lehrkräfte: Sprint 1 · 16 h · Meilenstein M1 gemeinsam mit Teil 1, Kreuzreview am Ende von Sprint 1. Stunden als Vorschlag: Auftrag und Szene 1 h, Lernangebot 3 8 h, Lernangebot 4 7 h, darin Rechenwege, Kontrolle, Kompetenzmodell und Kreuzreview anteilig. Lernziele: 2.1 für ein Anlagennetz Maske, Adressen und Gateway bestimmen und einen Adressplan festlegen; 2.2 Gerätenamen bilden, Geräte konfigurieren und die Topologie vergleichen; 2.3 Ansprechüberwachung und Netzlast berechnen und bewerten; 2.4 das Anlagennetz als Zelle vom Leitstandnetz trennen und den Übergang regeln; 2.5 Ausfallfolgen aus der Topologie ableiten; 2.6 eine FMEA durchführen, Maßnahmen ableiten und neu bewerten; 2.7 eine Umbaunacht mit Netzplan planen und Arbeit verteilen; 2.8 einen Konflikt um die Abschaltzeit nach dem Harvard-Prinzip lösen. Rahmenlehrplan LF 11, Inhalte: „Konfiguration von Netzwerken und Bussystemen“ (Lernangebot 3), „Ebenen und vernetzte Strukturen der Automatisierungstechnik“ (Lernangebot 3: Anlagennetz, Leitstand, Zellen; mit Teil 1), „Fehlermöglichkeits- und Fehlereinflussanalyse“ und „Konfliktlösungsstrategien“ (Lernangebot 4). Zielsätze: planen Steuerungen (Netz und Steuerungsaufbau, 3.8), binden Komponenten in übergeordnete Systeme ein (Leitstand über Router, 3.7), konfigurieren und parametrieren (3.2 bis 3.4), berücksichtigen Topologie und Strukturen (3.6), erfassen und analysieren den Datenaustausch und setzen Instrumente zur Programmentwicklung ein (3.3, 3.5, 3.7), nutzen englischsprachige Unterlagen (Auszug in 3.3), organisieren ihre Arbeitsprozesse arbeitsteilig (4.5, 4.6, 4.8), verhindern durch vorausschauende Analyse Fehlerquellen und erfassen ihre Auswirkungen auf Anlagen und Dienstleistungen (4.2 bis 4.4), wenden Bestimmungen des Arbeitsschutzes an (4.6); aus den Vorbemerkungen Daten- und Informationssicherheit (3.1, 3.7). Prüfungsbezug: prüfungsrelevant für Teil 2 der Abschlussprüfung (Arbeitsauftrag, Systementwurf, Funktions- und Systemanalyse, Wirtschafts- und Sozialkunde); Teil 2 gehört zum Systementwurf (Netzkonzept) und zu Wirtschafts- und Sozialkunde (Konfliktlösung, Arbeitsschutz, Teamarbeit). Offen ist, ob die Teams Linie oder Ring bauen, welche Regeln sie für die Firewall aufschreiben, welche Maßnahmen sie aus der FMEA umsetzen und wie sie den Konflikt um die Abschaltzeit lösen. Das Gespräch in 4.8 führt eine Person aus einem anderen Team oder du selbst mit der Rollenkarte; achte darauf, dass das Team nach Interessen fragt, bevor es Zahlen auf den Tisch legt. Bauen alle Teams einen Ring, frag nach der Begründung für die Linie; bauen alle eine Linie, nach der Folge eines Ausfalls von =4.3-T1. Laborhinweis: Am Busaufbau mit Laborsteuerung, Umrichter und dezentraler Peripherie (24 V DC für die Peripherie; Arbeiten am Laborumrichter nur nach Freischalten) Gerätenamen zuweisen, ein Gerät ohne Namen tauschen, Topologievergleich im Programmierwerkzeug, eine Leitung ziehen und die Meldungen in der Reihenfolge der Ansprechüberwachung lesen. Ohne Laboraufbau leistet die Szene „Abschnitt 4 am Netz“ in der Lösungsfassung dasselbe.
Organisatorisches: Rollen, Sprint 1, Meilenstein M1

Teil 1 und Teil 2 bilden Sprint 1. Die Rollen aus dem Projektauftrag gelten: Teamleitung (zugleich Amt der Projektleitung, wechselt je Sprint, zeichnet ab), Netz und Kommunikation, Antriebe und Regelung, Inbetriebnahme und Prüfen, Dokumentation und Sicherheit. In Teil 2 tragen Netz und Kommunikation den Adressplan, Dokumentation und Sicherheit die Firewall-Regeln, die Sicherheitsregeln der Nacht und das Protokoll des Konfliktgesprächs. Für das Gespräch braucht ihr eine Gesprächsleitung, eine Zeitwache und ein Protokoll.

Meilenstein M1 am Ende von Teil 2: Ebenenbild mit Datenflüssen, begründete Wahl des Bussystems, Netzplan mit Adressplan und Gerätenamen, FMEA mit Maßnahmen, Ablaufplan der Umbaunacht und Ergebnis des Konfliktgesprächs, abgenommen im Kreuzreview durch ein anderes Team. In der Schlusspräsentation zu M4 zeigt ihr, was ihr nach M1 geändert habt und weshalb.

Kursmaterial · Storycard

Die Storycard zu Teil 2. Zwei Seiten: vorne Story, Akzeptanzbedingungen, Sprintziel und „Die Lage ändert sich“, hinten Anschluss, Kompetenzmodell und Retrospektive. Druck sie doppelseitig aus und leg sie neben das Tabellenbuch.

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