Leitfaden für digitale vs. analoge SPS-Eingänge

Digitale vs. analoge PLC-Eingänge: Die richtige Lösung für die industrielle Automatisierung wählen

Verstehen von PLC-Eingabemodulen

Programmierbare Logiksteuerungen dienen als Gehirn der industriellen Automatisierung. Sie verarbeiten Signale von Feldgeräten zur Steuerung von Maschinen. Eingabemodule fungieren als wichtige Brücken zwischen physischen Sensoren und digitalen Prozessoren. Diese Module gibt es in zwei Haupttypen: digital und analog.

Digitale Eingänge: Die Ein/Aus-Arbeitspferde

Digitale Eingänge verarbeiten einfache binäre Signale. Sie erkennen nur zwei Zustände: EIN oder AUS. Ein typisches 24V-DC-System liest 24V als Logik 1 (WAHR). 0V wird als Logik 0 (FALSCH) gelesen. Diese Eingänge eignen sich ideal für einfache Statusüberwachungsanwendungen.

Gängige digitale Eingabegeräte

• Drucktaster und Wahlschalter
• Näherungssensoren
• Endschalter
• Fotoelektrische Sensoren
• Relaiskontakte

Sourcing- vs. Sinking-Konfiguration

Eine korrekte Verdrahtung erfordert Verständnis des Stromflusses. Sourcing-Geräte (PNP) liefern positive Spannung. Sinking-Geräte (NPN) sind mit Masse verbunden. Die falsche Konfiguration kann Geräte beschädigen.

Analogeingänge: Die Experten für präzise Messungen

Analogeingänge verarbeiten kontinuierlich variable Signale. Sie erfassen einen Wertebereich von Feldgeräten. Standardisierte Industriesignale sind 4-20 mA und 0-10 VDC. Der 4-20 mA-Standard bietet hervorragende Störfestigkeit.

Gängige analoge Eingabegeräte

• Temperatursensoren (RTDs, Thermoelemente)
• Druckaufnehmer
• Füllstandssensoren
• Durchflussmesser
• Positionssensoren

Analog-Digital-Wandlungsprozess

SPS benötigen digitale Daten zur Verarbeitung. Analoge Module enthalten ADC-Wandler. Diese Chips wandeln kontinuierliche Signale in digitale Werte um. Die Auflösung bestimmt die Messgenauigkeit.

Wesentliche technische Unterschiede

Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Beispiel für digitale Steuerung

Eine Montagelinie verwendet Näherungssensoren. Diese digitalen Eingänge erkennen die Anwesenheit von Produkten. Die SPS aktiviert dann Roboterarme für die Verpackung.

Beispiel für analoge Überwachung

Eine Wasseraufbereitungsanlage überwacht den pH-Wert. Analoge Sensoren senden 4-20-mA-Signale an die SPS. Das System passt automatisch die Chemikaliendosierung an.

Branchentrends und Perspektive des Autors

Moderne SPS integrieren zunehmend sowohl digitale als auch analoge Funktionen. Der Trend zum IIoT erfordert mehr analoge Sensoren zur Datenerfassung. Digitale Eingänge bleiben jedoch für grundlegende Steuerfunktionen unerlässlich. Die Wahl des richtigen Eingangstyps beeinflusst direkt die Systemleistung und die Kosten.

Best Practices bei der Implementierung

Berücksichtigen Sie stets die Signalaufbereitung für analoge Eingänge. Verwenden Sie geeignete Abschirmung in elektrisch störungsanfälligen Umgebungen. Implementieren Sie Diagnose-Routinen für kritische Eingänge. Regelmäßige Kalibrierung gewährleistet die Genauigkeit analoger Signale.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich analoge Sensoren mit digitalen Eingängen verwenden?

Nein, analoge Sensoren benötigen spezialisierte analoge Eingabemodule. Digitale Eingänge können variable Signale nicht interpretieren.

Warum wird 4 mA als lebender Nullpunkt bei 4-20-mA-Signalen verwendet?

Die 4-mA-Basislinie unterscheidet zwischen einem lebenden Nullpunkt und einem toten Nullpunkt. Dies hilft, Drahtbrüche und fehlerhafte Sensoren zu erkennen.

Wie viele analoge Eingänge benötige ich für mein SPS-System?

Das hängt von Ihren Messpunkten ab. Berücksichtigen Sie immer 10-20 % Reservekapazität für zukünftige Erweiterungen.

Was ist die maximale Entfernung für analoge Signale?

4-20 mA Signale können typischerweise bis zu 1000 Meter übertragen werden. Spannungssignale sind aufgrund von Spannungsabfall auf kürzere Distanzen beschränkt.

Können Störungen digitale Eingänge beeinflussen?

Ja, elektrische Störungen können Fehltriggerungen verursachen. Eine ordnungsgemäße Erdung und abgeschirmte Kabel sind unerlässlich.

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