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Von Daniel M. Hochwieser
Ein analoges Signal überträgt kontinuierliche Werte. Anders als ein digitales Signal mit nur zwei klaren Zuständen kann ein analoges Signal viele Zwischenwerte darstellen. Genau deshalb wird es überall dort verwendet, wo nicht nur „ja oder nein“, sondern ein echter Messwert benötigt wird.
In der industriellen Praxis betrifft das zum Beispiel Temperatur, Druck, Füllstand, Durchfluss oder Position. Solche Größen ändern sich oft stufenlos oder in feinen Abstufungen. Ein analoges Signal bildet diese Veränderung ab.
Was bedeutet „analog“?
Analog bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Signalwert einem physikalischen Zustand oder Messwert folgt. Wenn ein Behälter langsam voller wird, verändert sich auch das Signal schrittweise. Es gibt also nicht nur zwei Zustände, sondern einen Bereich.
Typische analoge Standards in der Industrie sind zum Beispiel 0–10 V oder 4–20 mA. Besonders 4–20 mA ist weit verbreitet, weil es sich gut für robuste Messwertübertragung eignet.
Typische Beispiele für analoge Signale
- Temperaturmessung
- Druckmessung
- Füllstandsmessung
- Durchflussmessung
- Stellwert für Ventile oder Antriebe
- Positionsrückmeldung
Ein analoges Signal beantwortet also nicht nur die Frage „ist etwas da oder nicht?“, sondern „wie viel, wie hoch, wie warm, wie schnell?“
Warum analoge Signale wichtig sind
Viele Prozesse lassen sich ohne analoge Messwerte nicht sinnvoll überwachen oder regeln. Eine Temperaturregelung braucht nicht nur die Information, ob es „zu warm“ oder „nicht zu warm“ ist, sondern einen konkreten Temperaturwert.
Dasselbe gilt für Druck, Füllstand oder Drehzahl. Wo Prozesse abgestuft erfasst oder beeinflusst werden sollen, sind analoge Signale unverzichtbar.
Unterschied zu digitalen Signalen
Der Unterschied ist grundlegend: Digitale Signale kennen feste Zustände, analoge Signale kontinuierliche Werte. Ein digitaler Schwimmerschalter meldet beispielsweise „voll“ oder „nicht voll“. Ein analoger Füllstandsensor liefert dagegen den tatsächlichen Wert.
Die passende Gegenüberstellung dazu: Was ist ein digitales Signal?
Rolle in SPS und Prozesssystemen
In SPS- und Leitsystemen werden analoge Signale über spezielle Ein- und Ausgabebaugruppen verarbeitet. Dabei muss ein physikalischer Wert oft skaliert werden, damit er in der Software sinnvoll dargestellt und verwendet werden kann.
Ein typisches Thema ist also nicht nur das Signal selbst, sondern auch die korrekte Umrechnung, Grenzwertbildung und Plausibilitätsprüfung.
Warum 4–20 mA so häufig verwendet wird
Im industriellen Umfeld ist 4–20 mA besonders wichtig, weil sich damit Messwerte robust und vergleichsweise störsicher übertragen lassen. Außerdem kann ein Signal unterhalb von 4 mA als Fehlerhinweis interpretiert werden.
Mehr dazu hier: Was ist 4–20 mA?
Analoge Signale in der Störungsdiagnose
Bei analogen Signalen ist die Fehlersuche oft anspruchsvoller als bei digitalen Zuständen. Es reicht nicht zu prüfen, ob ein Signal „da“ ist. Man muss auch fragen, ob der Wert plausibel ist, ob die Skalierung stimmt und ob der gemessene Zustand physikalisch sinnvoll erscheint.
Genau deshalb ist eine strukturierte Diagnose wichtig: Störungsdiagnose — Signal → Logik → Wirkung
Typische Fehlerquellen
- Falsche Skalierung in der SPS
- Unterbrochene Stromschleife
- Falscher Sensortyp
- Messwertdrift oder Kalibrierfehler
- Elektromagnetische Störungen
- Verwechslung von Engineering-Wert und Rohwert
Besonders tückisch sind Fehler, bei denen zwar ein Messwert vorhanden ist, dieser aber unplausibel oder falsch skaliert ist. Dann wirkt das System zunächst „lebendig“, trifft aber trotzdem falsche Entscheidungen.
Fazit
Analoge Signale sind überall dort unverzichtbar, wo Prozesse mit echten Messwerten überwacht oder geregelt werden. Sie liefern mehr Information als digitale Zustände, erfordern aber auch mehr Sorgfalt bei Verdrahtung, Skalierung und Diagnose.
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