Definition und Bedeutung:
Ein Analogwert repräsentiert eine kontinuierliche physikalische Größe, die innerhalb eines bestimmten Bereichs unendlich viele Abstufungen annehmen kann. Beispiele hierfür sind Temperatur, Druck, Füllstand, Stromstärke, Spannung, Drehzahl oder Position. Im Gegensatz zu digitalen Werten, die nur zwei Zustände (Ein/Aus, 0/1) kennen, spiegeln Analogwerte die feinen Nuancen eines Prozesses wider.
In der Automatisierungstechnik werden Analogwerte von Sensoren erfasst, die diese physikalischen Größen in elektrische Analogsignale (z.B. 0-10 V, 4-20 mA) umwandeln. Damit diese Signale von einer digitalen Steuerung (wie einer SPS) verarbeitet werden können, müssen sie über einen Analogeingang in diskrete digitale Werte umgewandelt werden. Dieser Umwandlungsprozess beinhaltet die Abtastung des Signals in bestimmten Zeitintervallen und die Quantisierung in eine endliche Anzahl von Schritten (abhängig von der Bit-Auflösung des Analog-Digital-Wandlers).
Darstellung und Verarbeitung in der SPS:
Obwohl das physikalische Signal kontinuierlich ist, wird der Analogwert in der SPS als digitaler Zahlenwert (oft als Ganzzahl oder Gleitkommazahl) im internen Speicher abgelegt. Dieser Zahlenwert muss dann im SPS-Programm skaliert werden, um die tatsächliche physikalische Größe darzustellen. Zum Beispiel könnte ein digitaler Wert von 0 bis 27648 (bei einer 15-Bit-Auflösung) einem Temperaturbereich von 0 bis 100 °C entsprechen.
Relevanz in der Automatisierung:
Analogwerte sind entscheidend für die präzise Überwachung und Steuerung komplexer Prozesse:
- Regelungstechnik: Sie sind die Grundlage für geschlossene Regelkreise, in denen ein Sollwert mit einem gemessenen Analogwert verglichen wird, um eine Stellgröße zu berechnen (z.B. PID-Regler für Temperatur oder Druck).
- Prozessüberwachung: Ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Prozesszuständen und die Erkennung von Abweichungen, die weit vor dem Erreichen von Grenzwerten liegen.
- Qualitätssicherung: Präzise Analogwerte sind unerlässlich, um die Qualität von Produkten zu überwachen und zu steuern (z.B. konstante Mischverhältnisse, präzise Füllstände).
- Effizienzoptimierung: Durch die genaue Messung von Parametern wie Energieverbrauch, Durchfluss oder Druck können Prozesse optimiert und Ressourcen effizienter genutzt werden.
Die Verarbeitung von Analogwerten erfordert im Vergleich zu digitalen Signalen eine höhere Rechenleistung und oft komplexere Programmierung, ist aber unverzichtbar für die Realisierung hochperformanter und flexibler Automatisierungslösungen.
→ Siehe auch: Analogeingang, Analogausgang, Sensor, Abtasttheorem, Regelkreis, Skalierung
