Definition und Grundlagen:
Binär (vom lateinischen „bini“ = je zwei) bezeichnet ein Zahlensystem zur Basis 2, das ausschließlich zwei Ziffern verwendet: 0 und 1 . Jede dieser Ziffern wird als Bit (Binary Digit) bezeichnet. Das Binärsystem ist die fundamentale Sprache, auf der alle digitalen Computersysteme und damit auch moderne Automatisierungssysteme basieren.
Ein Bit (0 oder 1) kann einen elektrischen Zustand repräsentieren, z.B. Spannung an/aus, Strom fließt/fließt nicht, Licht an/aus. Mehrere Bits werden zu größeren Einheiten zusammengefasst:
- Byte: Eine Gruppe von 8 Bits.
- Wort (Word): Eine Gruppe von 16 Bits.
- Doppelwort (Double Word, DWord): Eine Gruppe von 32 Bits.
Jedes Bit in einer Binärzahl hat einen Stellenwert, der einer Zweierpotenz entspricht (2^0, 2^1, 2^2, etc.).
Beispiel:
Die Binärzahl 1011 (Basis 2) entspricht im Dezimalsystem (Basis 10):
$$ 1 cdot 2^3 + 0 cdot 2^2 + 1 cdot 2^1 + 1 cdot 2^0 $$
$$ = 1 cdot 8 + 0 cdot 4 + 1 cdot 2 + 1 cdot 1 $$
$$ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 $$
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Das Binärsystem ist die Arbeitsgrundlage fast aller Komponenten in der Automatisierung:
- SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen): Die internen Schaltvorgänge, die Verarbeitung von logischen Verknüpfungen (UND, ODER, NICHT) und die Speicherung von Daten basieren auf Binärwerten. Digitale Eingänge und Ausgänge sind direkt binäre Zustände (Signal an/aus).
- Digitaltechnik: Alle digitalen elektronischen Schaltungen arbeiten mit Binärzuständen.
- Kommunikationsprotokolle: Daten werden über Feldbusse und Netzwerke als Binärströme übertragen.
- Datentypen: In der SPS-Programmierung werden oft Datentypen wie BOOL (für ein einzelnes Bit), BYTE, WORD oder DWORD verwendet, die direkt auf dem Binärsystem basieren.
- Sensoren und Aktoren: Digitale Sensoren liefern binäre Signale (z.B. „Objekt erkannt“ = 1), und digitale Aktoren werden mit binären Signalen angesteuert (z.B. „Ventil auf“ = 1).
Obwohl Programmierer oft in höheren Sprachen oder mit grafischen Methoden arbeiten, ist das fundamentale Verständnis des Binärsystems entscheidend, um zu verstehen, wie digitale Steuerungen intern arbeiten und um effizient Fehler zu suchen und zu beheben.
→ Siehe auch: Bit, Byte, Wort (Word), Datentyp, SPS, Hexadezimal
