Definition und Zweck:
Skalierung (engl. Scaling) ist ein Prozess in der Automatisierungstechnik, bei dem ein von einem Sensor erfasster Rohwert (oft ein digitalisierter Analogwert aus einem Analogeingang der SPS) in eine physikalische Einheit umgerechnet wird, die für den Menschen oder den Prozess sinnvoll interpretierbar ist. Es ist die Umwandlung eines dimensionslosen Wertes in einen Wert mit physikalischer Bedeutung.
Das Hauptziel der Skalierung ist es, Rohdaten in aussagekräftige und verständliche Prozesswerte umzuwandeln, die für Visualisierung, Regelung, Analyse und Dokumentation genutzt werden können.
Funktionsweise (Beispiel):
Ein Analogeingang der SPS erfasst z.B. einen Wert von 0 bis 27648 (bei einer 15-Bit-Auflösung), der einem Stromsignal von 4-20 mA entspricht. Dieser Strom kommt von einem Drucksensor, der einen Messbereich von 0 bis 10 bar hat.
Die Skalierungsfunktion würde nun den Rohwert 0-27648 in den physikalischen Wert 0-10 bar umrechnen. Dies erfolgt typischerweise über eine lineare Transformation, aber auch nicht-lineare Skalierungen (Linealisierungen) sind möglich.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Skalierung ist ein grundlegender Schritt bei der Verarbeitung von Analogwerten in jeder SPS:
- Prozesswertdarstellung: Ohne Skalierung würde auf dem HMI ein Rohwert (z.B. 13824) statt eines physikalischen Werts (z.B. 5.0 bar) angezeigt.
- Regelungstechnik: Regler arbeiten oft mit physikalischen Einheiten oder skalierten Werten. Eine korrekte Skalierung ist entscheidend für die Regelgüte.
- Alarmgrenzen: Alarmgrenzen werden in physikalischen Einheiten definiert und müssen mit den skalierten Messwerten verglichen werden.
- Dokumentation und Berichte: Für aussagekräftige Protokolle und Berichte sind skalierte Werte unerlässlich.
- Fehlervermeidung: Eine falsche Skalierung kann zu gravierenden Fehlinterpretationen und Fehlfunktionen führen.
SPS-Programmierumgebungen bieten spezielle Funktionsbausteine oder Funktionen (z.B. `NORM_X`, `SCALE_X` bei Siemens) für die Skalierung. Auch Messumformer können eine Vor-Skalierung des Sensorsignals vornehmen.
Abgrenzung zu Normierung:
Während Skalierung die Umrechnung in physikalische Einheiten ist, bezeichnet Normierung die Umrechnung in einen relativen, dimensionslosen Standardbereich (z.B. 0-1 oder 0-100%).
→ Siehe auch: Normierung, Analogeingang, Messumformer, Analogwert, SPS-Programmierung, HMI (Human Machine Interface)
