Signalaufbereitung für nicht standardmäßige analoge Signale

Müssen Sie ein Signal messen, das außerhalb der Standard-Eingangsbereiche Ihrer SPS oder Ihres Prozessleitsystems liegt?

Viele Prozesssignale aus der Praxis lassen sich nicht ohne Weiteres in die typischen Eingangsbereiche von Prozessleitsystemen einordnen.

Anwendungen wie die Strommessung mittels Shunt, die Überwachung von Verbrennungs- und Abgassensoren, die Umwandlung von bipolaren in unipolare Signale und die Überwachung der Batteriespannung erfordern häufig eine zuverlässige Signalaufbereitung, bevor das Signal von einer SPS oder anderen Steuereinrichtungen genutzt werden kann.

Standardmäßige SPS-Eingangskarten führender Automatisierungsmarken unterstützen typischerweise Bereiche wie 0–10 V, ±10 V, 0–20 mA und 4–20 mA. In der Praxis müssen Ingenieure jedoch häufig Spannungen und Ströme außerhalb dieser Bereiche erfassen. Daraus ergibt sich ein klarer Bedarf an einer Signalaufbereitung, die präzise, stabil und einfach zu konfigurieren ist.

Bei diesen Anwendungen hängt eine erfolgreiche Signalaufbereitung von einigen wenigen kritischen technischen Eigenschaften ab:

Kundenherausforderung	Wie ein Signalwandler hilft	Kundennutzen
Bei der Messung sehr kleiner Signalamplituden können bereits geringfügige elektrische Störungen die Signalqualität beeinträchtigen und das Ergebnis verfälschen.	Ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis trägt dazu bei, Signale mit niedrigem Pegel über die gesamte Aufbereitungskette hinweg zu erhalten.	Sauberere Messungen, höhere Präzision und größeres Vertrauen in Daten mit niedrigem Signalpegel.
Signale mit kleiner Amplitude werden häufig durch Unterschiede in der Erdbezugsebene und durch Erdschleifenströme beeinflusst, was zu einem Messversatz führen kann.	Ein isolierter Eingang beseitigt die Auswirkungen von Erdschleifen, indem er es dem Messpunkt ermöglicht, potenzialfrei zu sein.	Zuverlässigere Messungen in elektrisch störungsbehafteten Umgebungen – ohne auf einen perfekten Erdungsausgleich angewiesen zu sein.
Die Verstärkung kleiner Signale kann im Laufe der Zeit zu Offset- und Verstärkungsdrift führen und somit die Langzeitstabilität der Messung verringern.	Ein stabiles, driftarmes Design in Kombination mit einfacher Skalierung trägt dazu bei, die Genauigkeit langfristig zu sichern und die Einrichtung zu vereinfachen.	Weniger Zeitaufwand für Inbetriebnahme und Neukalibrierung bei gleichzeitiger Gewährleistung einer zuverlässigen Performance über die gesamte Lebensdauer der Anlage.
Bei der Messung höherer Spannungen kann die Potentialdifferenz am Messpunkt die Isolationsgrenzen von Standard-SPS-Eingangskarten überschreiten.	Eine hohe Betriebsspannungsisolation – typischerweise 250 bis 300 VAC / VDC – trägt dazu bei, Feldsignale sicher vom Prozessleitsystem zu trennen.	Schützen Sie SPS-Eingangskarten wirksamer, reduzieren Sie das Ausfallrisiko und vermeiden Sie unnötige Austauschvorgänge, die durch Überspannungen oder dauerhafte Spannungsüberlastung verursacht werden.
Die Skalierung höherer Spannungen auf den exakt interessierenden Bereich ist oft schwierig, wenn man auf Standard-Eingangsbereiche oder komplexe manuelle Verstärkungs- und Offset-Einstellungen beschränkt ist.	Durch die einfache Konfiguration benutzerdefinierter oberer und unterer Bereiche lässt sich das Signal mühelos an Ihre Anwendung anpassen, ohne dass die Genauigkeit darunter leidet.	Genauere Anpassung an Ihren tatsächlichen Messbereich, schnellere Einrichtung und weniger Zeitaufwand für die Feinabstimmung während der Inbetriebnahme.

Lösungen für nicht standardmäßige Strom- und Spannungssignale: Lernen Sie PR 4179, PR 4179B und PR 4184 kennen

Aufbauend auf jahrelanger praktischer Anwendungserfahrung wurden PR 4179, PR 4179B und PR 4184 entwickelt, um Herausforderungen der Signalumwandlung zu lösen, die Standard-SPS-Eingangskarten nicht allein bewältigen können.

Diese universellen Signalwandler vereinen Flexibilität, Präzision und einfache Einrichtung in einem kompakten DIN-Schienen-Design. Die vom Kunden programmierbaren Funktionen sind über das frontseitig angebrachte Clip-on-Display leicht zugänglich und machen Konfiguration, Skalierung und Diagnose während der Inbetriebnahme und Wartung besonders komfortabel.

PR 4179 – Universal AC/DC-Messumformer

PR 4179B – Universal-Grenzwertschalter

PR 4184 – Universeller uni-/bipolarer Signal-Messumformer

• Misst Wechselstrom- und Wechselspannungssignale und wandelt diese in Gleichstromsignale um. Ansprechzeit < 0,75 s und ausgezeichnete Genauigkeit besser als 0,3%. Programmierbarer unipolarer / bipolarer kundenspezifischer Stromausgang 0...23 mA / ±23 mA oder Spannungsausgang 0...10 V / ±10 V (PR 4179).

• 2 x N.O.-Relais 250 VAC / VDC zur Unterstützung von Relaisfunktionen: Sollwert, Fenster, Fehleranzeige, Verriegelung, Versorgung (PR 4179B).

• Misst Gleichspannung oder Gleichstrom zwischen ±300 VDC und ±100 mA.

• Dank der vom Benutzer konfigurierbaren bipolaren oder unipolaren Ein- und Ausgänge eignet sich der PR 4184 für nahezu jede Gleichspannungs- oder Stromwandlung.

• Schnelle Ansprechzeit von unter 20 ms für die Messung von Signalen, die von Drehmoment-, Positions-, Strom- und Beschleunigungssensoren erzeugt werden.

• Hilfsversorgung > 16 V bei 23 mA.

• Genauigkeit besser als 0,05% des gewählten Bereichs.

Lernen Sie PR 4179 kennen

Lernen Sie PR 4179B kennen

Lernen Sie PR 4184 kennen

Anwendungen

Diese Geräte eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen nicht standardmäßige Strom- oder Spannungssignale in stabile, nutzbare Steuersignale umgewandelt werden müssen. Typische Beispiele sind Motorlastüberwachung, Überwachung von Batteriespeichern sowie die Messung von Gleichstromsignalen mit niedrigem Pegel oder hohem Potenzial.

Motorlastüberwachung

Bei Anwendungen wie Brechern und Mahlanlagen kann der Motorstrom als zuverlässiger Indikator für die Belastung verwendet werden. Durch Messung einer Phase mittels eines passenden Stromwandlers und Anschluss an PR 4179 kann das Signal auf einen 4–20-mA-Ausgang für eine Anzeige oder ein Prozessleitsystem skaliert werden.

Dies ermöglicht eine lokale Anzeige der Last, unterstützt einstellbare Auslöse-Sollwerte und bietet eine zusätzliche Schutzebene gegen Überlastung und blockierte mechanische Bewegungen.

Vorteil: Die Last kann nun lokal an der Anzeige überwacht werden und ein sekundärer Überlastschutz wird für lokale Anpassung und erhöhte Sicherheit eingeführt.

Überwachung des Batterieladezustands

In abgelegenen Fernmessstationen und Prozessleitsystem-Installationen, die mit Solar-gestützten Batteriesystemen betrieben werden, ist die kontinuierliche Überwachung des Zustands der Batteriemodule unerlässlich.

Mit PR 4184 können einzelne Batteriemodule überwacht und jeder Messwert in ein stabiles Signal für das Prozessleitsystem umgewandelt werden.

Zum Beispiel können bei der Überwachung mehrerer 55-V-Batteriemodule in einem Stapel mehrere PR 4184-Einheiten zusammen mit PR 4511-Kommunikationsschnittstellen installiert werden, um eine Modbus-RTU-Kommunikation mit einer SPS-basierten Fernmessstation zu ermöglichen.

Vorteil: Das Ergebnis ist eine bessere Transparenz des Batteriezustands, weniger ungeplante Ausfallzeiten und ein Wartungsansatz, der sich vom reaktiven Austausch hin zu einer proaktiven Serviceplanung verlagert.

Warum PR 4179 und PR 4184 wählen?

PR 4179 und PR 4184 bieten Ihnen eine praktische und zuverlässige Möglichkeit, nicht standardmäßige AC- und DC-Signale in die Bereiche zu bringen, die Ihre SPS, Ihr Prozessleitsystem oder Ihre Überwachungsgeräte tatsächlich nutzen können.

Anstatt die Einschränkungen herkömmlicher Eingangskarten zu umgehen, erhalten Sie eine präzise Signalumwandlung, starke Isolation, flexible Skalierung und eine einfachere Integration in einer Vielzahl industrieller Anwendungen.

Ob Sie die Motorlast überwachen, die Spannung von Batteriemodulen messen oder Gleichstromsignale mit niedrigem Pegel und hohem Potenzial aufbereiten – diese Wandler tragen dazu bei, das Vertrauen in die Messungen zu stärken, die wertvolle Hardware Ihres Prozessleitsystems zu schützen und den Zeitaufwand für Einrichtung und Inbetriebnahme zu reduzieren.

Das Ergebnis ist eine robustere Signalkette, eine bessere Transparenz der Prozessbedingungen und eine Lösung, die sich über die gesamte Lebensdauer hinweg einfacher implementieren, warten und vertrauensvoll einsetzen lässt.