Bei der Auswahl eines Drucktransmitters geht es nicht nur um Messbereich, Genauigkeit, Prozessanschluss oder Medium. Ebenso wichtig ist das richtige Ausgangssignal. In der Praxis stehen Anwender häufig vor der Frage, ob ein Drucktransmitter mit 4–20 mA, 0–10 V oder HART-Kommunikation eingesetzt werden soll.
Die Entscheidung wirkt auf den ersten Blick einfach, hat aber großen Einfluss auf Verdrahtung, Störsicherheit, SPS-Anbindung, Diagnosemöglichkeiten und spätere Wartung. Ein 2-Leiter-Drucktransmitter mit 4–20 mA ist in der Industrie sehr verbreitet, ein 3-Leiter-Sensor mit 0–10 V kann bei kurzen Leitungen und einfachen Steuerungen sinnvoll sein, und HART bietet zusätzliche digitale Informationen, ohne das bewährte 4–20-mA-Signal zu ersetzen. Dieser Beitrag erklärt die Unterschiede und zeigt, worauf Sie bei der Auswahl von Drucksensoren und Drucktransmittern achten sollten.
Inhaltsverzeichnis
- Warum das Ausgangssignal beim Drucktransmitter so wichtig ist
- 4–20 mA: Der robuste Industriestandard für Drucktransmitter
- 2-Leiter-Technik: Versorgung und Messsignal über dieselbe Leitung
- 0–10 V: Wann ein Spannungssignal sinnvoll sein kann
- 3-Leiter-Technik: Warum 0–10 V anders verdrahtet wird
- HART: Digitale Kommunikation zusätzlich zum 4–20-mA-Signal
- Störsicherheit, Leitungslänge und EMV in industriellen Anlagen
- Anschluss an SPS und Auswertegerät: Welcher Eingang passt?
- Diagnose, Parametrierung und Wartung: Wann HART Vorteile bringt
- Typische Fehler bei Verdrahtung und Signalauswahl
- Auswahlhilfe: Welches Signal passt zu welcher Anwendung?
- Passende Drucktransmitter und Drucksensoren
- Praxisbeispiel: Drucktransmitter an einer SPS liefert unplausible Werte
- Fazit: Das beste Ausgangssignal hängt von Anwendung und Auswertung ab
- FAQ: Häufige Fragen zu 4–20 mA, 0–10 V und HART bei Drucktransmittern
Warum das Ausgangssignal beim Drucktransmitter so wichtig ist
Ein Drucktransmitter wandelt den gemessenen Prozessdruck in ein elektrisches Ausgangssignal um. Dieses Signal wird anschließend von einer SPS, einem Anzeigegerät, einem Regler, einem Datenlogger oder einem Leitsystem ausgewertet. Wenn das Ausgangssignal nicht zur Anlage passt, entstehen schnell Probleme: falsche Messwerte, instabile Anzeigen, Verdrahtungsfehler, fehlende Diagnosemöglichkeiten oder unnötiger Aufwand bei Inbetriebnahme und Wartung.
In vielen industriellen Anwendungen ist 4–20 mA weiterhin die bevorzugte Lösung. Das Signal ist robust, gut standardisiert und für längere Leitungswege geeignet. 0–10 V ist einfacher zu verstehen und in vielen Steuerungen ebenfalls verbreitet, reagiert aber empfindlicher auf Spannungsabfälle, Masseprobleme und elektrische Störungen. HART wiederum ist kein Ersatz für das 4–20-mA-Signal, sondern eine zusätzliche digitale Kommunikation, die auf dem analogen Stromsignal aufsetzt.
Die Auswahl sollte deshalb nicht nur nach dem verfügbaren Sensor erfolgen. Entscheidend ist die gesamte Messkette: Drucktransmitter, Versorgungsspannung, Leitungslänge, Schirmung, SPS-Eingang, EMV-Umgebung, gewünschte Diagnose und Wartungskonzept. Erst wenn diese Punkte zusammenpassen, liefert der Drucktransmitter ein zuverlässiges und sinnvoll auswertbares Signal.
4–20 mA: Der robuste Industriestandard für Drucktransmitter
Das 4–20-mA-Signal ist in der industriellen Messtechnik sehr verbreitet. Der Drucktransmitter gibt dabei einen Strom aus, der proportional zum gemessenen Druck ist. Bei Messbereichsanfang fließen typischerweise 4 mA, bei Messbereichsende 20 mA. Bei einem Drucktransmitter mit 0…10 bar bedeutet das zum Beispiel: 4 mA entsprechen 0 bar, 20 mA entsprechen 10 bar und 12 mA entsprechen ungefähr 5 bar.
Der große Vorteil liegt darin, dass Stromsignale weniger empfindlich gegenüber Leitungswiderständen sind als Spannungssignale. Der Strom im Messkreis bleibt innerhalb der zulässigen Betriebsbedingungen gleich, auch wenn über längere Leitungen ein gewisser Spannungsabfall entsteht. Genau deshalb wird 4–20 mA häufig in Prozessanlagen, Maschinenbau, Wasser- und Abwassertechnik, Hydraulikaggregaten, Prüfständen und allgemeinen Industrieanwendungen eingesetzt.
Ein weiterer Vorteil ist der sogenannte Live-Zero. Der Messbereich beginnt nicht bei 0 mA, sondern bei 4 mA. Dadurch kann ein Leitungsbruch oder eine fehlende Versorgung besser erkannt werden, weil dann kein gültiges Messsignal mehr anliegt. Bei einem 0–10-V-Signal ist das schwieriger, weil 0 V je nach Anwendung sowohl einem echten Messwert als auch einem Fehlerzustand entsprechen kann.
Typische Druckmessumformer wie der WIKA A-10 Druckmessumformer oder der WIKA S-20 hochwertige Druckmessumformer werden in vielen industriellen Anwendungen mit normierten Ausgangssignalen eingesetzt. Für allgemeine Druckmessungen ist 4–20 mA häufig die sicherste Wahl, wenn Leitungslängen, industrielle Störeinflüsse oder eine robuste SPS-Anbindung eine Rolle spielen.
2-Leiter-Technik: Versorgung und Messsignal über dieselbe Leitung
Viele 4–20-mA-Drucktransmitter arbeiten in 2-Leiter-Technik. Das bedeutet, dass Versorgung und Messsignal über denselben Stromkreis geführt werden. Der Transmitter wird in eine Stromschleife eingebunden. Über diese Schleife wird er versorgt und gleichzeitig gibt er den Messwert als Stromsignal aus.
Diese Verdrahtung ist besonders platzsparend und robust. Es werden nur zwei Leitungen benötigt, was die Installation vereinfacht und bei längeren Strecken Kosten reduziert. In vielen Prozessanlagen ist diese Technik Standard, weil sie sich gut mit Leitsystemen, Analogeingängen und Ex-Konzepten kombinieren lässt.
Wichtig ist jedoch, dass die Versorgungsspannung ausreichend ist. In der Stromschleife entstehen Spannungsabfälle über den Drucktransmitter, die Leitung, den Eingangswiderstand der SPS und gegebenenfalls zusätzliche Bürden. Wenn die verfügbare Spannung nicht ausreicht, kann der Transmitter das 20-mA-Signal nicht mehr sauber liefern. Das zeigt sich dann durch begrenzte Maximalwerte, instabile Messsignale oder unplausible Anzeigen.
Bei der Planung eines 2-Leiter-Systems sollte deshalb nicht nur die Nennversorgung betrachtet werden. Auch Bürde, Leitungslänge, Eingangswiderstand und zusätzliche Geräte im Messkreis müssen berücksichtigt werden. Besonders bei HART-Kommunikation spielt die Bürde ebenfalls eine wichtige Rolle.
0–10 V: Wann ein Spannungssignal sinnvoll sein kann
Das 0–10-V-Signal ist in vielen Steuerungs- und Automatisierungsanwendungen bekannt. Der Drucktransmitter gibt eine Spannung aus, die proportional zum Druck ist. Bei Messbereichsanfang liegen typischerweise 0 V an, bei Messbereichsende 10 V. Für einfache Maschinen, kurze Leitungswege und Steuerungen mit Spannungseingang kann das eine sinnvolle und wirtschaftliche Lösung sein.
0–10 V ist besonders dann praktisch, wenn die Steuerung bereits passende Spannungseingänge besitzt und die Leitungslänge überschaubar bleibt. In kompakten Maschinen, Prüfaufbauten, OEM-Anwendungen oder Laboranwendungen kann ein Spannungssignal sehr einfach verarbeitet werden. Auch für schnelle Signalauswertungen kann 0–10 V je nach Gerät und Steuerung geeignet sein.
Der Nachteil liegt in der höheren Empfindlichkeit gegenüber Spannungsabfällen und Störungen. Da der Messwert als Spannung gegenüber einem Bezugspotential ausgegeben wird, können Masseverschiebungen, Leitungslängen, elektrische Störungen oder unsaubere Bezugspotentiale den Messwert beeinflussen. Bei größeren Anlagen, langen Leitungen oder rauer EMV-Umgebung ist 4–20 mA daher häufig die robustere Lösung.
Ein weiterer Punkt ist die Fehlererkennung. Wenn ein Drucktransmitter bei 0 bar ein Signal von 0 V ausgibt, kann ein Leitungsbruch oder eine fehlende Versorgung ebenfalls 0 V verursachen. Ohne zusätzliche Diagnose ist dann nicht immer sofort erkennbar, ob tatsächlich 0 bar anliegen oder ein elektrisches Problem vorliegt.
3-Leiter-Technik: Warum 0–10 V anders verdrahtet wird
Drucktransmitter mit 0–10-V-Ausgang werden häufig in 3-Leiter-Technik angeschlossen. Dabei gibt es eine Leitung für die Versorgungsspannung, eine gemeinsame Masse beziehungsweise 0 V und eine separate Signalleitung für den Spannungsausgang. Das unterscheidet sich deutlich vom 2-Leiter-Stromsignal.
In der Praxis entstehen viele Fehler, weil 2-Leiter- und 3-Leiter-Geräte verwechselt werden. Ein 3-Leiter-Drucksensor kann nicht einfach wie ein 2-Leiter-Transmitter in eine Stromschleife eingebaut werden. Umgekehrt liefert ein 2-Leiter-4–20-mA-Transmitter kein Spannungssignal, nur weil er an einem Spannungseingang angeschlossen wird.
Bei 3-Leiter-Systemen ist das gemeinsame Bezugspotential besonders wichtig. Wenn der Analogwert in der SPS auf eine andere Masse bezogen wird als der Sensor, können Messfehler entstehen. Auch Spannungsabfälle auf der Masseleitung können den Messwert beeinflussen. Deshalb sollten Versorgung, Masseführung und Signalleitung sauber geplant und nach den Angaben des Herstellers verdrahtet werden.
| Signal | Typische Verdrahtung | Typischer Vorteil | Typischer Nachteil |
|---|---|---|---|
| 4–20 mA | Meist 2-Leiter-Stromschleife | Robust bei längeren Leitungen und industriellen Störungen | Bürde und Versorgungsspannung müssen passen |
| 0–10 V | Meist 3-Leiter-Anschluss | Einfache Auswertung bei kurzen Leitungen | Empfindlicher gegenüber Masseproblemen und Spannungsabfällen |
| 4–20 mA HART | 2-Leiter-Stromschleife mit digitaler Kommunikation | Analogsignal plus Parametrierung und Diagnose | HART-fähige Geräte und passende Bürde erforderlich |
Wer einen vorhandenen Drucktransmitter ersetzen möchte, sollte deshalb nicht nur Messbereich und Prozessanschluss vergleichen. Auch Ausgangssignal, Leiterzahl, Pinbelegung und Eingangstyp der Steuerung müssen exakt passen.
HART: Digitale Kommunikation zusätzlich zum 4–20-mA-Signal
HART wird häufig bei Prozessdrucktransmittern eingesetzt. Dabei bleibt das analoge 4–20-mA-Signal weiterhin vorhanden und überträgt den Hauptmesswert. Zusätzlich wird ein digitales Kommunikationssignal über dieselbe Leitung übertragen. Der Vorteil: Der Drucktransmitter kann wie ein klassischer 4–20-mA-Transmitter betrieben werden, bietet aber zusätzliche Informationen und Einstellmöglichkeiten.
Über HART können je nach Gerät Parameter, Messbereich, Einheit, Dämpfung, Gerätestatus, Diagnoseinformationen oder zusätzliche Messwerte ausgelesen und angepasst werden. Das ist besonders hilfreich bei Prozessanlagen, Ex-Bereichen, schwer zugänglichen Messstellen oder Anwendungen mit vielen Messstellen. Der Techniker muss nicht immer direkt am Gerät Einstellungen vornehmen, sondern kann mit einem HART-Kommunikator oder über ein Leitsystem auf den Transmitter zugreifen.
HART ist allerdings nicht in jeder Anwendung erforderlich. Für einfache Druckmessungen an einer Maschine, bei der nur ein analoger Messwert an die SPS übertragen wird, reicht häufig ein normaler 4–20-mA- oder 0–10-V-Drucktransmitter aus. HART lohnt sich vor allem dann, wenn Diagnose, Parametrierung, Dokumentation, Fernzugriff oder Prozessintegration wichtig sind.
Prozessdrucktransmitter wie der WIKA UPT-20 / UPT-21 Prozesstransmitter, der WIKA CPT-20 / CPT-21 Prozesstransmitter oder der IXMP i Präzisions-Drucksensor mit HART-Kommunikation sind typische Beispiele für Messgeräte, bei denen digitale Kommunikation und Prozessintegration eine wichtige Rolle spielen können.
Störsicherheit, Leitungslänge und EMV in industriellen Anlagen
Die elektrische Umgebung einer Anlage hat großen Einfluss auf die Signalauswahl. In der Nähe von Motoren, Frequenzumrichtern, Schützen, Magnetventilen, Pumpen oder langen Kabeltrassen treten häufig elektromagnetische Störungen auf. Ein Messsignal muss unter diesen Bedingungen stabil und zuverlässig bleiben.
4–20 mA ist hier meist im Vorteil, weil das Signal als Strom übertragen wird. Solange der Messkreis korrekt ausgelegt ist, wirken sich Leitungslängen und Spannungsabfälle weniger stark auf den Messwert aus. Deshalb ist 4–20 mA besonders geeignet für längere Leitungen, größere Anlagen und raue industrielle Umgebungen.
0–10 V kann dagegen bei längeren Kabelwegen empfindlicher reagieren. Spannungsabfälle auf Leitungen, unterschiedliche Bezugspotentiale oder eingekoppelte Störungen können den angezeigten Messwert verändern. Das bedeutet nicht, dass 0–10 V grundsätzlich ungeeignet ist. Es bedeutet nur, dass die Anwendung besser kontrolliert sein sollte: kurze Leitungen, saubere Masseführung, geeignete Schirmung und passende Eingangstechnik.
Unabhängig vom Signal sind fachgerechte Verdrahtung, Schirmung und Erdung wichtig. Ein guter Drucktransmitter kann keine fehlerhafte Leitungsführung ausgleichen. Gerade bei schwankenden Messwerten sollte deshalb nicht sofort der Sensor verdächtigt werden. Häufig liegt die Ursache in der elektrischen Installation, der Masseführung oder der falschen Signalart für die Umgebung.
Anschluss an SPS und Auswertegerät: Welcher Eingang passt?
Bevor ein Drucktransmitter ausgewählt wird, sollte geprüft werden, welche Eingänge an der SPS oder am Auswertegerät verfügbar sind. Ein Stromausgang benötigt einen Stromeingang oder einen geeigneten Messwiderstand. Ein Spannungsausgang benötigt einen Spannungseingang. HART benötigt zusätzlich eine HART-fähige Auswertung, einen Kommunikator oder ein entsprechendes Leitsystem, wenn die digitalen Funktionen genutzt werden sollen.
Ein häufiger Fehler besteht darin, einen 4–20-mA-Transmitter an einen 0–10-V-Eingang anzuschließen oder einen 0–10-V-Sensor an einen Stromeingang. Das Ergebnis sind falsche oder gar keine Messwerte. Ebenso problematisch ist eine falsche Parametrierung der SPS. Wenn der Analogeingang auf 0–20 mA eingestellt ist, obwohl der Transmitter 4–20 mA liefert, wird die Skalierung falsch berechnet.
Auch die Skalierung in der Steuerung muss stimmen. Ein Drucktransmitter mit 0…10 bar und 4–20 mA muss in der SPS entsprechend skaliert werden. 4 mA entsprechen 0 bar, 20 mA entsprechen 10 bar. Wird versehentlich ein anderer Messbereich hinterlegt, zeigt die Anlage falsche Druckwerte, obwohl Sensor und Verdrahtung technisch korrekt sind.
| Ausgang am Drucktransmitter | Passender Eingang | Wichtige Prüfung |
|---|---|---|
| 4–20 mA | Analoger Stromeingang | 2-Leiter-Verdrahtung, Versorgung, Bürde, Skalierung |
| 0–10 V | Analoger Spannungseingang | 3-Leiter-Verdrahtung, Massebezug, Leitungslänge, Skalierung |
| 4–20 mA HART | Stromeingang plus HART-Kommunikation | HART-fähige Auswertung, Bürde, Parametrierzugriff |
| IO-Link | IO-Link-Master | Port-Konfiguration, IODD, Prozessdatenstruktur |
Bei Neuanlagen lohnt es sich, die Signalart gemeinsam mit der Steuerungstechnik festzulegen. Bei Ersatzgeräten sollte dagegen zuerst geprüft werden, wie das alte Gerät angeschlossen war und welche Eingangskarte verwendet wird.
Diagnose, Parametrierung und Wartung: Wann HART Vorteile bringt
HART bietet vor allem dann Vorteile, wenn ein Drucktransmitter nicht nur einen Messwert liefern, sondern auch parametriert, überwacht oder diagnostiziert werden soll. In Prozessanlagen ist es oft wichtig, Messbereiche anzupassen, Dämpfung einzustellen, Gerätestatus auszulesen oder Transmitterdaten für die Dokumentation zu erfassen.
Ein großer Vorteil liegt darin, dass die analoge Messwertübertragung erhalten bleibt. Das Leitsystem kann weiterhin das 4–20-mA-Signal verarbeiten, während ein Techniker über HART zusätzliche Informationen abruft. Dadurch lassen sich moderne Diagnosefunktionen nutzen, ohne die gesamte Anlage auf eine rein digitale Kommunikation umzustellen.
HART kann auch bei der Inbetriebnahme helfen. Wenn ein Transmitter falsch skaliert ist, eine falsche Einheit eingestellt wurde oder eine Dämpfung zu stark wirkt, lässt sich dies über die Kommunikation schneller erkennen. Gerade bei vielen Messstellen spart das Zeit, weil Einstellungen dokumentiert und teilweise aus der Ferne geprüft werden können.
Für einfache Maschinensteuerungen ist dieser Vorteil nicht immer notwendig. Wenn der Drucksensor gut zugänglich ist, nur einen festen Messbereich besitzt und keine Diagnose benötigt wird, kann ein klassisches 4–20-mA- oder 0–10-V-Signal völlig ausreichend sein. HART sollte daher nicht automatisch gewählt werden, sondern dann, wenn die zusätzlichen Funktionen im Betrieb wirklich genutzt werden.
Typische Fehler bei Verdrahtung und Signalauswahl
Viele Probleme mit Drucktransmittern entstehen nicht durch einen Defekt des Sensors, sondern durch eine falsche Signalauswahl oder Verdrahtung. Besonders häufig werden 2-Leiter- und 3-Leiter-Technik verwechselt. Ein 2-Leiter-4–20-mA-Transmitter benötigt eine Stromschleife, während ein 3-Leiter-0–10-V-Sensor eine separate Versorgung und Signalleitung benötigt.
Auch die falsche Eingangskarte führt zu Problemen. Ein Spannungseingang kann ein Stromsignal nicht korrekt auswerten, ein Stromeingang kein Spannungssignal. Wenn zusätzlich die SPS-Skalierung falsch eingestellt ist, können Messwerte plausibel aussehen, aber trotzdem falsch sein. Das ist besonders gefährlich, weil der Fehler nicht sofort auffällt.
Bei 4–20 mA wird häufig die Bürde vergessen. Wenn der Eingangswiderstand, die Leitungslänge oder zusätzliche Geräte im Messkreis zu viel Spannungsabfall verursachen, kann der Transmitter nicht mehr den vollen Strom liefern. Bei HART wird außerdem manchmal die notwendige Kommunikationsbedingung im Messkreis nicht beachtet. Dann ist der analoge Messwert vorhanden, aber die HART-Kommunikation funktioniert nicht zuverlässig.
Bei 0–10 V sind Masseprobleme besonders häufig. Wenn Sensor, Steuerung und Versorgung nicht sauber auf dasselbe Bezugspotential bezogen sind, entstehen Messwertverschiebungen. In Anlagen mit Störungen durch Frequenzumrichter oder lange Kabelwege kann das Spannungssignal zusätzlich unruhig werden.
Auswahlhilfe: Welches Signal passt zu welcher Anwendung?
Die beste Signalart hängt von der Anwendung ab. Für viele industrielle Standardanwendungen ist 4–20 mA die robusteste und universellste Lösung. Es eignet sich besonders bei längeren Leitungen, rauer Umgebung und klassischer SPS- oder Leitsystemanbindung. Wenn ein Drucktransmitter in einer Prozessanlage eingesetzt wird und Diagnose oder Parametrierung wichtig sind, ist 4–20 mA mit HART häufig die bessere Wahl.
0–10 V kann sinnvoll sein, wenn die Leitung kurz ist, die elektrische Umgebung überschaubar bleibt und die Steuerung bereits Spannungseingänge besitzt. Das gilt zum Beispiel für kompakte Maschinen, einfache Prüfaufbauten oder Anwendungen, bei denen die Sensoren nahe an der Steuerung sitzen.
HART lohnt sich vor allem in der Prozessindustrie, bei schwer zugänglichen Messstellen, in Ex-Bereichen, bei vielen Messpunkten oder wenn Wartung und Dokumentation eine größere Rolle spielen. Für einfache Drucküberwachung ist HART dagegen oft nicht notwendig.
| Anwendung | Empfohlenes Signal | Begründung |
|---|---|---|
| Industrielle Maschine mit längeren Leitungen | 4–20 mA | Robust, störsicher und gut für SPS-Anbindung geeignet |
| Kompakte Maschine mit kurzer Leitung | 0–10 V oder 4–20 mA | 0–10 V ist einfach, 4–20 mA bietet mehr Robustheit |
| Prozessanlage mit Diagnosebedarf | 4–20 mA HART | Analoges Signal plus digitale Parametrierung und Diagnose |
| Ex-Bereich mit Prozessleitsystem | 4–20 mA oder 4–20 mA HART | Bewährte Technik für Prozessmessstellen und Fernzugriff |
| Einfache lokale Anzeige | Je nach Anzeige 4–20 mA oder 0–10 V | Signal muss zum Eingang der Anzeige passen |
| Moderne Maschinen mit Diagnosekonzept | HART oder digitale Schnittstelle wie IO-Link | Zusatzinformationen und Parametrierung vereinfachen Service |
In Zweifelsfällen ist 4–20 mA oft die sichere Wahl, weil dieses Signal in der industriellen Druckmesstechnik breit unterstützt wird. Trotzdem sollte die Entscheidung nicht pauschal getroffen werden. Entscheidend ist, welches Signal die vorhandene Steuerung sauber auswerten kann und welche Anforderungen an Leitungslänge, Störsicherheit und Diagnose bestehen.
Passende Drucktransmitter und Drucksensoren
Für allgemeine industrielle Druckmessungen eignen sich robuste Druckmessumformer mit analogen Standardsignalen. In der Kategorie WIKA Drucksensoren finden Sie Drucksensoren und Drucktransmitter mit typischen Ausgangssignalen wie 4–20 mA oder 0–10 V für Relativ-, Absolut- und Differenzdruckanwendungen.
Für einfache industrielle Anwendungen kann der WIKA A-10 Druckmessumformer eine passende Lösung sein. Wenn höhere Anforderungen an Genauigkeit, Robustheit und Variantenvielfalt bestehen, ist der WIKA S-20 hochwertige Druckmessumformer eine geeignete Alternative.
Für Prozessanwendungen mit HART-Kommunikation kommen entsprechende Prozessdrucktransmitter infrage. Der WIKA UPT-20 / UPT-21 Prozesstransmitter ist für Anwendungen mit Analogtechnik und HART-Protokoll ausgelegt. Der WIKA CPT-20 / CPT-21 Prozesstransmitter bietet verschiedene Ausgangssignale wie 4–20 mA, 4–20 mA HART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus. Für Prozessindustrie, Ex-Anwendungen und HART-Kommunikation kann außerdem der IXMP i Präzisions-Drucksensor mit HART-Kommunikation interessant sein.
Wenn digitale Diagnose und moderne Maschinenintegration im Vordergrund stehen, können auch digitale Drucksensoren oder IO-Link-Lösungen wie der WIKA A-1200 Drucksensor mit IO-Link sinnvoll sein. Die Auswahl hängt davon ab, ob der Druckwert nur analog übertragen werden soll oder ob zusätzliche Parameter, Diagnose und Gerätestatus benötigt werden.
Praxisbeispiel: Drucktransmitter an einer SPS liefert unplausible Werte
In einer Maschine wird ein Drucktransmitter mit einem Messbereich von 0…16 bar installiert. Nach der Inbetriebnahme zeigt die SPS jedoch unplausible Druckwerte. Bei 0 bar erscheint ein negativer Wert, bei steigendem Druck stimmt die Anzeige nicht mit dem Referenzmanometer überein. Zunächst wird vermutet, dass der Drucktransmitter defekt ist.
Bei der Prüfung zeigt sich, dass der Transmitter ein 4–20-mA-Ausgangssignal besitzt, der Analogeingang der SPS jedoch auf 0–10 V parametriert wurde. Zusätzlich ist in der Software ein Messbereich von 0…10 bar hinterlegt, obwohl der Transmitter 0…16 bar misst. Der Sensor liefert also korrekt ein Stromsignal, aber die Steuerung wertet es falsch aus.
Nach Umstellung des Analogeingangs auf 4–20 mA und korrekter Skalierung auf 0…16 bar stimmen die Messwerte mit dem Referenzmanometer überein. Gleichzeitig wird dokumentiert, welcher Signaltyp, welcher Messbereich und welche Verdrahtung verwendet wurden. Dadurch wird verhindert, dass bei einem späteren Sensortausch derselbe Fehler erneut auftritt.
Das Beispiel zeigt, warum bei Drucktransmittern immer die gesamte Messkette betrachtet werden muss. Ein richtig ausgewählter Sensor liefert nur dann korrekte Werte, wenn Ausgangssignal, Verdrahtung, Eingangskarte und Skalierung zusammenpassen.
Fazit: Das beste Ausgangssignal hängt von Anwendung und Auswertung ab
Ob 4–20 mA, 0–10 V oder HART sinnvoll ist, hängt nicht allein vom Drucktransmitter ab. Entscheidend ist die Anwendung. 4–20 mA ist in vielen industriellen Anlagen die robusteste Standardlösung, besonders bei längeren Leitungen, EMV-Belastung und klassischer SPS-Anbindung. 0–10 V kann bei kurzen Leitungen und einfachen Steuerungen eine praktische Lösung sein, ist aber empfindlicher gegenüber Spannungsabfällen und Masseproblemen.
HART ergänzt das 4–20-mA-Signal um digitale Kommunikation. Das ist besonders sinnvoll, wenn Parametrierung, Diagnose, Gerätestatus, Fernzugriff oder Prozessintegration wichtig sind. Für einfache Maschinenanwendungen ist HART nicht immer erforderlich, für Prozessanlagen kann es jedoch deutliche Vorteile bei Inbetriebnahme und Wartung bieten.
Für zuverlässige Messergebnisse müssen Drucktransmitter, Ausgangssignal, Verdrahtung, SPS-Eingang, Skalierung und Diagnosekonzept zusammenpassen. Passende Lösungen finden Sie in den Bereichen WIKA Drucksensoren, digitale Drucksensoren und bei HART-fähigen Prozessdrucktransmittern wie dem WIKA UPT-20 / UPT-21.
FAQ: Häufige Fragen zu 4–20 mA, 0–10 V und HART bei Drucktransmittern
Was ist besser: 4–20 mA oder 0–10 V?
Für industrielle Anwendungen mit längeren Leitungen, Störeinflüssen oder klassischer SPS-Anbindung ist 4–20 mA häufig die robustere Lösung. 0–10 V kann bei kurzen Leitungen und einfachen Steuerungen sinnvoll sein, reagiert aber empfindlicher auf Spannungsabfälle und Masseprobleme.
Warum wird bei Drucktransmittern oft 4–20 mA verwendet?
4–20 mA ist robust, gut standardisiert und für längere Leitungswege geeignet. Außerdem ermöglicht der Messbereichsanfang bei 4 mA eine bessere Fehlererkennung, weil ein Leitungsbruch oder fehlende Versorgung nicht mit einem gültigen Nullwert verwechselt werden muss.
Was bedeutet 2-Leiter-Drucktransmitter?
Ein 2-Leiter-Drucktransmitter wird über dieselbe Stromschleife versorgt, über die auch das 4–20-mA-Messsignal übertragen wird. Versorgung und Signal laufen also über zwei Leitungen.
Was bedeutet 3-Leiter-Drucksensor?
Ein 3-Leiter-Drucksensor besitzt typischerweise eine Leitung für die Versorgung, eine Masseleitung und eine separate Signalleitung. Diese Technik wird häufig bei Spannungssignalen wie 0–10 V verwendet.
Kann ich einen 4–20-mA-Transmitter an einen 0–10-V-Eingang anschließen?
Nicht direkt. Ein 4–20-mA-Transmitter benötigt einen passenden Stromeingang oder eine geeignete Auswertung über Messwiderstand. Wird er direkt an einen Spannungseingang angeschlossen, entstehen falsche oder keine verwertbaren Messwerte.
Was ist HART bei einem Drucktransmitter?
HART ist eine digitale Kommunikation, die zusätzlich zum analogen 4–20-mA-Signal genutzt wird. Dadurch können je nach Gerät Parameter, Diagnoseinformationen, Gerätestatus oder Messbereichsdaten ausgelesen und eingestellt werden.
Ersetzt HART das 4–20-mA-Signal?
Nein. Bei 4–20 mA HART bleibt das analoge Stromsignal weiterhin vorhanden. HART ergänzt dieses Signal um digitale Kommunikation, ersetzt es aber nicht.
Wann lohnt sich ein HART-Drucktransmitter?
Ein HART-Drucktransmitter lohnt sich besonders bei Prozessanlagen, schwer zugänglichen Messstellen, vielen Messpunkten, Ex-Bereichen oder wenn Parametrierung, Diagnose und Dokumentation wichtig sind.
Warum zeigt meine SPS falsche Druckwerte an?
Häufige Ursachen sind ein falsch parametrierter Analogeingang, falsche Skalierung, Verwechslung von Strom- und Spannungssignal, falsche Verdrahtung, zu hohe Bürde bei 4–20 mA oder Masseprobleme bei 0–10 V.
Welche Produkte eignen sich für 4–20 mA, 0–10 V oder HART?
Für allgemeine industrielle Druckmessungen eignen sich WIKA Drucksensoren, beispielsweise der WIKA A-10 oder der WIKA S-20. Für Prozessanwendungen mit HART kommen unter anderem der WIKA UPT-20 / UPT-21, der WIKA CPT-20 / CPT-21 oder der IXMP i mit HART-Kommunikation infrage.