Signalkonverter für den Schaltschrankbau
Signalkonverter erfassen analoge oder digitale Prozesssignale und wandeln sie in standardisierte, auswertbare Normsignale um. Typische Ein- und Ausgangsgrößen sind 0/4 … 20 mA, 0/2 … 10 V, Frequenz-, Puls- oder Widerstandssignale sowie Sensorsignale von Temperaturfühlern oder Potentiometern. Durch die Aufbereitung, Skalierung und Linearisierung der Eingangssignale ermöglichen Signalkonverter eine zuverlässige Weiterverarbeitung in Steuerungen, Anzeige- und Leitsystemen.
Im Schaltschrankbau werden Signalkonverter überwiegend als schmale Hutschienen-Module eingesetzt. Sie bieten eine galvanische Trennung zwischen Feld- und Steuerungsebene, reduzieren Störeinflüsse und schützen vor Masseschleifen, Überspannungen und Fehlverdrahtung. Moderne Funktions-Signalkonverter verfügen häufig über mehrere individuell konfigurierbare I/O-Ports und können sowohl als Messumformer, Trennverstärker, Grenzsignalgeber als auch als Signalsplitter eingesetzt werden.
Je nach Ausführung unterstützen Signalkonverter unterschiedliche Signalarten und Versorgungskonzepte, beispielsweise passive oder aktive Stromschleifen, Weitbereichsversorgungen oder In-Rail-Bus-Systeme im Schaltschrank. Hohe Genauigkeit, geringe Temperaturdrift, kurze Ansprechzeiten sowie optionale Zulassungen für funktionale Sicherheit oder explosionsgefährdete Bereiche machen sie zu zentralen Komponenten in der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik.
Fragen & Antworten zu Signalkonvertern
Was ist ein Signalkonverter und wozu wird er im Schaltschrank eingesetzt?
Ein Signalkonverter ist ein Gerät zur Erfassung, Umwandlung und Aufbereitung von Prozesssignalen. Im Schaltschrank dient er dazu, unterschiedliche Feldsignale in einheitliche Normsignale umzusetzen, zu isolieren, zu skalieren und für SPS, Regler oder Anzeigegeräte störungsfrei zur Verfügung zu stellen.
Welche Signalarten können typische Signalkonverter verarbeiten?
Je nach Typ können Signalkonverter Gleichstrom- und Gleichspannungsnormsignale (0/4 … 20 mA, 0/2 … 10 V), Wechselstrom- und Wechselspannungsgrößen, Widerstandssignale, RTD- und Thermoelementsignale, Frequenz- und Pulssignale oder binäre Ein- und Ausgänge verarbeiten und in passende Ausgangssignale umsetzen.
Worin unterscheiden sich Messumformer, Trennverstärker und Signalkonverter?
Messumformer wandeln primär eine physikalische Größe in ein elektrisches Normsignal um, Trennverstärker fokussieren auf die galvanische Trennung und Verstärkung von Signalen. Der Begriff Signalkonverter umfasst häufig beide Funktionen und zusätzlich frei konfigurierbare I/O-Funktionen, Signalverdopplung oder Grenzsignalfunktionen.
Warum ist die galvanische Trennung bei Signalkonvertern so wichtig?
Die galvanische Trennung verhindert Masseschleifen, reduziert Störungen durch Potentialunterschiede und schützt Steuerungen und Messgeräte vor Überspannungen. Dadurch wird die Messgenauigkeit erhöht und die elektrische Sicherheit im Gesamtsystem verbessert.
Welche Normsignale werden typischerweise unterstützt?
Gängig sind Stromsignale 0 … 20 mA bzw. 4 … 20 mA und Spannungssignale 0 … 10 V bzw. 2 … 10 V. Viele Signalkonverter lassen sich per DIP-Schalter oder Software auf verschiedene Kombinationen dieser Normsignale einstellen.
Wie werden Signalkonverter mit Spannung versorgt?
Die meisten Signalkonverter werden mit 24 V DC gespeist und sind für den Betrieb auf der Hutschiene im Schaltschrank ausgelegt. Es gibt Varianten mit Weitbereichsversorgung, speisende Trenner für Zweileiter-Messkreise sowie Module, die über In-Rail-Bus-Systeme gemeinsam versorgt werden.
Wie erfolgt die Parametrierung moderner Funktions-Signalkonverter?
Einfache Geräte werden über Codierschalter, Steckbrücken oder Potentiometer konfiguriert. Leistungsfähige Funktions-Signalkonverter lassen sich zusätzlich oder ausschließlich über PC-Software, USB-/Seriell-Interface oder Feldbus parametrieren, einschließlich Skalierung, Kennlinien, Grenzwerte und Filtereinstellungen.
Welche Genauigkeit und Dynamik sind bei Signalkonvertern üblich?
Hochwertige Signalkonverter erreichen typische Grundgenauigkeiten besser als 0,1 % vom Messbereich und bieten kurze Ansprechzeiten im Millisekundenbereich. Je nach Anwendung stehen Varianten mit optimierter Genauigkeit, erhöhter Störfestigkeit oder besonders schneller Signalverarbeitung zur Verfügung.
Wie werden Signalkonverter im Schaltschrank montiert und verdrahtet?
Signalkonverter werden auf DIN-Hutschienen montiert und über Schraub- oder Federzugklemmen angeschlossen. Eine saubere Trennung von Kleinspannungs-, Leistungs- und Signalleitungen, kurze Leitungswege und EMV-gerechte Verdrahtung sind für eine störungsarme Funktion entscheidend.
Wann werden Signalkonverter anstelle einer direkten Sensoranbindung an die SPS eingesetzt?
Signalkonverter werden verwendet, wenn Sensoren nicht direkt an die SPS-Schnittstelle passen, wenn eine galvanische Trennung nötig ist, wenn Signale skaliert, linearisiert oder in andere Signalformen umgesetzt werden müssen oder wenn ein Signal auf mehrere Ausgänge verteilt werden soll.
Welche Rolle spielen Funktions-Signalkonverter mit mehreren I/O-Ports?
Funktions-Signalkonverter mit mehreren, frei konfigurierbaren I/O-Ports ermöglichen komplexe Signalverknüpfungen, wie zum Beispiel die Kombination analoger und digitaler Ein- und Ausgänge, Grenzwerterschaltungen, Impulszähler oder einfache Logikfunktionen, ohne zusätzliche Hardwaremodule.
Gibt es Sicherheits- oder Ex-geschützte Varianten von Signalkonvertern?
Für sicherheitsgerichtete Anwendungen stehen Signalkonverter mit sicherheitstechnischen Kennwerten nach relevanten Normen zur Verfügung. Für explosionsgefährdete Bereiche sind eigensichere oder Ex-geschützte Varianten erhältlich, die für entsprechende Zonen und Gerätegruppen zugelassen sind.
Wie beeinflussen Temperatur und Umgebung die Leistung von Signalkonvertern?
Der spezifizierte Temperaturbereich legt fest, in welchem Umfeld der Signalkonverter betrieben werden darf. Temperaturdriftangaben und EMV-Tests stellen sicher, dass Genauigkeit und Funktion auch bei wechselnden Umgebungstemperaturen und industrieller Störumgebung erhalten bleiben.
Können Signalkonverter auch digitale Kommunikationsschnittstellen bereitstellen?
Einige Signalkonverter verfügen zusätzlich über digitale Schnittstellen wie serielle Protokolle oder Feldbusse. Sie können Messwerte parallel als Normsignal und digital ausgeben oder Konfiguration und Diagnose über die Kommunikationsschnittstelle ermöglichen.