4–20 mA in den Messwert umrechnen

NAMUR NE 43 · lineare Skalierung

Signalart

Steht auf dem Typenschild des Gebers oder in der Parametrierung des Eingangs.

Messbereich Anfang

Wert beim kleinsten Signal

Messbereich Ende

Wert beim größten Signal

Einheit

Nur für die Anzeige — bar, °C, %, m³/h …

Bürdenwiderstand

Nur bei Stromsignal; zeigt die Spannung am Widerstand

Signal (mA)

Messwert

Ein Feld ausfüllen — das andere wird berechnet.

Umrechnung

–

Messbereich und einen der beiden Werte eingeben

▤ 4–20 mA in Prozent und SPS-Rohwert

Signal	Anteil	Rohwert S7	bei 0–16 bar	bei 0–100 °C
4,0 mA	0 %	0	0 bar	0 °C
6,0 mA	12,5 %	3456	2 bar	12,5 °C
8,0 mA	25 %	6912	4 bar	25 °C
10,0 mA	37,5 %	10368	6 bar	37,5 °C
12,0 mA	50 %	13824	8 bar	50 °C
14,0 mA	62,5 %	17280	10 bar	62,5 °C
16,0 mA	75 %	20736	12 bar	75 °C
18,0 mA	87,5 %	24192	14 bar	87,5 °C
20,0 mA	100 %	27648	16 bar	100 °C

Der Rohwert gilt für SIMATIC-Module, die auf den Messbereich 4–20 mA parametriert sind: 4 mA ergeben 0, 20 mA ergeben 27648. Steht das Modul dagegen auf 0–20 mA, liefern 4 mA bereits 5530.

⚠ Was das Signal außerhalb von 4–20 mA bedeutet

Signal	Bereich nach NE 43	was dahintersteckt
≤ 3,6 mA	Ausfallinformation	Drahtbruch, Geberfehler, Versorgung weg
3,6–3,8 mA	Unterscheidungszone	weder Messwert noch Ausfallinformation
3,8–4,0 mA	Aussteuerbereich	Messbereich unterschritten, Geber arbeitet
4,0–20,0 mA	Messbereich	der eigentliche Messwert
20,0–20,5 mA	Aussteuerbereich	Messbereich überschritten, Geber arbeitet
20,5–21,0 mA	Unterscheidungszone	weder Messwert noch Ausfallinformation
≥ 21,0 mA	Ausfallinformation	Kurzschluss im Signalkreis, Geberfehler

Nach NAMUR NE 43. Ob ein Geber sich daran hält, steht in seinem Datenblatt — ältere Messumformer kennen die Empfehlung nicht und fahren im Fehlerfall einfach auf 0 mA.

Warum 4 mA und nicht 0 — und wie groß die Bürde sein darf

Die lebende Null. Bei 0–20 mA sind ein abgerissener Draht und ein Messwert von null dasselbe Signal: nichts. Bei 4–20 mA fließen am unteren Ende noch 4 mA. Bleibt das Signal aus, ist das kein Messwert, sondern ein Fehler — und genau deshalb ist 4–20 mA im Maschinenbau die Regel. Der Preis dafür: Der Messbereich verteilt sich auf 16 mA, nicht auf 20. Wer beim Umrechnen durch 20 teilt, liegt fast überall auf der Kennlinie daneben.

Messwert = Anfang + (I − 4 mA) / 16 mA · (Ende − Anfang)

Zwei-, Drei- und Vierleiter. Beim Zweileitergeber läuft die Versorgung über dieselben zwei Adern wie das Signal — der Geber stellt seinen Stromverbrauch auf den Messwert ein. Vierleitergeber haben eine eigene Versorgung. Das ändert nichts an der Umrechnung, aber alles an der Verdrahtung und an der Frage, wie viel Spannung dem Geber übrig bleibt. Welche Aderfarben im Schaltschrank für Gleichspannungs-Steuerkreise üblich sind, steht unter Schaltschrank-Aderfarben.

Bürde. Ein Stromsignal wird am Eingang über einen Widerstand in eine Spannung verwandelt — das ist die Bürde. 250 Ω sind üblich, weil daraus genau 1–5 V werden. Beim Zweileitergeber gilt: Die Speisespannung muss die Bürde und die Mindestklemmenspannung des Gebers tragen. Bei 24 V Versorgung und einem Geber, der 12 V braucht, bleiben 12 V für die Bürde — gerechnet mit 22 mA also (24 V − 12 V) / 22 mA ≈ 545 Ω, weil der Geber einen Fehler nach NAMUR NE 43 mit 21 mA und mehr meldet und auch dieser Strom noch durch die Bürde muss. Darin steckt auch der Leitungswiderstand (ausrechnen mit dem Rechner Leitungswiderstand). Den genauen Wert nennt das Datenblatt des Gebers.

Bürde	bei 4 mA	bei 20 mA
100 Ω	0,4 V	2,0 V
250 Ω	1,0 V	5,0 V
500 Ω	2,0 V	10,0 V