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VoltBase Steuerung Digitale Signale
Thema 78 Steuerung

Digitale Signale

Nur 0 und 1: was digitale Signale sind, welche Spannung was bedeutet und wie UND und ODER damit rechnen.

ca. 5 Minuten Einstieg Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Ein digitales Signal kennt nur zwei Zustände: an oder aus, 1 oder 0. Wie ein Lichtschalter: Das Licht ist an oder aus, halb an gibt es nicht.

Taster, Endschalter und viele Sensoren liefern digitale Signale an eine SPS.

Ein digitales Signal über der Zeit Ein Rechtecksignal springt zwischen 0 Volt und 24 Volt hin und her. Unten steht zu jedem Abschnitt 0 oder 1. 24 V0 V 01101001 ZeitSpannung
Nur zwei Zustände: Ein digitales Signal kennt nur „an“ und „aus“. In der Steuerungstechnik ist „an“ meist 24 V und bedeutet 1. „Aus“ ist 0 V und bedeutet 0. Dazwischen gibt es nichts.
02

Welche Spannung ist 0, welche 1?

Spannungsbereiche für 0 und 1 an einem 24-Volt-Eingang Ein Balken von 0 bis 30 Volt. Bis 5 Volt gilt das Signal als 0, von 15 bis 30 Volt als 1, dazwischen ist es unsicher. 0unsicher1 0 V5 V15 V24 V30 V Was erkennt ein 24-V-Eingang als 0 und 1? Werte nach IEC 61131-2 (Typ 1), gerundet
Kein genaues Volt nötig: Ein 24-V-Eingang wertet alles bis etwa 5 V als 0 und alles ab etwa 15 V als 1. Dazwischen ist der Zustand unsicher. Darum sind digitale Signale so robust: Kleine Störungen oder Spannungsfälle ändern nichts.

Ein einzelnes 0 oder 1 heißt Bit. Acht Bits zusammen sind ein Byte. Mit einem Byte lassen sich 256 verschiedene Werte darstellen.

Oszilloskop mit einem Dreiecksignal oben und einem Rechtecksignal unten
Rechtecksignal auf dem Oszilloskop: Unten ist ein Rechtecksignal zu sehen: Es springt zwischen zwei Werten hin und her, genau wie ein digitales Signal. Oben läuft zum Vergleich ein Dreiecksignal, das sich stetig ändert.

Foto: Xato, „Oscilloscope sine square“, Lizenz: gemeinfrei (Public Domain), Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

03

Rechnen mit 0 und 1

Mit digitalen Signalen kann eine Steuerung logisch „rechnen“. Die wichtigsten Verknüpfungen:

  • UND: nur 1, wenn alle Eingänge 1 sind. Beispiel: Presse läuft nur, wenn beide Hände auf den Tastern sind.
  • ODER: 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist. Beispiel: Licht an, wenn oben oder unten gedrückt wird.
  • NICHT: dreht um. Aus 1 wird 0, aus 0 wird 1.
Eingang AEingang BUNDODER
0000
0101
1001
1111

Wie diese Verknüpfungen gezeichnet werden, zeigt der Funktionsplan (FUP).

04

Beispiele

01 Wie viele Werte hat ein Byte?
  1. Werte = 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 256
  2. Ergebnis: 256 Werte, von 0 bis 255
02 Ist 12 V eine 1?

An einem 24-V-Eingang werden nur 12 V gemessen.

  1. 12 V liegt zwischen 5 V und 15 V.
  2. Ergebnis: unsicherer Bereich, Fehler suchen
05

Typische Fehler

  • Zu langer, dünner Draht: Die Spannung fällt in den unsicheren Bereich, der Eingang erkennt das Signal nicht zuverlässig.
  • UND und ODER verwechselt: Die Maschine läuft schon mit einem Taster statt mit beiden.
  • Analoge Werte digital ausgewertet: Temperatur oder Füllstand brauchen einen analogen Eingang.
Merke

Ein digitales Signal kennt nur 0 und 1. An einem 24-V-Eingang ist bis etwa 5 V eine 0 und ab etwa 15 V eine 1. Ein Bit ist ein Zustand, ein Byte sind 8 Bit. UND braucht alle Eingänge, ODER braucht mindestens einen, NICHT dreht um.

06

Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Digitale Signale. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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