OT & Automation
Analogwert skalieren: 4–20 mA mit der OT Toolbox prüfen
Das Manometer an der Leitung zeigt 2,0 bar, das Bedienpanel 3,2 bar. Einer von beiden irrt, und bei der Inbetriebnahme kostet so eine Abweichung schnell eine Stunde, wenn man an der falschen Stelle sucht. In diesem Artikel gehe ich die Kette vom Messumformer bis zur Anzeige mit den Rechnern der OT Toolbox durch und zeige, wie du einen Analogwert sauber skalierst und Fehler eingrenzt.
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Die Situation an der Anlage
Die Anlage und alle Mess- und Rohwerte in diesem Abschnitt sind ein Beispiel, an dem sich der Ablauf gut zeigen lässt. Bei der Inbetriebnahme einer Spülstation hängt ein Druckmessumformer mit 0 bis 10 bar Messbereich und 4–20-mA-Ausgang an einer Analogeingabe. Laut Manometer liegen 2,0 bar an, am Panel stehen 3,2 bar. Statt Parameter auf Verdacht zu ändern, prüfe ich jedes Glied der Signalkette einzeln. Die Rechnungen dafür mache ich in der OT Toolbox unter dem Werkzeugbereich Signale.
Kurz zum Signal: 4–20 mA
Analoge Gleichstromsignale für die Prozessleittechnik beschreibt IEC 60381-1, 4 bis 20 mA ist dort der Vorzugsbereich. Weil der Messbereichsanfang nicht bei 0 mA liegt, sondern bei 4 mA, spricht man von „Live zero“. Siemens erklärt im Funktionshandbuch zur Analogwertverarbeitung, wozu das gut ist: Fehlt der Strom ganz, lässt sich ein Drahtbruch erkennen. Für die Skalierung bedeutet es, dass 4 mA dem Messbereichsanfang und 20 mA dem Endwert entsprechen, dazwischen gilt eine Gerade.
Die Formel, die auch die App unter dem Ergebnis anzeigt, lautet: y = y1 + (x − x1) · (y2 − y1) / (x2 − x1). Dabei sind x1 und x2 die Grenzen des Eingangs, y1 und y2 die des technischen Bereichs.
Die Kette Schritt für Schritt
1. Erwartungswert für den Strom
In der Analogskalierung trage ich als Eingang 4 bis 20 mA ein und als technischen Bereich 0 bis 10 bar. Für den Gegencheck rechne ich rückwärts: 2,0 bar entsprechen 4 + 16 · 0,2 = 7,2 mA. Zur Kontrolle der Eingabe hilft ein runder Wert: 12 mA müssen 5 bar ergeben, also genau die Hälfte des Bereichs.
2. Strom in der Schleife messen
Das Multimeter in der Stromschleife zeigt 7,2 mA. Damit ist der Messumformer entlastet: Er liefert genau den Strom, der zu 2,0 bar gehört.
Für Messungen im mA-Bereich eignet sich ein True-RMS-Multimeter wie das UNI-T UT61E+ (Werbung).
3. Rohwert der Eingangskarte prüfen
Welcher Zahlenwert in der Steuerung ankommt, hängt von der Baugruppe ab und steht in deren Handbuch. Bei Siemens S7-1500 entspricht der Nennbereich 4 bis 20 mA den Rohwerten 0 bis 27648. Andere Hersteller verwenden andere Bereiche. Mit dem Eingang 4 bis 20 mA und dem Zielbereich 0 bis 27648 ergibt sich für 7,2 mA ein Rohwert von rund 5530. Genau dieser Wert steht in der Beobachtungstabelle, also arbeitet auch die Karte richtig.
4. Skalierung im Programm nachrechnen
Bleibt das Programm. Ich gebe den Rohwert 5530 mit dem Eingang 0 bis 27648 ein und probiere den Messbereich, der im Baustein parametriert ist: 0 bis 16 bar. Ergebnis: 3,2 bar, exakt der Wert am Panel. Der Fehler ist gefunden. Im Programm stand noch der Messbereich eines älteren Gebertyps. Mit 0 bis 10 bar ergeben dieselben 5530 die erwarteten 2,0 bar.
Ergebnisse festhalten und wiederverwenden
An der Spülstation hängen weitere Messumformer mit ähnlichen Daten. Mit OT Toolbox Pro lege ich die Skalierung als lokale Vorlage an und öffne frühere Berechnungen über den Verlauf erneut. Für das Inbetriebnahmeprotokoll exportiere ich das Ergebnis als PDF; der Kollegenmodus bereitet es übersichtlich auf, wenn ich es an die Automatisierung weitergebe.
Nicht jeder Rechner ist frei. In der Werkzeugliste markiert die App Pro-Werkzeuge wie IP-Planer, Portreferenz oder Netzwerk-Geräteliste mit einem Schloss. Pro ist ein einmaliger In-App-Kauf ohne Abonnement.
Was die App nicht kann
- Messen: Die Rechner kennen nur die Werte, die du eingibst. Ob 7,2 mA fließen, zeigt das Multimeter.
- Mit der Steuerung sprechen: Die OT Toolbox führt keine Netzwerk-Scans aus und liest keine Rohwerte aus der SPS. Den Wert aus der Beobachtungstabelle tippst du selbst ab.
- Normen und Herstellerangaben ersetzen: Die Ergebnisse sind Berechnungshilfen. Herstellerdokumentation, geltende Normen, Sicherheitsvorgaben und die Prüfung durch Fachkräfte haben immer Vorrang.
- Android: Die App gibt es für iPhone und iPad im App Store.
Datenschutz
Eingaben, Ergebnisse, Favoriten und Vorlagen verarbeitet die App lokal. Es gibt kein Tracking, keine Werbung und kein Benutzerkonto. Exporte oder externe Links entstehen nur, wenn du sie bewusst auslöst.
Fragen zum Skalieren von Analogwerten
Wie rechne ich 4–20 mA in einen Messwert um?
Mit der Geradengleichung: Messwert = Anfang + (Strom − 4 mA) · (Ende − Anfang) / 16 mA. Bei 0 bis 10 bar ergeben 7,2 mA also 2,0 bar und 12 mA genau 5 bar.
Warum beginnt das Signal bei 4 mA und nicht bei 0 mA?
Das sogenannte Live zero erlaubt es, einen Drahtbruch zu erkennen: Fließt gar kein Strom, liegt ein Fehler vor und nicht der Messbereichsanfang. IEC 60381-1 nennt 4 bis 20 mA als Vorzugsbereich.
Welcher Rohwert gehört zu 20 mA?
Das hängt von der Eingangskarte ab. Bei Siemens S7-1500 ist es 27648 im Nennbereich. Bei anderen Herstellern gilt, was im Handbuch der Baugruppe steht.
Ist die OT Toolbox kostenlos?
Ein Teil der Grundwerkzeuge ist kostenlos. OT Toolbox Pro schaltet die erweiterten Rechner, Vorlagen, Verläufe und den PDF-Export per einmaligem In-App-Kauf dauerhaft frei, ohne Abonnement.
Welche Rechner gibt es außer der Analogskalierung?
In der App gibt es unter anderem Rechner für Netzwerk und IPv4, PT100, Schleifenbudget, Modbus-Adressen, Bitmasken, 24-V-Netzteile, Spannungsfall, Motordrehzahl, Encoder, Pneumatik sowie OEE und MTBF. Für allgemeine Elektro- und Mechanik-Grundlagen im Service gibt es die Techniker Toolbox.
Quellen
- IEC 60381-1:1982: Analogue signals for process control systems – Part 1: Direct current signals
- Siemens: S7-1500, ET 200MP, ET 200SP – Funktionshandbuch Analogwertverarbeitung
- Siemens TIA Docs: Representation of analog values (S7-1500, 4–20 mA)
Stand: 21.10.2026.
Aktualisiert am 21. Oktober 2026.
Signale, Netz und Elektrik in einer App
Alle Werkzeugbereiche, Screenshots und die Pro-Funktionen sind auf der App-Seite beschrieben. Nutzbar ist sie auf iPhone wie iPad.
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