Autore: Luciano Guida, Automation Engineer.
Data aggiornamento: settembre 2026.
Come si sceglie il modulo analogico per PLC? Quale tipo di segnale adottare e che risoluzione preferire? Cosa sono la scalatura raw e quella dell’unità ingegneristica?
Benvenuto, oggi ci occupiamo dei segnali analogici, e lo facciamo utilizzando i due tool che trovi su questa pagina: il calcolatore della precisione dei moduli, e quello per la scalatura dei valori in ingresso e uscita.
1. I segnali analogici dei PLC.
Abbiamo già visto quali sono i segnali standard dell’automazione industriale, e come si collegano i moduli analogici di PLC; oggi scopriamo come configurarli, partendo da questi due assunti:
a) La precisione di un modulo analogico è direttamente proporzionale alla risoluzione in bit del suo convertitore.
b) Il delta minimo di misura rilevabile dipende dalla risoluzione del modulo, dalla scalatura in valori grezzi, e dalla trasformazione dei valori grezzi in valori ingegneristici.
2. La risoluzione dei canali analogici.
2.1. Tipi di moduli analogici e precisione necessaria nei vari settori industriali.
In commercio esistono diversi tipi di moduli analogici, e alcuni PLC hanno ingressi e uscite analogiche a bordo. Non tutti questi moduli sono uguali, e solitamente i convertitori integrati nelle CPU hanno una risoluzione più bassa rispetto a quelli presenti sui moduli analogici d’espansione. Ecco di seguito alcuni esempi:
a) I moduli analogici delle prime versioni del sistema S7-200, e quelli del LOGO! hanno una risoluzione di 10 bit.
b) Alcuni modelli S7-200 e il plc S7-1200 hanno moduli con convertitori a 12 bit.
c) Sistemi S7-300 e S7-1200 hanno moduli a 13 bit.
d) Alcuni moduli per S7-1200, e moduli per il sistema S7-1500 arrivano a 14 bit.
La risoluzione del modulo analogico è importante perché determina direttamente la precisione della misura, ovvero qual’è la variazione minima percepibile dal sistema.
Indipendentemente dal tipo di segnale scelto (0-10V, 0-20mA, 4-20mA ecc.), la lettura viene convertita in un numero, e la conversione è a gradini, dove il gradino rappresenta proprio la variazione minima.
Con un convertitore a 10 bit abbiamo 1024 rappresentazioni della variabile misurata, queste sono le combinazioni binarie della conversione del segnale elettrico.
Supponiamo di avere un segnale una scala di misura 0-100°C: dividendo 100 per 1024 otteniamo 0,097; significa che non saremo in grado di rappresentare variazioni inferiori a questo numero.
Una precisione di circa un decimo di grado centigrado può essere accettabile in molti contesti, ma ci sono ambiti industriali dove la precisione necessaria è molto maggiore.
Ecco nella prossima immagine una tabella con degli esempi di precisione richiesta nei vari settori industriali.
Come vediamo dalla figura sopra:
a) Il settore climatizzazione HVAC può accettare 0,5°C di scarto.
b) Le celle frigorifere e lo stampaggio materie plastiche necessitano di massimo 0,1°C di scarto.
c) Nelle camere climatiche di prova si va da 0,05 a 0,1°C di precisione.
d) La produzione di semiconduttori necessita di precisioni nell’ordine dello 0,01°C.
e) Nei laboratori di taratura e metrologia la precisione va da 0,01 a 0,001°C.
2.2 Il tool di calcolo precisione analogica.
Il primo tool presente su questa pagina permette di calcolare la precisione di una lettura analogica impostando:
a) Numero di bit dei convertitori.
b) Scala minima e massima della misura effettuata.
Inserendo i tre valori e premendo il pulsante CALCOLA RISOLUZIONE, il tool restituisce la minima variazione che sarà identificabile dal sistema di misura.
Ecco di seguito il tool di calcolo risoluzione moduli analogici.
Il risultato indica la risoluzione teorica. Rumore, sensore, cablaggio e accuratezza del modulo possono ridurre la precisione reale.
3. La scalatura dei valori raw e della misura ingegneristica.
3.1. Flusso di conversione letture analogiche.
Quando si lavora con i valori analogici dei PLC, si ha a che fare con due scale numeriche: quella di partenza (raw), e quella che interessa a noi, e che esprime la lettura della variabile di processo: quest’ultima può essere una temperatura, una pressione, una portata, e molto altro.
Nella figura che segue vediamo come avviene il processo di trasformazione della misurazione, partendo dal sensore in campo, per arrivare alla scalatura finale.
La sequenza di acquisizione analogica è:
a) Trasmissione del segnale elettrico dal trasmettitore al convertitore.
b) Conversione in valore raw (in questa fase la precisione è dettata dal numero di bit del convertitore, e dall’ampiezza della scala raw).
c) Scalatura finale nella scala ingegneristica, anche questa scala determina la precisione.
La scala raw è determinata dal modulo analogico, e per i PLC Siemens abbiamo diverse scale, a seconda del tipo di segnale elettrico scelto, eccole nella prossima immagine:
Come vediamo nella figura sopra, la scala raw più utilizzata dai moduli analogici Siemens è 0-27648. Per quanto riguarda il segnale in tensione +-10V, la scala parte da -27648 e arriva a +27648; poi c’è la scala con overflow che va da -2765 a +30400, per esempio con il segnale in corrente 4..20mA
Quando nel software del PLC si deve fare la scalatura del segnale analogico, si deve tenere conto della scala raw.
3.2. Il tool di calcolo valore analogico.
Il secondo tool presente su questa pagina permette di ottenere il valore letto della variabile di processo, espresso in unità ingegneristiche, quelle per noi significative; ecco come utilizzarlo:
a) Si seleziona il tipo di segnale tra 0-10V, 0..20mA, 4..20mA e +-10V.
b) Si introduce il valore della misura elettrica in Volt o in milliampere.
c) Si introducono la scala minima e massima dell’unità ingegneristica, e l’unità di misura.
d) Il sistema calcola automaticamente il valore raw di scalatura nel PLC, e quello finale in unità ingegneristica.
Ecco di seguito il tool interattivo di calcolo valori analogici nei PLC Siemens.