Begriffsklärung GND/Ground

IO Geräte haben immer irgendwo ein Referenzpotential. Schließlich entsteht die arbeitsfähige elektrische Spannung erst dadurch, dass zwei Orte unterschiedliche Potentiale annehmen – der eine Ort sei dann Referenzpotential/Bezugspotential genannt.

Im Beckhoff IO Bereich und insbesondere bei den Analogprodukten werden verschiedene Bezugspotentiale verwendet und benannt, diese seien hier definiert, benannt und erläutert.

Hinweis: aus historischen Gründen werden bei verschiedenen Beckhoff IO Produkten unterschiedliche Benennungen verwendet. Die nachfolgenden Erläuterungen stellen diese auf ein einheitliches technisches Fundament.

SGND

• Auch genannt: FE, Functional Earth, Shield GND, Shield.
• Verwendung: Ableitung von Störungen und Abstrahlungen, vorrangig stromlos.
• Symbol: .
• Hinweise und Empfehlungen zu SGND/FE sind im separaten Kapitel
  „Inbetriebnahme“/ „Analogtechnische Hinweise – Schirm und Erde“ genannt.
• SGND endet i.d.R. am Ende in den baulichen Erdungssternpunkt.
• Um bestimmungsgemäß verwendet werden zu können, sollte SGND selbst eine rauscharme/rauschfreie, „saubere“ Strom- und Spannungssenke sein.

PE

• Auch genannt: Protective Earth.
• Verwendung: Schutzmaßnahme gegen das Auftreten von gefährlichen Berührungsspannungen, indem diese Berührungsspannungen abgeleitet werden und dann vorgeschaltete Schutzeinrichtungen auslösen. Bei korrekter Installation ist der PE-Leiter stromlos, muss aber für den Schutzfall vorgabegemäß stromtragfähig sein.
• Symbol: .
• PE endet i.d.R. am Ende in den baulichen Erdungssternpunkt.
• Vorgaben und Hinweise zu PE siehe einschlägiges Regelwerk.

PGND, AGND

• Verwendung: Bezugsmasse oder Rückleitung von analogen oder digitalen Signalen.
• Je nach Verwendung nominell stromlos als Bezugspotential oder stromführend als Rückleitung.
• Im Analogbereich können das sog. Normsignale 0...10 V und 4...20 mA, Messbrückensignale und Thermoelemente im Bereich weniger mV und Widerstandsmessung in beliebigem Ohm-Bereich sowie Spannungen von µV bis einige 1000 V usw. sein.
• Im Digitalbereich können das z.B. 0/24 V, -5/+5 V usw. sein.
• Symbole:
  bevorzugt: ;
  selten auch noch verwendet aber eigentlich Erdbodenpotential bedeutend:.
• Es kann in der Anlage mehrere, also voneinander galvanisch getrennte PGND/AGND Netze geben.
• Verfügt ein Gerät wegen kanalweiser Trennung über mehreren AGND, können diese nummeriert sein: AGND1, AGND2, …
• PGND
• auch genannt: GND_PC, 0 V, Powerkontakt 0 V, GND.
• Ausführung: PGND ist eine bauliche Beschreibung für die „negative“ Powerkontaktschiene des Busklemmensystems.
• kann mit der Geräteelektronik verbunden sein z.B. zur Geräteversorgung oder als Signalrückführung (siehe Kapitel „Inbetriebnahme“/ „Hinweise zu analogen Messwerten“/ „Hinweise zu analogen Spezifikationen“/ „Typisierung SingleEnded / Differentiell“). Siehe dazu die jeweilige Gerätedokumentation.
• Beispiel, PGND ist nicht mit der Geräteelektronik verbunden:
  .
• AGND
• Auch genannt: GND_int, GND, analoge Masse, Analog-Ground, GND_analog.
• AGND kennzeichnet elektrisch die analoge Bezugsmasse des Geräts.
• AGND kann intern z.B. mit PGND verbunden sein, oder auf einer Anschlussstelle liegen damit es extern mit einem gewünschten Potential verbunden werden kann. Dabei sind elektrische Einschränkungen lt. Gerätedokumentation zu beachten, z.B. CommonMode-Grenzen.
• AGND ist meist ein stromloses Bezugspotential. Das Einwirken von Störungen auf AGND ist zu vermeiden.
• Beispiel, AGND wird auf dem Gerätestecker herausgeführt:
  .