传感器接线很简单,棕色接V+,蓝色接V-,黑色是信号。只要不提NPN,PNP,源型或漏型这几个词,一切都很简单。但是,不得不提,尤其是几种传感器和控制器混杂在一起的时候,容易给人绕糊涂了。

糊涂的根源

NPN,PNP或者源型与漏型,其实说的就是传感器在动作的时候输出的是高电平还是低电平。传感器输出的电平不统一,还是为了配合控制器。有的控制器只接受高电平输入,有的只支持低电平。当然也有同时支持两种的控制器,也有自适应输出的传感器,我愿称之为人类文明之光。

当然这些问题只是存在于三线制传感器,二线制和四线制很简单,就,无所谓了。

先把最烦人的东西列出来,然后再谈接线吧:

常开型(NO)常闭型(NC)公共端接法德系叫法日系叫法
PNP高电平低电平电源负极漏型输入源型输入
NPN低电平高电平电源正极源型输入漏型输入
前两列指传感器动作时信号线的输出电平

其实只需要记常开输出的电平就好了,公共端正负极反一下就行,其他的都没啥用。至于源型漏型,研究原理的时候才用得到,什么三极管基极集电极发射极导通方向之类的,对于只接线的人来说没有意义。唯一作用就是在不懂的人面前拽点术语吓吓人家。

判断传感器种类

除了设计时候选型,需要纠结买NPN型还是PNP型,也会有手边有一些传感器,想使用却没法判断类型的时候。检测方法很简单,需要一个电源和一个万用表,没有万用表的话24V灯泡,电磁阀,继电器甚至PLC之类接上24V电源有动作的元器件也行。有端子排的建议接端子排,用万用表测起来方便点。

先将传感器正极接入电源V+,负极接入电源COM。先万用表(记得改成直流电压挡)红表笔测传感器信号线,黑表笔测负极,测PNP的特征。使传感器动作,观察万用表有没有读数,或者灯泡亮不亮。再用红表笔测正极,黑表笔测信号线,测NPN的特征。再使传感器动作,看看万用表有没有读数。按照现象可测出传感器是NPN,PNP还是自适应,以及常开常闭。

结论见下表,「无电压→有电压」表示传感器动作前万用表读数接近于0V或灯泡不亮,传感器动作后万用表读数接近于V+或灯泡亮。

红笔测信号,黑笔测负极红笔测正极,黑笔测信号类型
无电压→有电压无电压→无电压PNP-NO
有电压→无电压无电压→无电压PNP-NC
无电压→无电压无电压→有电压NPN-NO
无电压→无电压有电压→无电压NPN-NC
无电压→有电压有变化*自适应-NO
有电压→无电压有变化*自适应-NC
无电压→无电压无电压→无电压操作错误**

* 自适应型无法同时表现出两种特征,按PNP接法接,然后两种测法都有电压变化,则为自适应
** 怎么测都没反应的话,如果接线操作都没错,那传感器可能坏了

有公共端的接法

以下接法不再提到“源型”、“漏型”,只区分“NPN”与“PNP”,以免混淆。

常开型常闭型在接线时没有区别,区别在于使用,常开型在动作前输出0V,动作后输出24V,常闭型反之。常开转常闭或常闭转常开的方法见后文。

三线制传感器的三根线包括:正极负极信号线。正负极分别接入开关电源的正负极,有公共端(COM)的控制器,传感器的信号线接入输入点,每个传感器一根。还需要将传感器的一根接入输入的公共端以形成回路。德系控制器(西门子为例)常见的公共端输入为低电平,信号线输入为高电平有效。所以将传感器的负极(或开关电源的负极,反正是连通的)接入公共端。日系控制器(三菱为例)常见的公共端接入高电平,所以反着接。虽然现在很多PLC输入都是双向光耦,怎么接都行,但还是会遇到只支持一种的PLC,还得区分一下。

PNP型

PNP型将电源负极接入输入的公共端,此处的电源指给传感器供电的电源,而非PLC电源。接线方式如下图:

图为西门子S7-1200系列接线图,图中数字量输入接法为PNP传感器接法。有多个传感器时,将其正极负极接入同一个开关电源的正负极,并将电源负极接入公共端“1M”,将所有传感器信号线依次接入后面的输入点即可。

NPN型

NPN型将电源正极接入输入的公共端,其余与PNP相同。

图为三菱fx3u系列PLC接线图,左侧为NPN传感器接法,24V接入公共端“S/S”;右侧为PNP传感器接法,0V接入公共端“S/S”。

以上两个系列的CPU均支持NPN与PNP接入,注意同一输入模块只能选择NPN或PNP接法中的一种。此外也有很多PLC或输入模块仅支持一种输入,需注意选型样本提示。例如:

图为西门子S7-1200系列数字量输入信号板,仅支持NPN接法。

无公共端的接法

在非PLC输入接线时,更多时候会遇到没有公共端的接法。输入点一般为两个端子,如DI+和DI-。此类与有公共端的接法原理相同,可以理解为每个输入都有一个公共点,连接时注意正负极即可。

无公共端时,只要DI+与DI-间有电位差,即为有输入。两个输入端子一个为传感器信号线,所以根据传感器动作时的输出,来确定接入的另一根为正极负极。接入时要注意电流流向。

接线图

PNP常开接法

PNP型常开动作时输出24V+,所以信号线接DI+,负极接DI-。常闭型动作时输出为0V,接线与常开型相同。

NPN常开接法

NPN型常开动作时输出0V,所以信号线接DI-,正极接DI+。常闭型接线相同。

常开常闭转换

实际应用的时候总会有一些尴尬的情况。比如手里有一些常闭的接近开关,但实际需要常开的。或者有常开的想当成常闭的用,而且不方便从软件或编程方式修改逻辑的时候,就需要改变一下传感器的开闭类型了。

此方法适合PNP的NO与NC互转,NPN的NO与NC互转。

改变常开或常闭需要用到有常闭触点的继电器,或者数字量隔离栅。接线也非常简单,将传感器的输出接入继电器线圈,接线图同上述有公共端接法。继电器线圈接一端接信号线,另一端与公共端接法相同:PNP型接负极,NPN型接正极。继电器的常闭触点即为改变之后的输出,但此时的输出为无源输出,需要再接入电源后才能使用。

图为PNP-NC型传感器转NO型接法。PNP-NC型在无动作时输出24V,动作时输出0V。线圈接0V信号线,无动作时线圈吸合,常闭触点断开,下方电路断路。传感器动作时线圈释放,常闭触点接通。实现常开的控制效果。

PNP-NO转NC的电路与上图相同,NPN型NC与NO互转,将线圈一端由负极改为正极即可,原理相同。

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