工业自动化必学,对射式光电开关接法详解

  • 时间:2025-06-20 04:07:11
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午夜两点,生产线突然停机。维修工反复排查三小时后发现:光电开关接线错误导致检测失灵——一个价值三百万的失误。在工业自动化领域,看似简单的接线错误可能导致灾难性后果

对射式光电开关凭借检测距离远、抗干扰强等优势,在自动化产线中占据核心地位。然而,其独特的分离式结构(发射器与接收器独立)常让工程师在接线时陷入疑惑:两根线、三根线、四根线,NPN与PNP,常开与常闭,负载位置选择…这些细节决定了设备能否可靠运行。

一、 理解核心:发射器与接收器的协同

对射式光电开关由物理分离的发射器接收器组成:

  • 发射器:核心是发光元件(红外LED或激光二极管),持续或按特定频率发射光束。
  • 接收器:核心是光敏元件(光电晶体管/二极管),负责探测发射器发出的光束。
  • 工作原理:当物体穿过发射器与接收器之间时,遮挡光束,引起接收器输出状态变化(导通->截止 或 截止->导通),从而检测到物体存在。

其最大优势是发射器和接收器分离,使得检测距离远大于漫反射类型,同时抗环境光干扰能力更强(只对特定方向、特定频率的光敏感)。

图:对射式光电开关工作原理示意图 (发射器TX与接收器RX分离)

二、 接线基石:发射器与接收器的独立供电

第一步必须明确:发射器和接收器都需要独立供电!

  1. 发射器接线 (通常2线制):
  • 标识:通常标有 +V (或 Brown/Brn 棕色线) 和 -V (或 Blue/Blu 蓝色线),部分可能标有 E (Emitter)。
  • 接法:棕色线接直流电源正极 (+24V),蓝色线接直流电源负极 (0V / GND)。
  • 关键:确保供电在规格书允许的范围内(最常见 10-30V DC)。
  1. 接收器接线 (主流为3线制):
  • 标识
  • +V / Brown/Brn (棕色线): 电源正极输入。
  • -V / Blue/Blu (蓝色线): 电源负极 (0V/GND) 输入。
  • OUT / Black/Bk (黑色线): 信号输出线 (开关量输出)。
  • (部分4线制接收器还会有另一根输出线,如白色线,提供互补输出信号)。
  • 核心选择:NPN与PNP
  • NPN型接收器:输出晶体管的发射极接 -V (0V)。输出有效时 (如遮光),OUT端信号为低电平 (0V),电流从负载流入接收器的OUT端(灌电流 / Sink)。
  • PNP型接收器:输出晶体管的发射极接 +V输出有效时 (如遮光),OUT端信号为高电平 (+V),电流从接收器的OUT端流出到负载(拉电流 / Source)。
  • 常开 (NO) / 常闭 (NC):接收器内部输出触点的逻辑状态。
  • 常开 (NO, Normal Open)无物体遮挡 (光束畅通) 时输出断开 (OFF),遮挡时输出接通 (ON)。
  • 常闭 (NC, Normal Close)无物体遮挡 (光束畅通) 时输出接通 (ON),遮挡时输出断开 (OFF)。
  • 这是接收器本身的特性,在选型和接线时必须明确!

接收器类型 电源接法 输出有效时 (如遮光) 输出无效时 (如畅通) 负载接入方式

NPN-NO 棕(+), 蓝(-) 输出低电平(≈0V)(ON) 输出高阻/悬空 (OFF) 负载接在输出(黑)与电源正(+)之间

NPN-NC 棕(+), 蓝(-) 输出高阻/悬空 (OFF) 输出低电平(≈0V)(ON) 同上

PNP-NO 棕(+), 蓝(-) 输出高电平(≈+V)(ON) 输出高阻/悬空 (OFF) 负载接在输出(黑)与电源负(-)之间

PNP-NC 棕(+), 蓝(-) 输出高阻/悬空 (OFF) 输出高电平(≈+V)(ON) 同上

表:NPN型与PNP型对射接收器接线逻辑对比 (以常开NO为例)

三、 实战接线:负载连接是关键

“接收器输出端连接什么?” 是接法的核心。 常见负载包括PLC输入、继电器线圈、指示灯等。接线方式严格取决于接收器的输出类型 (NPN/PNP) 和负载类型。

  • 连接PLC数字量输入模块:
  • NPN型接收器(汇入型): 其OUT (黑) 线要连接到 PLC输入点 (如 I0.0)。PLC输入的公共端 (M / COM) 需要接 +24V (因为接收器导通时输出0V,电流流向是:+24V -> PLC COM -> PLC I0.0内部 -> OUT黑线 -> 接收器内部 -> 蓝线0V,形成回路)。
  • PNP型接收器(源出型): 其OUT (黑) 线连接到 **PLC输入点 (如 `I

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