光电开关如何从常开转常闭？工程师必学的3种安全方案

• 时间：2025-08-22 03:55:39
• 点击：0

产线上停了半小时的轰鸣，李工盯着控制柜里闪烁的故障灯，眉头紧锁。PLC报错显示“安全回路异常”，可所有急停按钮都完好无损。 他的目光最终落在物料通道尽头的槽型光电开关上——这个一直使用常开信号输出的关键传感器，此刻成了最大嫌疑。在紧急更换开关的间隙，一个老工程师递来一个小型继电器：“试试这个，把常开信号转成常闭，安全等级直接拉满。” 继电器接入的瞬间，故障灯熄灭，机器重新轰鸣。

在现代自动化产线中，光电开关如同敏锐的神经末梢，其输出信号类型（常开NO / 常闭NC）直接决定控制逻辑的“语言”。当设备升级、安全系统改造或备件临时替代时，“常开转常闭”的需求便频繁出现在电气工程师的案头。理解并安全实现这一转换，是设备稳定运行的重要前提。

01 为何需要“常开转常闭”？不止是应急方案

常开（NO）与常闭（NC）定义了光电开关在无检测物状态下的默认输出：

• 常开 (NO): 无遮挡时断开（开路状态），遮挡时闭合（导通状态）。
• 常开 (NC): 无遮挡时闭合（导通状态），遮挡时断开（开路状态）。

实际场景中，转换需求主要源于：

• 安全设计强制要求：涉及人身或关键设备的安全回路（如安全门监控、急停串联回路），法规通常要求使用常闭（NC）串联逻辑。传感器常态下必须闭合导通信号回路；一旦检测到危险（如门被打开、光幕被遮挡）或传感器本身断线/损坏，回路会强制断开触发急停。若原设计使用常开（NO）传感器，必须将其等效转换为NC逻辑接入回路。
• 控制系统接口兼容性：老旧PLC或特定控制器模块可能只预留了NC型输入点用于特定功能（如原点确认、故障复位信号）。当手边仅有NO型光电开关时，需进行转换。
• 统一系统逻辑：为提高系统可维护性，工程师倾向于统一所有传感器信号逻辑。若大部分传感器为NC型，少数NO型则需要转换以简化程序判断。
• 临时替代与应急维修：当NC型传感器损坏且无备件时，可用NO型传感器+转换电路临时替代，迅速恢复生产。

02 核心方法拆解：3种可靠的转换方案

实现“常开转常闭”，本质上是将原NO传感器“无物时开路，有物时导通”的特性，等效转换为“无物时导通，有物时开路”的NC特性。以下是经工程验证的安全做法：

方案一：小型继电器转换法（最通用可靠） 这是硬件层面实践价值最高、安全性最佳的通用方案。

• 原理：利用继电器线圈的通断控制其触点状态切换。
• 接线步骤：

1. 将NO型光电开关的棕色线（+V）接入电源正极。
2. 将光电开关的黑色线（Signal OUT）接入小型继电器线圈的一端。
3. 将继电器线圈的另一端接入电源负极（GND）。
4. 关键转换步骤：放弃使用原NO开关的输出触点，改用继电器上的 *常闭（NC）触点*。
5. 将继电器NC触点的一端作为“等效的NC信号输出”接入PLC或后级控制回路（如接到PLC的DI输入点）。
6. 将继电器NC触点的另一端接入电源正极（或PLC输入公共端，视PLC类型而定）。

• 工作逻辑：当光电开关前方无遮挡（常态）时，其内部NO触点闭合，继电器线圈得电吸合→其*常闭（NC）触点断开*→输出开路（等效NC传感器常态断开？不对！目标状态是常态导通）。重新梳理目标：使输出端达到“无物时导通（闭合），有物时开路（断开）”的NC特性。所以逻辑应为：当光电开关前方有遮挡（检测到物体）时，其NO触点闭合→继电器线圈得电吸合→其常闭（NC）触点断开→最终输出断开。而当光电开关无遮挡（常态）时，NO触点断开→继电器线圈失电→其常闭（NC）触点保持闭合→最终输出导通。完美符合NC传感器逻辑。接线描述第4点应明确：使用继电器自带的常闭（NC）触点作为最终信号输出端。

• 优势：实现信号完全隔离，保护敏感PLC输入；触点负载能力强；原理清晰易懂；继电器本身带物理状态指示。

• 选型注意：继电器线圈电压必须与光电开关输出能力及系统电源匹配；触点容量需满足后级回路要求；推荐使用紧凑型PCB安装继电器。

方案二：PLC程序取反法（纯软件，依赖PLC支持） 当信号最终接入PLC且编程不受限时，*最经济便捷的方式*是利用PLC的布尔逻辑取反功能。

• 实现方法：

1. 将NO型光电开关的信号线（黑线）直接接入PLC的一个空闲数字量输入点（DI点）。
2. 在PLC编程软件（如TIA Portal, GX Works）中，找到该DI点对应的输入映像位（如 I0.0）。
3. 在需要使用该信号的地方，对I0.0进行“取非”或“取反”操作（PLC指令通常为 NOT 或 -|/|- 常闭触点符号）。
4. 使用这个取反后的状态（如 NOT I0.0 或 -|/|- I0.0）作为程序中代表该传感器状态的有效信号。

• 工作逻辑：当无遮挡时，NO传感器输出断开→PLC输入点 I0.0 = 0→ 取其反 =1 (代表“无遮挡”状态有效)。当有遮挡时，NO传感器闭合→I0.0 =1 → 取反 =0 (代表“检测到遮挡”)。此处的 =1 和 =0 状态定义完全模仿了NC传感器的逻辑：常态（无遮挡）时程序信号有效 (=1)，检测遮挡时程序信号无效 (=0)。

• 优势：零硬件成本，修改灵活快捷。

• 重要局限：

• 无法处理断线故障！ 若传感器电源断或信号线断路，PLC输入点 I0.0 将一直为 0 (相当于传感器永远处于“无遮挡”状态)。程序取反后 NOT 0 = 1，这被系统误认为是安全的常态导通信号。在安全回路中，这是致命缺陷！ 安全回路要求任何故障应导向安全状态（断路触发急停），此法做不到。 *