在工业自动化、设备控制和安全防护系统中,传感器扮演着“感知器官”的关键角色。一个让许多工程师和技术人员,尤其是初学者感到困惑的基础概念便是传感器的“常开”与“常闭”触点。这两个术语听起来简单,但选择不当可能导致控制系统逻辑混乱、设备误动作甚至安全隐患。我们就来深入探讨一下传感器常开和常闭触点的本质区别,以及在实际项目中该如何做出明智的选择。
我们需要理解“常开”和“常闭”中的“常”字指的是什么。这里的“常”指的是传感器的常态,即在其未通电、未被触发或处于非工作状态时的原始位置。这是理解一切的基础。
常开触点,顾名思义,在常态下是断开、不导通的。就像一个关着的开关。只有当传感器被特定条件触发(如光电传感器检测到物体、接近传感器感应到金属、行程开关被压下)时,这个触点才会闭合,电路接通,从而向PLC、继电器或其他控制设备发送一个“有信号”的指令。你可以把它想象成一个“报信者”,平时沉默,有事时才发声。
常闭触点则完全相反。在常态下,它是闭合、导通的,电路是畅通的。当传感器被触发时,这个触点反而会断开,电路被切断,信号消失。它就像一个“守护者”,平时一直保持联系,一旦发生异常(被触发),就立即中断联系发出警报。
理解了基本定义后,核心问题来了:我们该如何选择?这绝非随意决定,而需基于安全性、控制逻辑和故障安全原则进行综合考量。
1. 基于安全性的首要原则——故障安全型设计
这是最重要的准则。在涉及人身安全、设备保护或关键流程的场合,必须优先考虑系统在发生故障(如传感器损坏、线路断裂、断电)时会进入一种安全状态。
* 常闭触点在安全回路中应用广泛。安全光幕、急停按钮、安全门开关通常使用常闭触点串联成“安全回路”。在正常状态下,回路导通,设备可运行。一旦任何一处安全装置被触发(如有人闯入光幕、按下急停、打开安全门),常闭触点断开,整个回路断电,设备立即停止,确保安全。即使出现传感器线路断开的故障,回路也会断开,同样使设备停机,这符合故障安全原则。
* 常开触点则相反,如果用于安全回路,线路断开的故障会被系统误认为是“无触发”的安全状态,可能导致危险发生。在纯粹的安全功能中,常闭是更可靠的选择。
2. 基于控制逻辑与能耗的考量
* 节能与待机状态:对于长时间处于监控状态但触发频率不高的传感器,使用常开触点可能更节能。因为常态下电路不通,不消耗电流。仓库的入库检测光电传感器,大部分时间无物体通过,使用常开型可降低系统待机能耗。
* 逻辑直观性:有时,为了与控制程序的逻辑思维保持一致,便于理解和调试,也会做出选择。你需要一个“检测到物体就启动电机”的逻辑,使用常开触点非常直观:信号接通(ON)即启动。如果使用常闭触点,则需要编程为“信号断开(OFF)时启动”,逻辑上绕了个弯。
3. 具体应用场景分析
* 物料检测与计数:生产线上检测产品有无,通常使用常开型光电或接近传感器。无产品时无信号,有产品时输出信号,逻辑清晰,便于PLC计数。
* 设备联动与互锁:传送带B需要在传送带A运行后才能启动。可以在A的驱动部分安装一个检测运行的接近传感器,并选用常开触点。当A运行时,传感器输出信号,作为B启动的许可条件。
* 位置极限保护:对于机床滑台、升降机的上下极限保护,为了防止超程撞击,通常会在极限位置安装常闭型限位开关。正常运行时,触点闭合;一旦撞到极限开关,触点断开,立即切断运动控制电源,起到硬性保护作用。
* 状态监控与报警:监控一个门是否一直处于关闭状态,可以使用常闭型磁性开关。门关闭时,触点闭合,表示状态正常;门被打开,触点断开,触发报警。这样,即使线路故障导致断开,也会产生报警,避免了漏报。
凯基特建议与实用技巧
在实际选型和应用中,除了上述原则,还需注意:
* 仔细阅读数据手册:传感器铭牌或说明书上通常会明确标注“NO”代表常开,“NC”代表常闭。
* 灵活利用双触点型传感器:许多传感器(如部分限位开关、继电器输出型传感器)同时提供一组常开和一组常闭触点,这为电路设计提供了极大的灵活性,可以满足复杂控制和安全冗余的需求。
* 与PLC输入类型的匹配:注意PLC的输入模块是源型还是漏型,确保与传感器输出触点的接线方式正确匹配,避免损坏设备。
* 调试与维护习惯:在调试阶段,常闭触点由于常态有信号,便于用万用表或指示灯快速检查线路是否连通。而常开触点则需要模拟触发条件才能测试。
选择常开还是常闭,不是一个简单的二选一,而是一个涉及安全哲学、控制逻辑和实际工况的系统性决策。牢记“安全第一”的故障安全原则,结合具体的控制功能需求,你就能为每个应用点选择最合适的触点类型。希望本文能帮助您拨开迷雾,在纷繁复杂的自动化项目中做出自信而准确的选择。