馬初勃

摘?要：本文介紹了常用接近開關(guān)的引出線類型，并闡述了接近開關(guān)與負(fù)載和控制器的接線方法。重點(diǎn)介紹OC門輸出類型的傳感器與負(fù)載和控制器的連接方法并給出接線圖，使初學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員能較快地掌握傳感器的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：接近開關(guān)?NPN?PNP?漏型?源型

傳感器在自動控制中有著廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮著重要的作用，是自動化設(shè)備中不可或缺的裝置。而接近開關(guān)又是傳感器中用得最多的一類，廣泛應(yīng)用于各種儀器、設(shè)備等的監(jiān)測和位置控制，在現(xiàn)代工業(yè)中有著不可替代的地位。目前市面上的接近開關(guān)種類繁多，不同廠家制造的不同類型的接近開關(guān)，其接線方法各不相同，對初學(xué)者來說難以全面掌握，也給相關(guān)行業(yè)的從業(yè)人員帶來較大的困擾。而在一些傳感器相關(guān)的書籍上，也沒有能夠全面介紹接近開關(guān)的連接。筆者探討的內(nèi)容彌補(bǔ)這方面資料的不足，以期為剛?cè)腴T的電氣工程人員提供幫助。

一、接近開關(guān)的輸出形式

接近開關(guān)的輸出信號和接線端子有多種類型，按照輸出信號的類型可分為電流輸出和電壓輸出。按輸出信號是由觸點(diǎn)控制分為有觸點(diǎn)輸出和無觸點(diǎn)輸出，有觸點(diǎn)輸出是靠內(nèi)部觸點(diǎn)的接觸來輸出導(dǎo)通信號，觸點(diǎn)有壽命限制，大約為幾千萬次，但觸點(diǎn)斷開后無漏電流，而無觸點(diǎn)型是半永久性的，壽命長，不需要靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)通斷，適合高頻輸出。按照接近開關(guān)引出線的數(shù)目，常見的有二線制、三線制、四線制和五線制等。按接近開關(guān)和所接負(fù)載的驅(qū)動電源分有直流和交流。按輸出電路形式分有繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出。按動作后的輸出通斷狀態(tài)可以分為常開和常閉輸出。不同的輸出形式和負(fù)載的連接方式各不相同。

接近開關(guān)所連接的對象可以是信號燈、繼電器線圈、電磁閥等一般負(fù)載，也可以是變頻器、PLC等控制器的數(shù)字量輸入模塊。

二、各種線制接近開關(guān)與負(fù)載（以繼電器為例）的接線方法

1.二線制

接近開關(guān)只有兩根引出線，接線時接近開關(guān)和電源、負(fù)載串聯(lián)成一個回路。電源和負(fù)載可以是直流型或交流型。直流輸出型的接線有正負(fù)極之分，棕色接正極、藍(lán)色接負(fù)極。二線制輸出的接近開關(guān)，其開關(guān)信號有無觸點(diǎn)型和有觸點(diǎn)型兩種，輸出端的壓降電壓大概在2.5~4V（有觸點(diǎn)型的壓降較無觸點(diǎn)型的大），輸出電壓損耗較大；對于無觸點(diǎn)型的接近開關(guān)，截止時還有一定的泄露電流。現(xiàn)在，很多磁性開關(guān)采用的就是二線制的輸出方式，其接線方法如圖1和圖2所示。

圖1?直流接法圖2?交流接法

2.三線制

二線制接近開關(guān)的信號線和電源線是合在一起的，容易有電源雜波干擾，受工作條件的限制，導(dǎo)通時開關(guān)本身產(chǎn)生一定壓降，截止時又有一定的泄露電流流過，選用時應(yīng)予考慮。三線制接近開關(guān)的信號線和電源線是分開的，負(fù)載不用和內(nèi)電路直接串聯(lián)，不易受電源擾動和泄露電流影響，信號端的輸出壓降很小，所以可靠性、穩(wěn)定性方面優(yōu)于二線制。

三線制的輸出類型分為繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出兩種類型，其中以O(shè)C門輸出類型應(yīng)用最為廣泛。OC門輸出是利用三極管的截止和飽和兩種狀態(tài)來輸出斷和通兩種相反的輸出狀態(tài)，相當(dāng)于輸出開關(guān)動作。OC門輸出分有NPN和PNP兩種輸出類型，這兩種類型各自又有常開和常閉兩種輸出狀態(tài)。目前，日本生產(chǎn)的接近開關(guān)多采用NPN型，歐洲的多采用PNP型，而中國主要是借鑒日本，也多采用NPN型。NPN型和PNP型接近開關(guān)與負(fù)載的接線如圖3和圖4所示。

圖3?NPN型???????圖4?PNP型

如圖所示，對于NPN常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，OUT端輸出為高電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和GND連接，相當(dāng)于OUT輸出低電平。對于PNP常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，輸出為低電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和VCC連接，相當(dāng)于OUT輸出高電平。對于常閉型輸出的接近開關(guān)，其接線和對應(yīng)的常開型輸出相同，但輸出狀態(tài)相反。

3.四線制

四線制的接近開關(guān)，多數(shù)是NPN常開+常閉，或PNP常開+常閉，這類接近開關(guān)的原理和三線制OC門輸出類似，只是多出一條輸出狀態(tài)相反的信號線，其接線方法與三線制類似，棕色和藍(lán)色線為24V電源的正負(fù)極，用黑色和白色表示常開和常閉的輸出信號線（有些使用黃色和黑色表示常開和常閉）。其接線方法參照三線制。

另外，有一些四線制的接近開關(guān)具備NPN和PNP兩種輸出（四根線分別是24V、NPN輸出、PNP輸出、0V）；還有一些是其中三根與三線制相同，另一根作為常開或常閉輸出的選擇。

4.五線制

五線制接近開關(guān)的電源線和信號線是分開的，其中兩根線接電源（有直流和交流之分），另外三根信號線分別是常開輸出、常閉輸出和輸出公共端，輸出類型有繼電器和OC門輸出。還有一些五線制接近開關(guān)是在三線制OC門輸出的基礎(chǔ)上，加上兩根線作為NPN（或PNP）開、閉的選擇端。其接線方法參照三線制。

三、接近開關(guān)與控制器（以PLC為例）的連接

要解決接近開關(guān)和PLC的接線問題，我們需要先了解PLC輸入接口的特點(diǎn)。為了保護(hù)PLC的內(nèi)部電路不被外接設(shè)備損壞，PLC大多采用光電耦合輸入，目前其輸入端口多數(shù)采用單端共點(diǎn)輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（COM）接口有光電耦合器陽極共點(diǎn)與陰極共點(diǎn)之分。

1.漏型接法

采用光電耦合器陽極共點(diǎn)的PLC，其共陽極接PLC內(nèi)部電源的正極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源負(fù)極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流出，從COM端流入，這種方式稱為漏型（Sink，也稱拉電流）輸入。日系PLC多采用這種輸入方式，可接NPN型接近開關(guān)。其接線圖如圖5

所示。

圖5?漏型輸入PLC與NPN接近開關(guān)的接法

2.源型接法

采用光電耦合器陰極共點(diǎn)的PLC，其共陰極接PLC內(nèi)部電源的負(fù)極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源正極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流入，從COM端流出，這種方式稱為源型（Source，也稱灌電流）輸入。歐系PLC多采用這種輸入方式，可接PNP型接近開關(guān)。其接線方法與漏型輸入的類似，但這時的電流與漏型接法反向。

3.源漏通用型

為了提高PLC輸入接口的通用性，部分廠家設(shè)計出了源漏輸入通用型接口（如三菱的FX3U系列PLC）。其輸入端的光電耦合器采用兩組反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，輸入公共端S/S（即Sink/Source）不管接直流正極還是負(fù)極都會有一只發(fā)光二極管能導(dǎo)通，光電耦合器都能接收到輸入信號。此種輸入類型可接NPN或PNP型的接近開關(guān)，接線方法可按漏型輸入的接法，也可按源型輸入的接法。

這里需要指出，以上的漏型和源型輸入是按三菱定義的規(guī)范，而SIEMENS關(guān)于漏型和源型的定義正好與三菱相反（即SIEMENS的漏型輸入是電流從輸入端流入，源型輸入是電流從輸入端流出），使用時應(yīng)注意區(qū)分。

四、接近開關(guān)的串、并聯(lián)

根據(jù)控制系統(tǒng)對檢測裝置的需要，接近開關(guān)可以進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。接近開關(guān)串聯(lián)相當(dāng)于“與”邏輯，即需要兩個接近開關(guān)同時被觸發(fā)負(fù)載才有輸出。多個接近開關(guān)（尤其是二線制接近開關(guān)）串聯(lián)使用時，每個發(fā)光二極管和其內(nèi)部電路都有導(dǎo)通壓降，故負(fù)載電壓會降低，可能造成不動作，使用時應(yīng)注意串聯(lián)的個數(shù)不能過多。三線制接近開關(guān)的串聯(lián)接法如圖6所示。

圖6?兩只NPN型接近開關(guān)串聯(lián) 圖7?兩只NPN型接近開關(guān)并聯(lián)

接近開關(guān)并聯(lián)相當(dāng)于“或”邏輯，只要其中有一個被觸發(fā)，負(fù)載就會有輸出。在多個接近開關(guān)并聯(lián)使用時，每個開關(guān)兩端的壓降和通過的電流都會減少，故指示燈會變暗甚至不亮。當(dāng)開關(guān)未吸合時，由于每個開關(guān)都存在漏電流，所以總漏電流較大，有可能導(dǎo)致負(fù)載誤動作，故要求負(fù)載動作電流必須大于總漏電流。對于三線式開關(guān)，因?yàn)槊總€開關(guān)的漏電流僅為100μA，所以多個開關(guān)并聯(lián)使用，一般不會導(dǎo)致負(fù)載誤動作；而對于二線制無觸點(diǎn)型，漏電流較大，使用時要防止負(fù)載誤動作。三線制接近開關(guān)的并聯(lián)接法如圖7所示。

總之，接近開關(guān)是自動控制的重要組成部分，其種類繁多、接線方法也各不相同，使用時須先了解接近開關(guān)的類型、適用場合和接法，才能正確搭建自動控制系統(tǒng)，為后續(xù)的系統(tǒng)編程和調(diào)試奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王婷.傳感器及應(yīng)用[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.

（作者單位：廣東省粵東高級技工學(xué)校）

endprint

摘?要：本文介紹了常用接近開關(guān)的引出線類型，并闡述了接近開關(guān)與負(fù)載和控制器的接線方法。重點(diǎn)介紹OC門輸出類型的傳感器與負(fù)載和控制器的連接方法并給出接線圖，使初學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員能較快地掌握傳感器的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：接近開關(guān)?NPN?PNP?漏型?源型

傳感器在自動控制中有著廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮著重要的作用，是自動化設(shè)備中不可或缺的裝置。而接近開關(guān)又是傳感器中用得最多的一類，廣泛應(yīng)用于各種儀器、設(shè)備等的監(jiān)測和位置控制，在現(xiàn)代工業(yè)中有著不可替代的地位。目前市面上的接近開關(guān)種類繁多，不同廠家制造的不同類型的接近開關(guān)，其接線方法各不相同，對初學(xué)者來說難以全面掌握，也給相關(guān)行業(yè)的從業(yè)人員帶來較大的困擾。而在一些傳感器相關(guān)的書籍上，也沒有能夠全面介紹接近開關(guān)的連接。筆者探討的內(nèi)容彌補(bǔ)這方面資料的不足，以期為剛?cè)腴T的電氣工程人員提供幫助。

一、接近開關(guān)的輸出形式

接近開關(guān)的輸出信號和接線端子有多種類型，按照輸出信號的類型可分為電流輸出和電壓輸出。按輸出信號是由觸點(diǎn)控制分為有觸點(diǎn)輸出和無觸點(diǎn)輸出，有觸點(diǎn)輸出是靠內(nèi)部觸點(diǎn)的接觸來輸出導(dǎo)通信號，觸點(diǎn)有壽命限制，大約為幾千萬次，但觸點(diǎn)斷開后無漏電流，而無觸點(diǎn)型是半永久性的，壽命長，不需要靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)通斷，適合高頻輸出。按照接近開關(guān)引出線的數(shù)目，常見的有二線制、三線制、四線制和五線制等。按接近開關(guān)和所接負(fù)載的驅(qū)動電源分有直流和交流。按輸出電路形式分有繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出。按動作后的輸出通斷狀態(tài)可以分為常開和常閉輸出。不同的輸出形式和負(fù)載的連接方式各不相同。

接近開關(guān)所連接的對象可以是信號燈、繼電器線圈、電磁閥等一般負(fù)載，也可以是變頻器、PLC等控制器的數(shù)字量輸入模塊。

二、各種線制接近開關(guān)與負(fù)載（以繼電器為例）的接線方法

1.二線制

接近開關(guān)只有兩根引出線，接線時接近開關(guān)和電源、負(fù)載串聯(lián)成一個回路。電源和負(fù)載可以是直流型或交流型。直流輸出型的接線有正負(fù)極之分，棕色接正極、藍(lán)色接負(fù)極。二線制輸出的接近開關(guān)，其開關(guān)信號有無觸點(diǎn)型和有觸點(diǎn)型兩種，輸出端的壓降電壓大概在2.5~4V（有觸點(diǎn)型的壓降較無觸點(diǎn)型的大），輸出電壓損耗較大；對于無觸點(diǎn)型的接近開關(guān)，截止時還有一定的泄露電流?，F(xiàn)在，很多磁性開關(guān)采用的就是二線制的輸出方式，其接線方法如圖1和圖2所示。

圖1?直流接法圖2?交流接法

2.三線制

二線制接近開關(guān)的信號線和電源線是合在一起的，容易有電源雜波干擾，受工作條件的限制，導(dǎo)通時開關(guān)本身產(chǎn)生一定壓降，截止時又有一定的泄露電流流過，選用時應(yīng)予考慮。三線制接近開關(guān)的信號線和電源線是分開的，負(fù)載不用和內(nèi)電路直接串聯(lián)，不易受電源擾動和泄露電流影響，信號端的輸出壓降很小，所以可靠性、穩(wěn)定性方面優(yōu)于二線制。

三線制的輸出類型分為繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出兩種類型，其中以O(shè)C門輸出類型應(yīng)用最為廣泛。OC門輸出是利用三極管的截止和飽和兩種狀態(tài)來輸出斷和通兩種相反的輸出狀態(tài)，相當(dāng)于輸出開關(guān)動作。OC門輸出分有NPN和PNP兩種輸出類型，這兩種類型各自又有常開和常閉兩種輸出狀態(tài)。目前，日本生產(chǎn)的接近開關(guān)多采用NPN型，歐洲的多采用PNP型，而中國主要是借鑒日本，也多采用NPN型。NPN型和PNP型接近開關(guān)與負(fù)載的接線如圖3和圖4所示。

圖3?NPN型???????圖4?PNP型

如圖所示，對于NPN常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，OUT端輸出為高電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和GND連接，相當(dāng)于OUT輸出低電平。對于PNP常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，輸出為低電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和VCC連接，相當(dāng)于OUT輸出高電平。對于常閉型輸出的接近開關(guān)，其接線和對應(yīng)的常開型輸出相同，但輸出狀態(tài)相反。

3.四線制

四線制的接近開關(guān)，多數(shù)是NPN常開+常閉，或PNP常開+常閉，這類接近開關(guān)的原理和三線制OC門輸出類似，只是多出一條輸出狀態(tài)相反的信號線，其接線方法與三線制類似，棕色和藍(lán)色線為24V電源的正負(fù)極，用黑色和白色表示常開和常閉的輸出信號線（有些使用黃色和黑色表示常開和常閉）。其接線方法參照三線制。

另外，有一些四線制的接近開關(guān)具備NPN和PNP兩種輸出（四根線分別是24V、NPN輸出、PNP輸出、0V）；還有一些是其中三根與三線制相同，另一根作為常開或常閉輸出的選擇。

4.五線制

五線制接近開關(guān)的電源線和信號線是分開的，其中兩根線接電源（有直流和交流之分），另外三根信號線分別是常開輸出、常閉輸出和輸出公共端，輸出類型有繼電器和OC門輸出。還有一些五線制接近開關(guān)是在三線制OC門輸出的基礎(chǔ)上，加上兩根線作為NPN（或PNP）開、閉的選擇端。其接線方法參照三線制。

三、接近開關(guān)與控制器（以PLC為例）的連接

要解決接近開關(guān)和PLC的接線問題，我們需要先了解PLC輸入接口的特點(diǎn)。為了保護(hù)PLC的內(nèi)部電路不被外接設(shè)備損壞，PLC大多采用光電耦合輸入，目前其輸入端口多數(shù)采用單端共點(diǎn)輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（COM）接口有光電耦合器陽極共點(diǎn)與陰極共點(diǎn)之分。

1.漏型接法

采用光電耦合器陽極共點(diǎn)的PLC，其共陽極接PLC內(nèi)部電源的正極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源負(fù)極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流出，從COM端流入，這種方式稱為漏型（Sink，也稱拉電流）輸入。日系PLC多采用這種輸入方式，可接NPN型接近開關(guān)。其接線圖如圖5

所示。

圖5?漏型輸入PLC與NPN接近開關(guān)的接法

2.源型接法

采用光電耦合器陰極共點(diǎn)的PLC，其共陰極接PLC內(nèi)部電源的負(fù)極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源正極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流入，從COM端流出，這種方式稱為源型（Source，也稱灌電流）輸入。歐系PLC多采用這種輸入方式，可接PNP型接近開關(guān)。其接線方法與漏型輸入的類似，但這時的電流與漏型接法反向。

3.源漏通用型

為了提高PLC輸入接口的通用性，部分廠家設(shè)計出了源漏輸入通用型接口（如三菱的FX3U系列PLC）。其輸入端的光電耦合器采用兩組反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，輸入公共端S/S（即Sink/Source）不管接直流正極還是負(fù)極都會有一只發(fā)光二極管能導(dǎo)通，光電耦合器都能接收到輸入信號。此種輸入類型可接NPN或PNP型的接近開關(guān)，接線方法可按漏型輸入的接法，也可按源型輸入的接法。

這里需要指出，以上的漏型和源型輸入是按三菱定義的規(guī)范，而SIEMENS關(guān)于漏型和源型的定義正好與三菱相反（即SIEMENS的漏型輸入是電流從輸入端流入，源型輸入是電流從輸入端流出），使用時應(yīng)注意區(qū)分。

四、接近開關(guān)的串、并聯(lián)

根據(jù)控制系統(tǒng)對檢測裝置的需要，接近開關(guān)可以進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。接近開關(guān)串聯(lián)相當(dāng)于“與”邏輯，即需要兩個接近開關(guān)同時被觸發(fā)負(fù)載才有輸出。多個接近開關(guān)（尤其是二線制接近開關(guān)）串聯(lián)使用時，每個發(fā)光二極管和其內(nèi)部電路都有導(dǎo)通壓降，故負(fù)載電壓會降低，可能造成不動作，使用時應(yīng)注意串聯(lián)的個數(shù)不能過多。三線制接近開關(guān)的串聯(lián)接法如圖6所示。

圖6?兩只NPN型接近開關(guān)串聯(lián) 圖7?兩只NPN型接近開關(guān)并聯(lián)

接近開關(guān)并聯(lián)相當(dāng)于“或”邏輯，只要其中有一個被觸發(fā)，負(fù)載就會有輸出。在多個接近開關(guān)并聯(lián)使用時，每個開關(guān)兩端的壓降和通過的電流都會減少，故指示燈會變暗甚至不亮。當(dāng)開關(guān)未吸合時，由于每個開關(guān)都存在漏電流，所以總漏電流較大，有可能導(dǎo)致負(fù)載誤動作，故要求負(fù)載動作電流必須大于總漏電流。對于三線式開關(guān)，因?yàn)槊總€開關(guān)的漏電流僅為100μA，所以多個開關(guān)并聯(lián)使用，一般不會導(dǎo)致負(fù)載誤動作；而對于二線制無觸點(diǎn)型，漏電流較大，使用時要防止負(fù)載誤動作。三線制接近開關(guān)的并聯(lián)接法如圖7所示。

總之，接近開關(guān)是自動控制的重要組成部分，其種類繁多、接線方法也各不相同，使用時須先了解接近開關(guān)的類型、適用場合和接法，才能正確搭建自動控制系統(tǒng)，為后續(xù)的系統(tǒng)編程和調(diào)試奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王婷.傳感器及應(yīng)用[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.

（作者單位：廣東省粵東高級技工學(xué)校）

endprint

摘?要：本文介紹了常用接近開關(guān)的引出線類型，并闡述了接近開關(guān)與負(fù)載和控制器的接線方法。重點(diǎn)介紹OC門輸出類型的傳感器與負(fù)載和控制器的連接方法并給出接線圖，使初學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員能較快地掌握傳感器的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：接近開關(guān)?NPN?PNP?漏型?源型

傳感器在自動控制中有著廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮著重要的作用，是自動化設(shè)備中不可或缺的裝置。而接近開關(guān)又是傳感器中用得最多的一類，廣泛應(yīng)用于各種儀器、設(shè)備等的監(jiān)測和位置控制，在現(xiàn)代工業(yè)中有著不可替代的地位。目前市面上的接近開關(guān)種類繁多，不同廠家制造的不同類型的接近開關(guān)，其接線方法各不相同，對初學(xué)者來說難以全面掌握，也給相關(guān)行業(yè)的從業(yè)人員帶來較大的困擾。而在一些傳感器相關(guān)的書籍上，也沒有能夠全面介紹接近開關(guān)的連接。筆者探討的內(nèi)容彌補(bǔ)這方面資料的不足，以期為剛?cè)腴T的電氣工程人員提供幫助。

一、接近開關(guān)的輸出形式

接近開關(guān)的輸出信號和接線端子有多種類型，按照輸出信號的類型可分為電流輸出和電壓輸出。按輸出信號是由觸點(diǎn)控制分為有觸點(diǎn)輸出和無觸點(diǎn)輸出，有觸點(diǎn)輸出是靠內(nèi)部觸點(diǎn)的接觸來輸出導(dǎo)通信號，觸點(diǎn)有壽命限制，大約為幾千萬次，但觸點(diǎn)斷開后無漏電流，而無觸點(diǎn)型是半永久性的，壽命長，不需要靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)通斷，適合高頻輸出。按照接近開關(guān)引出線的數(shù)目，常見的有二線制、三線制、四線制和五線制等。按接近開關(guān)和所接負(fù)載的驅(qū)動電源分有直流和交流。按輸出電路形式分有繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出。按動作后的輸出通斷狀態(tài)可以分為常開和常閉輸出。不同的輸出形式和負(fù)載的連接方式各不相同。

接近開關(guān)所連接的對象可以是信號燈、繼電器線圈、電磁閥等一般負(fù)載，也可以是變頻器、PLC等控制器的數(shù)字量輸入模塊。

二、各種線制接近開關(guān)與負(fù)載（以繼電器為例）的接線方法

1.二線制

接近開關(guān)只有兩根引出線，接線時接近開關(guān)和電源、負(fù)載串聯(lián)成一個回路。電源和負(fù)載可以是直流型或交流型。直流輸出型的接線有正負(fù)極之分，棕色接正極、藍(lán)色接負(fù)極。二線制輸出的接近開關(guān)，其開關(guān)信號有無觸點(diǎn)型和有觸點(diǎn)型兩種，輸出端的壓降電壓大概在2.5~4V（有觸點(diǎn)型的壓降較無觸點(diǎn)型的大），輸出電壓損耗較大；對于無觸點(diǎn)型的接近開關(guān)，截止時還有一定的泄露電流?，F(xiàn)在，很多磁性開關(guān)采用的就是二線制的輸出方式，其接線方法如圖1和圖2所示。

圖1?直流接法圖2?交流接法

2.三線制

二線制接近開關(guān)的信號線和電源線是合在一起的，容易有電源雜波干擾，受工作條件的限制，導(dǎo)通時開關(guān)本身產(chǎn)生一定壓降，截止時又有一定的泄露電流流過，選用時應(yīng)予考慮。三線制接近開關(guān)的信號線和電源線是分開的，負(fù)載不用和內(nèi)電路直接串聯(lián)，不易受電源擾動和泄露電流影響，信號端的輸出壓降很小，所以可靠性、穩(wěn)定性方面優(yōu)于二線制。

三線制的輸出類型分為繼電器輸出和OC門（集電極開路輸出門）輸出兩種類型，其中以O(shè)C門輸出類型應(yīng)用最為廣泛。OC門輸出是利用三極管的截止和飽和兩種狀態(tài)來輸出斷和通兩種相反的輸出狀態(tài)，相當(dāng)于輸出開關(guān)動作。OC門輸出分有NPN和PNP兩種輸出類型，這兩種類型各自又有常開和常閉兩種輸出狀態(tài)。目前，日本生產(chǎn)的接近開關(guān)多采用NPN型，歐洲的多采用PNP型，而中國主要是借鑒日本，也多采用NPN型。NPN型和PNP型接近開關(guān)與負(fù)載的接線如圖3和圖4所示。

圖3?NPN型???????圖4?PNP型

如圖所示，對于NPN常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，OUT端輸出為高電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和GND連接，相當(dāng)于OUT輸出低電平。對于PNP常開型接近開關(guān)，無檢測信號時三極管截止，輸出為低電平，有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和VCC連接，相當(dāng)于OUT輸出高電平。對于常閉型輸出的接近開關(guān)，其接線和對應(yīng)的常開型輸出相同，但輸出狀態(tài)相反。

3.四線制

四線制的接近開關(guān)，多數(shù)是NPN常開+常閉，或PNP常開+常閉，這類接近開關(guān)的原理和三線制OC門輸出類似，只是多出一條輸出狀態(tài)相反的信號線，其接線方法與三線制類似，棕色和藍(lán)色線為24V電源的正負(fù)極，用黑色和白色表示常開和常閉的輸出信號線（有些使用黃色和黑色表示常開和常閉）。其接線方法參照三線制。

另外，有一些四線制的接近開關(guān)具備NPN和PNP兩種輸出（四根線分別是24V、NPN輸出、PNP輸出、0V）；還有一些是其中三根與三線制相同，另一根作為常開或常閉輸出的選擇。

4.五線制

五線制接近開關(guān)的電源線和信號線是分開的，其中兩根線接電源（有直流和交流之分），另外三根信號線分別是常開輸出、常閉輸出和輸出公共端，輸出類型有繼電器和OC門輸出。還有一些五線制接近開關(guān)是在三線制OC門輸出的基礎(chǔ)上，加上兩根線作為NPN（或PNP）開、閉的選擇端。其接線方法參照三線制。

三、接近開關(guān)與控制器（以PLC為例）的連接

要解決接近開關(guān)和PLC的接線問題，我們需要先了解PLC輸入接口的特點(diǎn)。為了保護(hù)PLC的內(nèi)部電路不被外接設(shè)備損壞，PLC大多采用光電耦合輸入，目前其輸入端口多數(shù)采用單端共點(diǎn)輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（COM）接口有光電耦合器陽極共點(diǎn)與陰極共點(diǎn)之分。

1.漏型接法

采用光電耦合器陽極共點(diǎn)的PLC，其共陽極接PLC內(nèi)部電源的正極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源負(fù)極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流出，從COM端流入，這種方式稱為漏型（Sink，也稱拉電流）輸入。日系PLC多采用這種輸入方式，可接NPN型接近開關(guān)。其接線圖如圖5

所示。

圖5?漏型輸入PLC與NPN接近開關(guān)的接法

2.源型接法

采用光電耦合器陰極共點(diǎn)的PLC，其共陰極接PLC內(nèi)部電源的負(fù)極；外部輸入設(shè)備的公共端接COM（COM端與內(nèi)部電源正極相連），另一端與信號輸入端連接。當(dāng)輸入信號接通時，電流從PLC的輸入端子流入，從COM端流出，這種方式稱為源型（Source，也稱灌電流）輸入。歐系PLC多采用這種輸入方式，可接PNP型接近開關(guān)。其接線方法與漏型輸入的類似，但這時的電流與漏型接法反向。

3.源漏通用型

為了提高PLC輸入接口的通用性，部分廠家設(shè)計出了源漏輸入通用型接口（如三菱的FX3U系列PLC）。其輸入端的光電耦合器采用兩組反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，輸入公共端S/S（即Sink/Source）不管接直流正極還是負(fù)極都會有一只發(fā)光二極管能導(dǎo)通，光電耦合器都能接收到輸入信號。此種輸入類型可接NPN或PNP型的接近開關(guān)，接線方法可按漏型輸入的接法，也可按源型輸入的接法。

這里需要指出，以上的漏型和源型輸入是按三菱定義的規(guī)范，而SIEMENS關(guān)于漏型和源型的定義正好與三菱相反（即SIEMENS的漏型輸入是電流從輸入端流入，源型輸入是電流從輸入端流出），使用時應(yīng)注意區(qū)分。

四、接近開關(guān)的串、并聯(lián)

根據(jù)控制系統(tǒng)對檢測裝置的需要，接近開關(guān)可以進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。接近開關(guān)串聯(lián)相當(dāng)于“與”邏輯，即需要兩個接近開關(guān)同時被觸發(fā)負(fù)載才有輸出。多個接近開關(guān)（尤其是二線制接近開關(guān)）串聯(lián)使用時，每個發(fā)光二極管和其內(nèi)部電路都有導(dǎo)通壓降，故負(fù)載電壓會降低，可能造成不動作，使用時應(yīng)注意串聯(lián)的個數(shù)不能過多。三線制接近開關(guān)的串聯(lián)接法如圖6所示。

圖6?兩只NPN型接近開關(guān)串聯(lián) 圖7?兩只NPN型接近開關(guān)并聯(lián)

接近開關(guān)并聯(lián)相當(dāng)于“或”邏輯，只要其中有一個被觸發(fā)，負(fù)載就會有輸出。在多個接近開關(guān)并聯(lián)使用時，每個開關(guān)兩端的壓降和通過的電流都會減少，故指示燈會變暗甚至不亮。當(dāng)開關(guān)未吸合時，由于每個開關(guān)都存在漏電流，所以總漏電流較大，有可能導(dǎo)致負(fù)載誤動作，故要求負(fù)載動作電流必須大于總漏電流。對于三線式開關(guān)，因?yàn)槊總€開關(guān)的漏電流僅為100μA，所以多個開關(guān)并聯(lián)使用，一般不會導(dǎo)致負(fù)載誤動作；而對于二線制無觸點(diǎn)型，漏電流較大，使用時要防止負(fù)載誤動作。三線制接近開關(guān)的并聯(lián)接法如圖7所示。

總之，接近開關(guān)是自動控制的重要組成部分，其種類繁多、接線方法也各不相同，使用時須先了解接近開關(guān)的類型、適用場合和接法，才能正確搭建自動控制系統(tǒng)，為后續(xù)的系統(tǒng)編程和調(diào)試奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王婷.傳感器及應(yīng)用[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.

（作者單位：廣東省粵東高級技工學(xué)校）

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