光電開關(guān)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用技巧

王海東　王文堂　楊建昌

（安彩高科股份有限公司，河南 安陽，455000）

光電開關(guān)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用技巧

王海東王文堂楊建昌

（安彩高科股份有限公司，河南 安陽，455000）

本文重點(diǎn)闡述光電開關(guān)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用技巧，介紹其在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的多種應(yīng)用和組合，以及不同型號光電開關(guān)如何替代等實(shí)際問題。本文闡述的光電開關(guān)應(yīng)用技巧同樣適用接近開關(guān)。

光電開關(guān)；接法；轉(zhuǎn)換電路；串聯(lián)；并聯(lián)；替代

光電開關(guān)作為自動(dòng)控制的關(guān)鍵電氣元件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線上，在生產(chǎn)中起定位、檢測、判斷、限位等作用。光電開關(guān)一旦故障，將出現(xiàn)無法定位、檢測失靈、判斷錯(cuò)誤、超限過載等故障。因此，在生產(chǎn)線上很多重要工序和設(shè)備重要部位，采用光電開關(guān)串聯(lián)、并聯(lián)接入PLC中，實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。同時(shí)，由于生產(chǎn)線上光電開關(guān)型號繁多，質(zhì)量參差不一，因此，難免會(huì)出現(xiàn)某類型光電開關(guān)損耗殆盡，而又無庫存?zhèn)浼蓳Q的問題，此時(shí)利用不同型號光電開關(guān)電路轉(zhuǎn)換的方法可很快解決這一難題。

1　光電開關(guān)的類型及其與PLC的接線方式

1.1光電開關(guān)的類型

按信號輸出極性分類，光電開關(guān)分為PNP型、NPN型、PNP型+NPN型雙輸出三種類型。本文以常見的PNP型和NPN型直流24V常開光電開關(guān)為例。其工作原理如下：

NPN型：接通時(shí)是低電平輸出，即信號線輸出低電平（通常為0V）。

PNP型：接通時(shí)是高電平輸出，即信號線輸出高電平（通常為24V）。

1.2光電開關(guān)與PLC接線

PLC輸入模塊電路類型分為源型輸入和漏型輸入，分別適用于光電開關(guān)的PNP和NPN型。光電開關(guān)與PLC接線前，務(wù)必確定PLC的輸入電路類型及光電開關(guān)的輸出極性，否則會(huì)造成PLC或光電開關(guān)電路燒毀等嚴(yán)重后果。

1.2.1漏型輸入PLC和NPN型光電開關(guān)的接線

漏型輸入PLC輸入側(cè)為共陽極電路，此時(shí)，電流從PLC公共端COM點(diǎn)流入，而從輸入端子流出，即PLC的公共端外接DC24V電源的正極。PLC輸入端子上導(dǎo)通時(shí)為負(fù)信號，即低電平輸入，所以必須接NPN型光電開關(guān)。

1.2.2 源型輸入PLC和PNP型光電開關(guān)的接線

源型輸入PLC輸入側(cè)共陰極電路，此時(shí)，電流從PLC輸入端子流入，而從公共端COM點(diǎn)流出，即PLC的公共端外接DC24V電源的負(fù)極。PLC輸入端子上導(dǎo)通時(shí)為正信號，即高電平輸入，所以必須接PNP型光電開關(guān)。

2　光電開關(guān)的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)

光電開關(guān)一般采用集成電路技術(shù)和SMT表面制作工藝，具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但有時(shí)也會(huì)因受到強(qiáng)磁干擾或外來光源等而產(chǎn)生誤動(dòng)作，特別是在生產(chǎn)線上的關(guān)鍵部位，設(shè)置一個(gè)光電開關(guān)有時(shí)仍不能滿足安全和穩(wěn)定性要求。此時(shí)，就需要采用多個(gè)光電開關(guān)的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)。如在光伏玻璃雙面鍍膜生產(chǎn)線出爐段回轉(zhuǎn)軌道上，為了確保吊籃停止定位及時(shí)準(zhǔn)確，防止越位，需要用到光電開關(guān)串聯(lián)，在上下料小車上，為確保小車內(nèi)有吊籃運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，應(yīng)用了光電開關(guān)并聯(lián)，通過多個(gè)光電開關(guān)不同的連接方式，確保設(shè)備的安全和穩(wěn)定性運(yùn)行要求。

2.1直流光電開關(guān)的串聯(lián)和并聯(lián)

串聯(lián)：將A開關(guān)正極接電源正極，A開關(guān)信號線接B開關(guān)正極，AB兩開關(guān)負(fù)極仍接電源負(fù)極，實(shí)現(xiàn)兩開關(guān)同時(shí)動(dòng)作才觸發(fā)信號。

并聯(lián)：將AB開關(guān)正極接電源正極，負(fù)極均接電源負(fù)極，信號線合并引出，實(shí)現(xiàn)兩開關(guān)任一動(dòng)作就能觸發(fā)信號。

2.2機(jī)械開關(guān)與光電開關(guān)的混聯(lián)

機(jī)械開關(guān)和（兩線式）光電開關(guān)的混聯(lián)，既避免了機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)頻繁通斷后接觸不良的缺點(diǎn)，又利用了光電開關(guān)電子觸發(fā)精準(zhǔn)通斷的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的完美結(jié)合。

3　NPN和PNP光電開關(guān)的替代轉(zhuǎn)換

以NPN（NO）型光電開關(guān)替代PNP（NO型）光電開關(guān)為例，當(dāng)PNP開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，信號線輸出24VDC。而當(dāng)NPN開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，信號線輸出0V。當(dāng)用NPN開關(guān)替代PNP開關(guān)時(shí)，必須保證信號線輸出直流24V。引入中間轉(zhuǎn)換繼電器，將繼電器線圈負(fù)極接NPN開關(guān)信號線，線圈正極接電源正極，同時(shí)將繼電器上一組開點(diǎn)接電源正極，代替PNP開關(guān)信號線，當(dāng)NPN開關(guān)導(dǎo)通，繼電器線圈即得電ON，轉(zhuǎn)換信號線上便輸出24V，實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換和開關(guān)替代。

4　光電開關(guān)常見故障及排除方法

4.1通電檢測無信號輸出

檢查電源電壓和產(chǎn)品標(biāo)注電壓是否相符，極性是否接反；檢查輸出信號線是否與電源短路，檢查電源線和信號線是否接線錯(cuò)誤（PNP型+NPN型雙輸出光電開關(guān)棕、藍(lán)為電源線，黑、白為輸出信號線。）

4.2工作時(shí)信號誤觸發(fā)

檢查并調(diào)整開關(guān)靈敏度；檢查開關(guān)附近是否有強(qiáng)磁輻射、浪涌電流較大的電氣設(shè)備，必要時(shí)使用屏蔽線或穿管敷設(shè)開關(guān)線；檢查是否有外來強(qiáng)光和側(cè)光源；檢查開關(guān)感應(yīng)面是否有異物，及時(shí)擦拭干凈。

5　總結(jié)

通過對光電開關(guān)與PLC輸入模塊類型的對應(yīng)分析，以及光電開關(guān)在不同場合的連接方式和光電開關(guān)替代轉(zhuǎn)換方法分析，可以擴(kuò)大光電開關(guān)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，同時(shí)也使其在生產(chǎn)線上應(yīng)用更穩(wěn)定可靠。文中闡述的光電開關(guān)的各種應(yīng)用技巧同樣適用于接近開關(guān)。

（References）

［1］ 鄧重一.光電開關(guān)原理及應(yīng)用 ［J］.傳感器世界，2003（12）：19-22.

王海東（1984-），男，河南安陽人，本科，電氣工程師，研究方向：機(jī)電一體化