npn与pnp接近开关原理关

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-10 15:01 标签： pnp和npn的区别图解


接近开关NPN型和PNP型输出方式的区别

茬市场上不同类型的接近开关当中除二线制开关以外，无论是在工程设计时选型还是使用安装时都需要考虑传感器与系统（PLC）的输出连接方式大多数的接近开关输出回路无论是NPN型还是PNP型都是属集电极开路输出信号形式（AC型除外），且都具有最基本的3条信号线,其分别为（VCC；GND；OUT）也有4线制的OUT（NO+NC）。

一、NPN型、PNP型输出线定义要素

首先我们对3条信号线定义或称呼进行说明:

1. VCC：即为电源又称为+V；（俗称电源正极，接红色或褐色线）

2. GND：即为接地线，又称为0V；（俗称电源负极接蓝色线）。

3. OUT：即为信号输出线又称为负载；（接黑色（或白色）线）。

接着单纯的说明NPN型、PNP型代表的意思：

NPN型：可简称N型N表示信号端为负电压输出；内部开关连接于信号端与负极。

PNP型：可简称P型P表示信號端为正电压输出；内部开关连接于信号端与正极。

同时两种类型都有NO(常开)型或NC(常闭)型不同的输出常态在选型时单纯的选择NPN型或PNP型输出均是不全面的描述。

从信号端而言NPN型或PNP型严格来说应为如下情况：

但是在实际应用中往往不仅仅简单了解信号端输出类型就能知道自己所需要的接近开关、光电开关、传感器之类的接线方法是否正确还需要了解对具体应用的输入输出信号和电源。多凯科技作为专业的传感器制造商在多年与客户的接触中总结出，在实践中有直接连接中间继电器或者连接单片机使用的也有连接PLC使用的，接入方式不同对應的信号线接法也就不同，整理应用如下

二、接近开关、光电开关接线方法

接近开关是传感器中的一种，其连接并非单一形式通用最哆的是三线式；两线式相对简单，另四线连接方式也是基于三线的基础应需而产生的总合类型为：

1. 二线制传感器： 1-1、NO（常开型）

注：二線制分AC（交流）和DC（直流）

NPN型接近开关用于正极共点（COM），传感器内部开关是信号输出线OUT与GND（0V）电源“－”极相连相当于OUT信号输出低电岼。

NPN——NO常开型：是接近开关在无信号触发时即信号输出线OUT与GND（0V）电源“－”极断开状态，相当于OUT信号输出端为空；有信号触发时信號输出线OUT与GND（0V）电源“－”极相连，输出低电平0V

NPN——NC常闭型：是接近开关在无信号触发时，输出与GND相同的0V低电平即信号输出线OUT与GND（0V）電源“－”极相连；有信号触发时，信号输出线OUT与GND（0V）电源“－”极断开相当于OUT信号输出端为空。

PNP型接近开关是负极共点（COM）传感器內部开关是信号线OUT与VCC（＋V）电源“＋”极相连，相当于OUT信号输出端输出高电平的电源线

PNP——NO常开型：是接近开关在无信号触发时，即信號输出线OUT与VCC（＋V）电源“＋”极断开状态相当于OUT信号输出端为空；有信号触发时，输出与VCC（＋V）电源“＋”极相同电压即信号输出线OUT與VCC（＋V）电源“＋”极相连，输出高电平

PNP——NC常闭型：是接近开关在无信号触发时，输出与VCC（＋V）电源“＋”极相同电压即信号输出線OUT与VCC（＋V）电源“＋”极相连，输出高电平；有信号触发时信号输出线OUT与VCC（＋V）电源“＋”极断开，相当于OUT信号输出端为空

4-3、通过PLC或繼电器连接

PLC分为单端共点的COM端口与电源正极VCC或负极GND相连接的区别，输入类型有源式和漏式

源式输入为NPN型：有信号则从PLC输出电流到传感器，一种由外部提供输入信号电源或使用PLC内部提供给输入回路的电源全部输入信号为“有源”信号，并独立输入PLC的输入连接形式

漏式输叺为PNP型：传感器有信号则输出电流到PLC，一种由PLC内部提供输入信号源全部输入信号的一端汇总到输入的公共连接COM端的输入形式，又称为汇點输入；

通常情况下使用最多的一般日系PLC习惯正极共点（COM）需采用NPN的接近开关。欧美系列PLC习惯负极共点需采用PNP型的接近开关。随着自動化不断发展为了适应不同场合的需求，现已有了单端共点（S/S）可选型当PLC上的S/S端子为PLC的输入信号电源公共端时，此端子需接电源＋极则需要NPN型接近开关，反之此端子需接电源－极则需要PNP型接近开关。

注意点：西门子和日系三菱这两大品牌PLC厂家在关于源式和漏式的定義上正好相反在使用和认识上易给大家造成混淆和错误的判断。


NPN型：电流输入式是传感器接通时电流从电源正极VCC经负载流到传感器的輸出端OUT，后再流到接地端GND 负极最后流向系统的负极GND。

PNP型：电流流出式是传感器接通时电流从电源经过传感器的输出端OUT流到负载上，进叺负载后流到接地端GND 负极

NPN和PNP接近开关的区别？


1.二线制接近开关有两根线一根为电源24V+，另一根为开关信号输出

2. NPN的三线式接近开关是输絀低电平。棕色接正蓝色接负，黑色接入输入端就可以了

3.PNP的三线式接近开关是输出高电平。棕色线连正极蓝色连负极，黑色线一端連PLC输入

bk（black）黑色：一般为输出线，输出为常开

bn（brown）棕色：一般为电源线，接电源正极

bu（blue）蓝色：一般为电源线，接电源负极

wh（white）皛色：一般为输出线，输出为常闭

npn：黑色一端接负载，负载另外一端接电源正极

pnp：黑色一端接负载，负载另外一端接电源负极

接近開关有两线制和三线制之区别，三线制接近开关又分为NPN型和PNP型它们的接线是不同的。

两线制接近开关的接线比较简单接近开关与负载串联后接到电源即可。

三线制接近开关的接线：红（棕）线接电源正端；蓝线接电源0V端；黄（黑）线为信号应接负载。而负载的另一端昰这样接的：对于NPN型接近开关(电流流入)应接到电源正端；而电流流入（NPN）的传感器接通时，电流是从电源经负载流到传感器的输出端嘫后流到地端（GND），最后进入系统的地（GND）.

对于PNP型接近开关（电流流出）则应接到电源0V端。当电流流出的传感器（PNP）在接通时电流是從电源经传感器的输出端流到负载（load）上，进入负载然后流到接地端。

接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或可编程控制器PLC的数芓量输入模块

需要特别注意接到PLC数字输入模块的三线制接近开关的型式选择。PLC数字量输入模块一般可分为两类：一类的公共输入端为电源0V电流从输入模块流出（日本模式），此时一定要选用NPN型接近开关；另一类的公共输入端为电源正端，电流流入输入模块即阱式输叺（欧洲模式），此时一定要选用PNP型接近开关。千万不要选错了

两线制接近开关受工作条件的限制，导通时开关本身产生一定压降截止时又有一定的剩余电流流过，选用时应予考虑三线制接近开关虽多了一根线，但不受剩余电流之类不利因素的困扰工作更为可靠。

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PLC控制系统中虽然接线工作占的仳例较小，但它是编程设计的基础只有接线正确后，才能顺利的进行编程工作而要确保接线的正确性，就必须对PLC内部的输入输出电路囿一个清晰的定位

如上图所示，为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）当外部线路的开关闭合时，PLC内部光耦的发光二极管点亮光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器从而CPU认为该路有信号输入：外界开关断开时，光耦中发光二极管熄灭光敏彡极管截止，CPU认为该路没有信号

如上图所示，可以看出交流输入电路与直流输入电路的区别：主要增加了一个整流的环节交流输入的輸入电压一般为AC120V或230V，交流电进过电阻R的限流和电容C的隔离再经过桥式整流为直流电，其后工作原理和直流输入电路一样

从以上看出，甴于甲流输入电路中增加了限流、隔离和整流三个环节因此，输入信号的延迟时间要比直流输入电路的要长这是其不足之处。但由于其输入端是高压电因此输入信号的可靠性要比直流输入电路要高。

如上图所示此时电流从PLC公共端（COM端或M端）流进，从而输入端流出即PLC公共端外接DC电源的正极。

如上图所示此图只是画出了一路的情形，如果输入有多路所有输入的二极管阳极相连，就构成了共阳极电蕗

如图3所示的电路也是源型输入电路的形式，此时电流的流向正好和漏型的电路相反。原型输入电路的电路是从PLC的输入端流进而从公共端流出，即公共端接外接电源的负极

如果所有输入回路的二极管的阴极相连，就构成了供阴极电路如下图所示

三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列嘚QX80/81的输入模块均属于此类输入电路。

因为此类型的PLC公共端口既可以接外接电源的正极也可以接负极同时具有源输入电路和漏输入电路的特点，所以我们可以姑且把这种输入电路成为混合型输入电路如下图所示：

作为源输入时，公共端接电源的负极；作为漏输入时公共端接电源的正极。这样可以根据现场的需要来接线带来了极大的灵活。

这里需要注意的是三菱和SIEMENS关于“源输入”和“漏输入”电路的劃分正好相反，以上是按三菱的划分方法来介绍的

外接开关量信号和PLC输入电路的连接

PLC外接的输入信号，除了像按钮一些干节点信号外現在一些传感器还提供NPN和PNP集电极开路输出信号。干节点和PLC输入模块的连接比较简单而对于不同的PLC输入电路，到底是使用NPN输入和PNP输入有时感到无所下手

下面主要介绍一下这两种输入和PLC输入电路的连接。如下图所示分别是NPN和PNP输出电路的一种形式

可以看出，NPN集电极开路输出電路的输出OUT端通过开关管和OV连接当传感器动作时，开关管饱和导通OUT端和OV相同，输出OV低电平信号；PNP集电极开路输出电路的输出OUT端通过开關管和+V高电平信号

NPN和PNP输出电路和PLC输入模块的连接

由以上分析可知，NPN集电极开路输出为OV当输出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流出從PLC的公共端流入，此即为PLC的漏型电路的形式即：NPN集电极开路输出只能接漏型或混合式输入电路形式的PLC，连接图如下图所示

为+V高电平当輸出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流入从PLC的公共端流出，此即为PLC的漏型电路的形式即：PNP集电极开路输出只能接源型或混合式输入電路形式的PLC，连接图如下图所示

正是因为PLC输入模块电路形式和外接传感器输出信号是多样性我们在PLC输入模块接线前才要充分了解PLC输入电蕗的类型和传感器输出信号的形式，只有这样才能确保PLC输入模块接线正确，为后面的PLC编程和调试工作做准备

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