三线制传感器与PLC

关于转换三菱FX系列PLC输入信号类型的说明1．引言目前，三菱FX系列PLC广泛应用在国内食品与包装机械领域，如：装卸箱机、贴标机、包装机等，设备制造厂商在为PLC选择传感器类型时，往往会遇到某些进口传感器的输出类型与PLC输入信号类型不匹配的情况，如欧美厂家的传感器输出类型常为PNP开路集电极晶体管输出型，而三菱FX系列PLC其输入信号类型为源型，即只能接无源开关或NPN开路集电极晶体管，遇到这种情况，技术人员往往或者通过一个中间继电器转换，或是只能选择NPN开路集电极晶体管输出型传感器（以下简称NPN型传感器）。

而西门子系列的PLC是能够根据需要转换输入信号类型的，三菱FX系列PLC行不行呢？笔者通过查阅FX系列使用手册，并和三菱公司上海分公司及广州代理公司的技术工程师进行了电话或当面沟通，被告知三菱FX系列在欧洲销售的欧型是能够转换输入类型的，而国内销售的1型只能接NPN型传感器输入，不能接PNP型。

但是有的技术资料[2]提到，在FX系列PLC 输入电路中存在一个S/S极，通过此极和24VC端及0V端的选择性短接，PLC可在漏型和源型两种输入信号类型中转换，但没有详细的电路原理分析，只是提到S/S极在光电耦合芯片的非串联电阻侧。

于是笔者试着对传感器的输出电路原理和FX系列PLC的输入电路做了分析。

2、晶体管输出型传感器的电路分析（1）PNP 型和NPN 型晶体管的输出电路分析目前很多电容式、电感式、光电式传感器输出方式为PNP 型和NPN 型开路集电极晶体管，PNP 型和NPN 型晶体管电路原理如图1、图2。

U -+--+-U图1 NPN 型晶体管电路原理图 图2 PNP 型晶体管电路原理图PNP 与NPN 开路集电极晶体管输出型传感器（常开型）其实就是利用晶体管的饱和和截止输出两种状态，即当传感器检测到信号时，PNP 型传感器和NPN 型传感器的输出晶体管都会导通，属于开关型传感器，只是电流方向不一样，在NPN 型传感器输出电路中，电流由集电极C 流向发射极E ；在PNP 型传感器输出电路中，电流由发射极E 流向集电极C 。

在市场上的接近开关当中，除二线制开关以外， 还有三线制、 四线制、 五线制开关。

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(V CC; GND; OUT) , 也 有4线制的OUT (NO+NC) , 五线制的继电器可调节类型。

02 如何分辨N P N 型和P NP型
接近开关的接线都是棕正蓝负黑信号， 这个是没有疑问的， 他们的区别在于这很黑色线， 黑色线输出 24V 为PNP 接近开关， 反之为NPN, 这也就是判断接近开关是NPN 还是PNP 最基础的。

03
怎么和PLC 接线
如何分辨NPN 和PNP? 怎么和PLC 接线？
阳P接法的P LC连接不同的传感器
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N P N 接法的P LC使用两种传感器， 但是利用继电器转换有—个缺点， 那就是即时性不好， 因为继电器吸合需要时间， 如果这个传感器即时性要求特别高， 如果需要精确定位的话就不可以了， 或者编码器类脉冲的因为时效性也不可以， 如果遇到这种情况还是乖乖去找适合的传感器 吧！。

西门子S7系列PLC支持类型的传感器介绍_PLC与传感器的NPN和PNP
的接线详解
西门子S7系列PLC概述德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI 人机界面，工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。

S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

传感器的输出类型传感器根据输出类型可以分为NPN（有人称为源型传感器）和PNP（有人称为漏型传感器）两大类;两种类型的传感器都有3个引脚，分别接24V、0V、Out（信号输出），
1、NPN（源型）：当导通时输出低电平当导通时，信号输出线out和0v线连接，相当于输出低电平：0V。

NPN型传感器根据安装逻辑方式不同分为3小类：
1）NPN-NO（常开型）：不接通时无输出;接通时输出低电平;
2）NPN-NC（常闭型）：不接通时输出低电平;接通时无输出;
3）NPN-NC+NO（常开、常闭共有型）：两个out输出端（一开一闭）。

2、PNP（漏型）：当导通时输出高电平当导通时，信号输出线out和电源线VCC连接，相当于输出高电平的电源线，24V。

PNP型传感器根据安装逻辑方式不同分为3小类：
1）PNP-NO（常开型）：不接通时无输出;接通时输出高电平;
2）PNP-NC（常闭型）：不接通时输出高电平;接通时无输出;。

三线压力传感器原理三线压力传感器是一种常见的压力测量设备，其原理是通过检测应变来实现对压力变化的测量。

它包括三个主要部分：测量元件、信号处理电路和输出端。

测量元件是三线压力传感器的核心部分，它通常采用金属应变片（例如硅片）制成。

金属应变片在受到外力或压力作用时会发生微小的变形，这个变形会引起应变片上的应变变化。

应变片上通常有一条或多条电阻应变计，当应变片发生应变时，电阻应变计的电阻值也会发生相应的变化。

信号处理电路是三线压力传感器的另一个重要组成部分，主要用于测量元件输出的阻值变化并将其转换为电压信号。

信号处理电路通常由一个电桥和一个放大器组成。

在信号处理电路中，电桥是用来检测阻值变化的，它由测压电阻和参考电阻组成。

当测压电阻的阻值变化时，电桥会检测到不平衡信号，并将其输出。

输出端是三线压力传感器向外部输出测量结果的部分，通常使用电压或电流信号来表示压力的大小。

输出端的类型可以根据实际需求选择，例如模拟输出或数字输出。

当信号处理电路检测到电桥输出的不平衡信号后，会将其放大并转换为相应的电压或电流信号，从而表示压力的测量结果。

三线压力传感器的原理基于片上应变计的变化来实现对压力变化的测量。

应变计是一种能够随应变变化而改变其电阻值的传感器，它在金属应变片上粘贴，并与其一起被受力。

当受到压力作用时，金属应变片会发生变形，进而导致应变计的阻值发生变化。

这个变化的大小与压力的大小成正比。

在三线压力传感器中，用于测量片上应变计电阻变化的电桥是非常重要的。

电桥通常由四个电阻组成，其中一个电阻是参考电阻，用来提供电桥的基准电阻值。

另外三个电阻是测量电阻，它们与应变计并联。

当应变计的阻值发生变化时，电桥会检测到不平衡信号。

在信号处理电路中，不平衡的电桥信号通常被放大器放大以增强其信号强度。

放大器还可以进行零点调校和增益校正，以确保输出信号的准确度和稳定性。

最后，放大后的信号根据实际需求可以通过滤波器、模数转换器等进一步处理，然后输出到外部设备或系统进行进一步的分析和控制。

接近开关与plc连接这接近开关与PLC接线很简单,接近开关是三线的:棕色线接PLC输入端DC24+,兰色线接PLC输入端的COM,黑色线接你需要控制的输入端上;接近开关是二线的:兰色线接PLC输入端的COM,黑色线接你需要控制的输入端上就可以了.1、二线接法是直接串联在电路中，就和普通开关一样（即一个触点），只是这个触点分正负而已。

2、三线中分别是棕、蓝和黑三色，听人家说棕是+、蓝是-、黑是信号线，这个我这样理解不知道对不对：（1）黑线和蓝线（-）之间是开关量输出（即是一个常开或常闭触点）直接串联到回路中。

（2）棕色和蓝线之间是外加电源，驱动这个开关工作请问高手，我上述对接近开关的理解是否正确，请指教。

棕色接 + 24伏 ,蓝色接 0伏 ,黑线是输出信号线.三线的接近开关有PNP ,NPN 之分. PNP输出高电平(正电压) .NPN输出低电平(0伏)PNP的黑线(正电压)对蓝色接(0伏)为输出信号,带负载.NPN的黑线(0伏)对棕色(+24伏)为输出信号,带负载.按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。

多数国产管用xxx表示，其中每一位都有特定含义：如3 A X 31，第一位3代表三极管，2代表二极管。

第二位代表材料和极性。

A 代表PNP型锗材料；B代表NPN型锗材料；C为PNP型硅材料；D 为NPN型硅材料。

第三位表示用途，其中X代表低频小功率管；D代表低频大功率管；G代表高频小功率管；A代表高频大功率管。

最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。

注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，而第三位则含义不同。

对于二极管来说，第三位的P代表检波管；W代表稳压管；Z代表整流管。

上面举的例子，具体来说就是PNP型锗材料低频小功率管。

对于进口的三极管来说，就各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。

常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列，欧洲的2Sx系列，在该系列中，第三位含义同国产管的第三位基本相同。

二线制、三线制和四线制传感器（变送器）简介一、定义两线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。

三线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用三根导线，一根正电源线，一根信号线，另一根信号线与负电源线（GND）共用。

四线制传感器（变送器）：传感器（变送器）用四根导线，两根电源线，两根独立信号线。

二、三者的区别三者的工作原理不同。

两线制传感器（变送器）一般是电流型（4-20mA），信号是以电流的形式传输，抗干扰能力相比电压型输出型较高。

三线制传感器（变送器）和四线制传感器（变送器）既可以是电流型，也可以是电压型，但多为电压型。

四线制传感器（变送器），其供电大多为AC 220V，少数供电为DC 24V。

由于三者的工作原理不同，因此三者的接线方式各不一样。

图1 两线制传感器（变送器）的接线示意图图2 三线制传感器（变送器）的接线示意图图3 四线制传感器（变送器）的接线示意图三、总结1．电压型传感器（变送器）输出信号是电压信号，电压信号容易受电磁干扰。

特别是传输的距离较远时，信号失真度较大。

2．电流型传感器（变送器）输出信号是电流信号，而电流信号抗干扰能力较电压信号强。

3．两线制电流变送器具有低失调电压（<30μV）、低电压漂移（<μV/C°）、超低非线性度（<%）的特点。

测量信号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，而且信号是以电流的形式传输。

4．两线制4-20mA电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。

其负载为250Ω时：被测量为最小值时，电压为DC 23V；被测量为最大值时，电压为DC 19V。

5．三线制4-20mA电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。

其负载为250Ω时：被测量为最小值时，电压为DC 1V；被测量为最大值时，电压为DC 5V。

传感器与PLC接线一、概述PLC 的数字量输入接口并不复杂，PLC 为了提高抗干扰能力，输入接口都采用光电耦合器来隔离输入信号与内部处理电路的传输。

因此，输入端的信号只是驱动光电耦合器的内部LED 导通，被光电耦合器的光电管接收，即可使外部输入信号可靠传输。

目前PLC 数字量输入端口一般分单端共点与双端输入，由于有区别，用户在选配外部传感器时接法上需要一定的区分与了解才能正确使用传感器与PLC 为后期的编程工作和系统稳定奠定基础。

二、输入电路的形式1、输入类型的分类PLC的数字量输入端子，按电源分直流与交流，按输入接口分类由单端共点输入与双端输入，单端共点接电源正极为SINK（sink Current 拉电流），单端共点接电源负极为SRCE（source Current 灌电流）。

2、词语的概述SINK漏型为电流从输入端流出，那么输入端与电源负极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源正极，可接NPN型传感器。

SOURCE源型为电流从输入端流进，那么输入端与电源正极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源负极，可接PNP型传感器。

接近开关与光电开关三、四线输出分NPN 与PNP 输出，对于无检测信号时NPN 的接近开关与光电开关输出为高电平（对内部有上拉电阻而言），当有检测信号，内部NPN 管导通，开关输出为低电平。

对于无检测信号时PNP 的接近开关与光电开关输出为低电平（对内部有下拉电阻而言），当有检测信号，内部PNP 管导通，开关输出为高电平。

以上的情况只是针对，传感器是属于常开的状态下。

3、按电源配置类型（1）直流输入电路如图1，直流输入电路要求外部输入信号的元件为无源的干接点或直流有源的无触点开关接点，当外部输入元件与电源正极导通，电流通过R1，光电耦合器内部LED，VD1（接口指示）到COM端形成回路，光电耦合器内部接收管接受外部元件导通的信号，传输到内部处理；这种由直流电提供电源的接口方式，叫直流输入电路；直流电可以由PLC内部提供也可以外接直流电源提供给外部输入信号的元件。

PNP和NPN型传感器如何与PLC接线？根据题目说的PNP型和NPN型传感器如何与PLC接线？由题目分析，有两种类型的传感器一般是常用的三线制接近开关，供电电源通常为24VDC，其被广泛应用在工业自动化控制系统中，从而实现检测、控制，是一种具有数字量输出与机械运动部件无接触而能动作的位置传感器，也称之为无触点开关或与触点行程开关。

三线制接近开关三线制接近开关顾名思义其有三根线，一组电源线，一根信号输出接。

给接近开关接入24VDC电源，若有运动部件运动到其感应范围，则接近开关工作。

因为接近开关有PNP和NPN之分，所以接近开关输出信号要不是高电平信号，要不是低电平信号。

又根据接近开关的内部电路原理分析可知，PNP型接近开关输出信号是高电平信号，NPN型接近开关输出信号是低电平信号。

这两种类型接近开关都是利用三极管饱和、截止输出两种状态，在此基础上又可进行细分为六类。

PNP型接近开关可分PNP常开型，PNP-NO。

PNP常闭型，PNP-NC。

PNP常开常闭共有型，PNP-NO+NC。

NPN型接近开关可分NPN常开型，NPN-NO。

NPN常闭型，NPN-NC。

NPN常开常闭共有型，NPN-NO+NC。

接近开关与PLC连接三线制接近开关三根有三种颜色，一般其颜色为BN棕色线，BK 黑色线，BU蓝色线。

上图是西门子 S7-200PLC的数字量输入模块端子示意图。

从其接线图可知，其采用负极共点，即公共输入端接电源正极，电流从数字量输入模块流进。

既然公共输入端接电源正极，换句话说就是公共输入端接高电平信号，因此选用的三线制接近开关为PNP型传感器。

由上所述，三线制接近开关的棕色线接电源正、蓝色线接电源0V，黑色输出信号线接PLC公共输入端。

上述的是欧系PLC，而对于日系PLC，其一般采用正极共点，即公共输入端接电源0V，电流从数字量输入模块流出，因此选用的三线制接近开关为NPN型传感器。

由上所述，三线制接近开关的棕色线接电源正、蓝色线接电源0V，黑色输出信号线接PLC公共输入端。

PLC 的NPN 型与PNP 型接近开关接线方式讲解
一般PLC 都有硬件手册，手册里面有接近开关具体连接方式介绍，优先参考厂家说明，以下只是常用PLC 的接线方式讲解。

接近开关分为NPN 型与PNP 型，一般都可以接入PLC 的输入点，但需要注意连接方式，PLC 输入电压范围是否对应。

如果PLC 输入的公共端已接电源负极，就选PNP 的，如果plc 输入的公共端端已接电源的正极，就选NPN 的。

部分PLC 的输入公共端固定为正极，那幺只能选择NPN 型，如：三菱FX2N 系列PLC
PNP 与NPN 型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。

但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。

NPN 输出是低电平0，PNP 输出的是高电平1。

PNP 与NPN 型传感器（开关型）分为六类：
1、NPN-NO（常开型）。