一文读懂西门子PLC与传感器(NPN和PNP接线)

西门子S7-200 SMART系列PLC接线大全

一. S7-200 SMART数字量I/O接线图

不同型号CPU输入/输出接线

图1. CPU SR20接线图

图2. CPU SR40接线图

图3. CPU CR40接线图

图4. CPU ST40接线图

图5. CPU SR60接线图

图6. CPU ST60接线图

数字量输入接线

图7. 漏型输入接法 图8. 源型输入接法

对于大多数输入来讲，都是24VDC输入，其中ST CPU的 I0.0-I0.3 支持 5-24V

输入，另外ST20/30 的I0.6、I0.7也支持5-24V输入。如下表所示：

S7-200 SMART的数字量输入点内部为双向二级管，可以接成漏型（图7）或源型（图8），只要每一组接成一样就行。

对于数字量输入电路来说，关键是构成电流回路。输入点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。

数字量输出接线

图9. 源型输出 图10. 继电器输出

晶体管输出只能接成源型输出（图9），不能接成漏型，即输出为24V。

继电器输出是一组共用一个公共端的干节点，可以接交流或直流，电压等级最高到220V。

例：可以接24V/110V/220V交直流信号。但要保证一组输出接同样的电压（一组共用一个公共端，如1L、2L）。对于弱小信号，如小于 5V 的信号，需要自己验证其输出的可靠性。继电器输出点（图10）接直流电源时，公共端接正或负都可以。

对于数字量输出电路来说，关键是构成电流回路。输出点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。

1代表24VDC传感器电源输出

常问问题

1. 同一个模块的数字量输入端可以同时接NPN和PNP两种信号的设备吗？

不可以，因为NPN和PNP两种类型的信号在DI端形成的回路中对于DI点的电流方向相反，同样地M点的电流方向也相反，如图7和图8，NPN和PNP回路的电流方向不同所示，如果把两种信号接到一个M端，则M端有两种电流流向，这是不正确的。因此不能在同一个模块的DI输入端同时接NPN和PNP两种信号的设备。

Npn与pnp传感器的判定与使用

有时候会很奇怪，为什么这个传感器接在PLC上以后不能用。有时候是常开、常闭选择错了，这种情况很好纠正。有时候是因为这种PLC本来应该接PNP的传感器，但是，你拿的传感器确实NPN的。那么问题来了，怎样判定一个传感器是NPN的还是PNP的呢？

后来经过试验，觉得只有一种方法可以，当然，或许还有其他的，但咱水平低，不知道。

切入正题：所需物品：一个三线制的传感器（两线制的不用判定是NPN还是PNP，也有些传感器是四线制的，两根电源线，一根长开信号线，一根常闭信号线），一个直流电源，一个万用表。

NPN与PNP传感器的简化原理图

如图，左边是NPN型，右边是PNP型。无论是哪种传感器都是集电极作为输出。

将传感器的电源线接入直流电源，并且使传感器点亮，如果是接近开关就在接近开关上放快铁，如果是光电开关，就在光电开关前面放个阻挡物，总之就是让传感器动作。

传感器动作以后，将万用表的红色针脚与输出线连在一起，黑色针脚与0V连在一起，如果万用表有电压，那么可以判定这个传感器是PNP的，反之就是NPN的。

OK，这个问题解决。

接下来是怎样判定选用的PLC是应该接PNP的，还是NPN的传感器。有手册当然最好，一翻手册就可以确定。如果没有手册呢？

只需一个万用表就搞定。把PLC接入电源。测量输入点与COM点（或者24V）之间的电压。如果输入点是正电压，也就是说输入点的电流是向外流的，那么应该选择NPN的传感器，因为NPN的传感器，信号线的电流是向里面流的。反之，如果输入点的电平是0V，那么就选择PNP的，输入点的电流是向里面流的，PNP型传感器的信号线的电流是向外流出的。

此外，型号比较新的一些PLC，比如三菱的FX3U系列，可以选择是漏型输入还是源型输入。不过，掌握判定PLC是漏型还是源型输入有时候还是很有用的。

NPN型是低电平输出，PNP型是高电平输出。

举个例子，如果传感器的电源是24V的，那么NPN型输出就是0V，PNP型输出就是24V。

接入PLC的输入的话，如果是NPN型输出，那么PLC输入的COM端就应该是24V；同理，如果是PNP型输出，PLC的输入端应该接0V

如果你理解传感器说明书的那个简图，就明白了。。

我以三线的给你讲解，棕为正极，蓝为负极，黑是信号输出。。

PNP为高电平输出，在传感器原理图中我们看到，蓝色线与黑色线并接负极，原理图黑色接负极指的是在PLC中，公共端用负极。。当传感器有感应到物体存在，棕色线与黑色线之间有一个导通的状态，导通相当于开关接上，这时黑色线与棕色线接通也呈高电平。。

NPN的原理与PNP相反。。PNP是源型，NPN漏型

以常开的传感器为例，大家找个接近传感器的原理图看一下

1.NPN接近传感器无物体接近的时候输出高电平(NPN三极管不导通)

2.PNP接近传感器无物体接近的时候输出低电平(PNP三极管不导通)

3.对于NPN的来说，PLC输入口光耦的限流电阻相当于集电极开路的上拉电阻

4.对于PNP的来说，PLC输入口光耦的限流电阻相当于下拉电阻。

PLC输入口结构(以FX0N为例)

它采用TLP120光耦(一正一反两个发光二极管)(东芝的，PLC专用)

光耦二极管测串入4.3K 2010封装电阻(估计是1/2W的) 二级管AK之间并入一个560 0805电阻

这样保证输入在46VDC以下都可靠(不烫)

当把NPN的接近传感器接入PLC时。4.3K的这个电阻相当于NPN的三级管的上拉电阻。

所以这时COM端必须接VCC不能接GND。

这样当有物体接近时电流流向为:

VCC(COM)->光耦二极管-〉4.3K电阻-〉接近传感器NPN管ce-〉GND

输出电平：低。

当把PNP传感器接入PLC时。4.3K的电阻起下拉的作用

所以这时COM端必须接GND不能接VCC。

1，看图，首先要搞清楚PLC内部大致结构（三菱FX2N为例）：

如图：AC/DC转换器，一次回路，二次回路。转换器为一二次回路供电，一二次回路通过光耦连接。

2， AC/DC转换器

外部输入220V转出24V和5V，供内部使用。

24V：要非常熟悉，并且要区分好24V的这两个用途，很多兄弟就是在这个地方混淆了，迷失了。下面分别介绍这两个用途。

A，为一次回路驱动接口电路供电，驱动各个信号通道的发光二极管工作。

从图上看，X和COM这两个端子，如果这两个端子闭合的话讲形成回路电流，经过正向二极管，发光二极管发光，流回COM端，也就是24V的负极。当发光二极管工作，就光电耦合到二次回路，完成信号输入。每个通道会消耗掉7ma的电流。一个FX2N-24mr的PLC的AC/DC转换器24V电源容量为250ma。该电流与外部传感器没有关系，就负责当有信号回路时让发光二极管发光。

B，为外部负载提供工作电源。很少这样使用。

从图上看，我用虚线画了一条线，端子为24V+。这个端子在三菱PLC上都是有的。是PLC为我们提供的一个24V负载电源，可以驱动一些光电开关之类。这个转换器容量不大，fx2n24MR为250mA,如果后面不接扩展的话，这些容量就都可以拿来供外接传感器工作。所以要充分考虑到外接开关的工作电流。不能超过转换器的容量。一般情况，可以带几个微型传感器。举个例，一个光电传感器工作负载电流100ma，空载电流30ma。那么就可以带250除以100=2个这样的传感器。当然，只带2个传感器没什么用，而且与PLC共电源比较危险，所以我们一般在输入端外加开关电源，很少直接挂负载。这部分后面会讲。

这就是内部24V的两个作用。

5V，二次回路硬件工作电压及主板工作电压，这里我们不讨论。就像西门子的PS模块一样，需要产生一个工作电压给整个PLC系统，包括给后面的扩展模块。需要考虑容量的问题，这里不讨论。