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【工控项目分享】+也谈NPN/PNP三线制传感器 点击:5501 | 回复:65



巴德

    
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发表于:2019-04-24 15:56:17
楼主

也谈NPN/PNP三线制传感器

一项目中使用两个欧姆龙E2B系列C型接近开关,用于无杆气缸开/关位置检测,见图1,信号接入ABB机器人DSQC1030标准IO板。在实际调试中,费了一番功夫,才发现选型错误,使用的接近开关是NPN型,见图2,实际需要的是PNP型,这就导致IO版无法采集气缸位置信号。

c8aec668dead47b490c73494b78a4bbd_w.png  

图1 接近开关安装示意图 

b2b240e2f64e419b9aba1ea89b6b76c6_w_084635.jpg

                                          

图2欧姆龙接近开关订货号

1.  NPN和PNP传感器地区别

NPN、PNP型传感器都是相对于三极管来说的,所以首先了解一下三极管,不同的是控制电流方向相反。简单说,NPN型传感器输出是低电平,PNP型传感器输出是高电平,见图3。

 

图3 NPN、PNP三极管          

 

图4 NPN、PNP型传感器接线图


以欧姆龙E2B系列接近开关接线图为例,见图4、图5,以常开型为例加以说明。结合上述三极管的阐述,可以得知,图5中左图即B型E2B传感器为PNP型,右图即C型E2B传感器为NPN型。

TIM截图20190422133417.png

图5 欧姆龙E2B系列接近开关接线图

2.  PLC DI模块的选择使用

在自动化行业中,一般三线制传感器信号都要经DI模块采集送至PLC,参与逻辑控制。PLC的DI模块一般有漏型和源型分类这一说,但需要特别注意的是欧系和日系,对此的定义是相反的。西门子PLC是以DI通道为参照对象,电流流入DI通道是漏型, 流出DI通道是源型;而三菱的PLC是以COM端为参照对象,与西门子PLC相反。所以在PLC、传感器设计选型时,要注意两者之间的相互匹配。

3.  PLC DI模块类型举例

本人西门子PLC1200、300用的比较多。S7-1200输入端既支持漏型也支持源型,也就是说既可以接NPN传感器也可以接PNP的传感器,如图6、图7。

 

图6 CPU1215参数  

    TIM截图20190422144940.png

图7 SM1221 DI模块参数

西门子1200官方样本中,给出了漏型的DI通道接线图,见图8。

      

图8 1200PLC 漏型DI通道接线图


300PLC的大部分DI模块均为漏型(应该选取PNP型的传感器),在硬件组态时不提示输入信号类型时,就是默认为漏型的意思,如:6ES7 321-1BL00-0AA0;S7-300的源型DI模块(应该选取NPN传感器),如:6ES7321-1BH50-0AA0;源型/漏型两用式DI模块(既可NPN也可以PNP型传感器):如:6ES7321-1BP00-0AA0。具体信息和接线,请参考300PLC设备手册,这里不再详细列举。可以看出西门子PLC所谓的漏型输入是以DI通道为参照对象。

再以三菱FX3U系列CPU为例加以说明,见图9。参考三菱PLC官方硬件手册,可以看出日系PLC是以COM端为参考对象定义漏型/源型DI信号的。

TIM截图20190422220643.png


图9 三菱FX3U基本单元和扩展单元DI通道接线

4.  ABB机器人DSQC1030标准IO板

本项目中欧姆龙三线制接近开关信号接入DSQC1030标准IO板,见图10,这里需要介绍一下。

 

  

图10  DSQC1030标准IO板


DSQC1030标准IO板作为欧系产品,结合图10,其DI通道共用GND作为公共端,可以称之为漏型输入,此DI通道只能接受PNP型三线制传感器信号,而NPN型的不行。

此时,可以得出结论,项目中所使用的欧姆龙E2B系列 C型(NPN)接近开关,属选型错误,DSQC1030标准IO板不可能检测到实际信号,应选用欧姆龙E2B系列 B型(PNP)接近开关。

5.  总结

本文结合实际项目,可以较为清晰的理解NPN、PNP三线制传感器的区别。实际工作中,最好不要死记硬背,要更多的结合设备手册、原理图和接线图来指导设计选型、接线调试等;另外还要注意到欧系与日系PLC所谓的漏型和源型DI输入,参照不同,恰好相反。



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GKstudying

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1楼

楼主图文结合总结的很详细,学习了。

victor329

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发表于:2019-04-24 16:25:43
2楼

全是干货呀!

竹叶三—王者之师

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3楼

这个讲解的非常好。

@Q

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4楼

我们过去在学习和教学中,欧系没有“源型”和“漏型”的说法(日文汉字),只有PNP与NPN之分。以信号发生源头的特性来定义,必须PNP对PNP,NPN对NPN。只有日系的PLC和传感器才有“源型”和“漏型”的说法,而且定性还要区分是信号发生端还是信号接收端,搞到新手一头雾水。欧洲人比较严谨,不会让人搞错,到了现场再发现错了。

我很奇怪西门子的1200和1500怎么会出现了“源型”和“漏性”日文汉字,然后定义还跟日系原意是反的?哪一个英文单词对上的?烦请西门子PLC能把“德国人”的“英文”原文放上来,给我们大家学习一下。

日系欧系打架,中国人被糊涂了。

@Q

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5楼

欧系控制系统,0V是公共端,EMC还要求接PE。PNP也是0V是公共端。欧系要求就应该是PNP的接法。在欧系日系混用的情况下,不该用NPN,因为多个NPN接在一起,电源高为公共端了。即使现在有些也能用上,但是这个高电压公共端与PE的0V公共端形成极间电容,启动瞬间会走电容烧电气。NPN基本上只能用在纯日系设备。

更别说欧系设备居然也要跑出了“漏型”了。

以后工控行业别在出现“源型”“漏型”这种不规范不统一的让人产生歧义的说法,统一以PNP对PNP,NPN对NPN,谁还会再搞错,让中国人吃了这个亏?

@Q

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发表于:2019-04-29 13:08:10
6楼

2000年初,上海市重点工程外滩苏州河口水闸自动化项目,离要求竣工的日子只剩下1个多月,某家欧系送来的光电开关PNP与现场的日系三菱PLC配不上( NPN) ,重新订购因为是进口品牌交货周期2个月(在欧系NPN是特殊系列),现场总工程师为此开现场办公会议,点名批评了传感器选型,并紧急寻求对策。。我们通过一个电阻配压临时供调试,并加急从国外进口NPN的光电传感器赶上验收。

李东泽

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发表于:2019-04-29 14:07:16
7楼


引用 @Q 的回复内容: 2000年初,上海市重点工程外滩苏州河口水闸自动化项目...

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其实也可以用继电器转一下

@Q

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发表于:2019-04-29 15:00:27
8楼

是的。

只是加继电器是要改图纸的,不改图纸只能是临时调试用。


楼主写得很好,能够把这趟浑水自己搞明白了。其实不用看源型漏型,就是PNP对PNP,公共是0V,看到欧系就想到要用PNP。

至于日系,他们也在改进,增加了PNP,以便与欧系兼容。

李东泽

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发表于:2019-04-30 15:33:58
9楼


引用 @Q 的回复内容: 是的。只是加继电器是要改图纸的,不改图纸只能是临时调试...

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日系也可以用PNP,首先PNP输出的高电平

gcm1213@163.com

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发表于:2019-04-30 16:10:46
10楼

不错不错,总结的挺好的!

看一一一一灰机

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发表于:2019-05-01 15:44:37
11楼

打扰,加点儿分儿.打扰,加点儿分儿.

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发表于:2019-05-02 10:25:06
12楼

可以考虑继电器转一下啊

wuxin

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发表于:2019-05-03 16:31:54
13楼

谢谢

好人一生平安

mosesxu001

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发表于:2019-05-03 21:17:16
14楼

回复内容:

对:GKstudying 楼主图文结合总结的很详细,学习了。     内容的回复:

谢谢了,谢谢你的分享

一颗小小草

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发表于:2019-05-04 14:19:20
15楼

这个PNP/NPN我是理论上一直没有搞明白,实际工作中一般关注输入输出接受的是高还是低电平,还是两者均可。

涉猎面窄,只知道原来三菱FX2n系列输入低电平有效(早已退市,现在基本看不到了),不接受高电平。其他常见品牌PLC输入信号基本高低电平都可以接受

问题主要存在晶体管输出型PLC,选了NPN或者PNP输出,那么驱动的外围电路就要配合。(偷懒,不愿意搞明白这些的时候,能选择继电器输出型就优先选用继电器输出型)

李东泽

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发表于:2019-05-07 09:16:41
16楼


引用 一颗小小草 的回复内容: 这个PNP/NPN我是理论上一直没有搞明白,实际工作中...

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我都是记住,高低电平的区别,其他从来不记得。我认为这样好区分PNP,npn

Mars-chan

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发表于:2019-05-07 09:22:07
17楼

npn 输出0v  pnp 输出24v  这样理解不是很好嘛?为什么要那么麻烦

李东泽

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发表于:2019-05-07 10:29:00
18楼


引用 Mars-chan 的回复内容: npn 输出0v  pnp 输出24v  这样理解不是...

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是的,这样比较方便,其实这个总结的不错,但是大道至简的原则,越复杂的东西,我们应该越简单来记住。

层主不错总结

@Q

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发表于:2019-05-07 10:47:52
19楼


回复内容:

对: Mars-chan npn 输出0v  pnp 输出24v  这样理解不是... 内容的回复!

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这就是现在自动化行业的普遍问题:现在PLC与变频在同一个现场使用已经很普遍了,在变频端,0V是公共端,而在PLC端的NPN却是出信号端,NPN的公共端在24V,两个公共端混乱接法很容易引起干扰甚至变频启动瞬间烧东西,我一直在呼吁NPN该尽量少用了该淘汰了,更要禁止使用“源型”“漏型”这种容易让人搞错的不规范的表述。

AC米兰

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发表于:2019-05-07 11:21:51
20楼


回复内容:正解,简单最重要

对: Mars-chan npn 输出0v  pnp 输出24v  这样理解不是... 内容的回复!

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