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【工控项目分享】+也谈NPN/PNP三线制传感器 点击：13153 | 回复：77



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。

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victor329

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2楼

全是干货呀！

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竹叶三—王者之师

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发表于：2019-04-24 17:00:20
3楼

这个讲解的非常好。

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@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。

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@Q

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发表于：2019-04-29 12:44:15
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？

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@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。

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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...

-------------------------

其实也可以用继电器转一下

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@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。

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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

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gcm1213@163.com

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10楼

不错不错，总结的挺好的！

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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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12楼

可以考虑继电器转一下啊

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wuxin

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发表于：2019-05-03 16:31:54
13楼

谢谢

好人一生平安

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mosesxu001

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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

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一颗小小草

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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）

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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

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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

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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

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@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。

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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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