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。
图1 接近开关安装示意图
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。
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
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。
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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