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工業(yè)自動(dòng)化必學(xué)，對射式光電開關(guān)接法詳解

• 時(shí)間：2025-06-20 04:07:11
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午夜兩點(diǎn)，生產(chǎn)線突然停機(jī)。維修工反復(fù)排查三小時(shí)后發(fā)現(xiàn)：光電開關(guān)接線錯(cuò)誤導(dǎo)致檢測失靈——一個(gè)價(jià)值三百萬的失誤。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，看似簡單的接線錯(cuò)誤可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。

對射式光電開關(guān)憑借檢測距離遠(yuǎn)、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)勢，在自動(dòng)化產(chǎn)線中占據(jù)核心地位。然而，其獨(dú)特的分離式結(jié)構(gòu)（發(fā)射器與接收器獨(dú)立）常讓工程師在接線時(shí)陷入疑惑：兩根線、三根線、四根線，NPN與PNP，常開與常閉，負(fù)載位置選擇…這些細(xì)節(jié)決定了設(shè)備能否可靠運(yùn)行。

一、 理解核心：發(fā)射器與接收器的協(xié)同

對射式光電開關(guān)由物理分離的發(fā)射器和接收器組成：

• 發(fā)射器：核心是發(fā)光元件（紅外LED或激光二極管），持續(xù)或按特定頻率發(fā)射光束。
• 接收器：核心是光敏元件（光電晶體管/二極管），負(fù)責(zé)探測發(fā)射器發(fā)出的光束。
• 工作原理：當(dāng)物體穿過發(fā)射器與接收器之間時(shí)，遮擋光束，引起接收器輸出狀態(tài)變化（導(dǎo)通->截止 或 截止->導(dǎo)通），從而檢測到物體存在。

其最大優(yōu)勢是發(fā)射器和接收器分離，使得檢測距離遠(yuǎn)大于漫反射類型，同時(shí)抗環(huán)境光干擾能力更強(qiáng)（只對特定方向、特定頻率的光敏感）。

圖：對射式光電開關(guān)工作原理示意圖 (發(fā)射器TX與接收器RX分離)

二、 接線基石：發(fā)射器與接收器的獨(dú)立供電

第一步必須明確：發(fā)射器和接收器都需要獨(dú)立供電！

1. 發(fā)射器接線 (通常2線制)：

• 標(biāo)識：通常標(biāo)有 +V (或 Brown/Brn 棕色線) 和 -V (或 Blue/Blu 藍(lán)色線)，部分可能標(biāo)有 E (Emitter)。
• 接法：棕色線接直流電源正極 (+24V)，藍(lán)色線接直流電源負(fù)極 (0V / GND)。
• 關(guān)鍵：確保供電在規(guī)格書允許的范圍內(nèi)（最常見 10-30V DC）。

1. 接收器接線 (主流為3線制)：

• 標(biāo)識：
• +V / Brown/Brn (棕色線): 電源正極輸入。
• -V / Blue/Blu (藍(lán)色線): 電源負(fù)極 (0V/GND) 輸入。
• OUT / Black/Bk (黑色線): 信號輸出線 (開關(guān)量輸出)。
• (部分4線制接收器還會(huì)有另一根輸出線，如白色線，提供互補(bǔ)輸出信號)。
• 核心選擇：NPN與PNP
• NPN型接收器：輸出晶體管的發(fā)射極接 -V (0V)。輸出有效時(shí) (如遮光)，OUT端信號為低電平 (0V)，電流從負(fù)載流入接收器的OUT端（灌電流 / Sink）。
• PNP型接收器：輸出晶體管的發(fā)射極接 +V。輸出有效時(shí) (如遮光)，OUT端信號為高電平 (+V)，電流從接收器的OUT端流出到負(fù)載（拉電流 / Source）。
• 常開 (NO) / 常閉 (NC)：接收器內(nèi)部輸出觸點(diǎn)的邏輯狀態(tài)。
• 常開 (NO, Normal Open)：無物體遮擋 (光束暢通) 時(shí)輸出斷開 (OFF)，遮擋時(shí)輸出接通 (ON)。
• 常閉 (NC, Normal Close)：無物體遮擋 (光束暢通) 時(shí)輸出接通 (ON)，遮擋時(shí)輸出斷開 (OFF)。
• 這是接收器本身的特性，在選型和接線時(shí)必須明確！

接收器類型 電源接法 輸出有效時(shí) (如遮光) 輸出無效時(shí) (如暢通) 負(fù)載接入方式

NPN-NO 棕(+), 藍(lán)(-) 輸出低電平(≈0V)(ON) 輸出高阻/懸空 (OFF) 負(fù)載接在輸出(黑)與電源正(+)之間

NPN-NC 棕(+), 藍(lán)(-) 輸出高阻/懸空 (OFF) 輸出低電平(≈0V)(ON) 同上

PNP-NO 棕(+), 藍(lán)(-) 輸出高電平(≈+V)(ON) 輸出高阻/懸空 (OFF) 負(fù)載接在輸出(黑)與電源負(fù)(-)之間

PNP-NC 棕(+), 藍(lán)(-) 輸出高阻/懸空 (OFF) 輸出高電平(≈+V)(ON) 同上

表：NPN型與PNP型對射接收器接線邏輯對比 (以常開NO為例)

三、 實(shí)戰(zhàn)接線：負(fù)載連接是關(guān)鍵

“接收器輸出端連接什么？” 是接法的核心。 常見負(fù)載包括PLC輸入、繼電器線圈、指示燈等。接線方式嚴(yán)格取決于接收器的輸出類型 (NPN/PNP) 和負(fù)載類型。

• 連接PLC數(shù)字量輸入模塊：
• NPN型接收器(匯入型)： 其OUT (黑) 線要連接到 PLC輸入點(diǎn) (如 I0.0)。PLC輸入的公共端 (M / COM) 需要接 +24V (因?yàn)榻邮掌鲗?dǎo)通時(shí)輸出0V，電流流向是：+24V -> PLC COM -> PLC I0.0內(nèi)部 -> OUT黑線 -> 接收器內(nèi)部 -> 藍(lán)線0V，形成回路)。
• PNP型接收器(源出型)： 其OUT (黑) 線連接到 **PLC輸入點(diǎn) (如 `I