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對射型光電開關如何連接PLC？資深工程師教你輕松實現自動化檢測

  • 時間：2025-09-15 18:36:03
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想象一下：一條高速運轉的生產線上，一個關鍵包裝盒漏檢通過，導致整批次產品返工——問題根源竟是一顆傳感器接線錯誤或信號未被PLC正確讀取。在工業自動化領域，可靠且精準的物體檢測是基石，而對射型光電開關配合PLC控制系統，正是實現這一目標的黃金組合。

一、 核心原理：光的“阻斷”即信號

要理解接線，先明晰原理。對射型光電開關由獨立分離的發射器和接收器組成：

  • 發射器：持續發射一束紅外光或可見光（通常不可見）。
  • 接收器：對準發射器，時刻偵測是否接收到光束。
  • 檢測邏輯：當物體穿過發射器與接收器之間時，光束被物體遮擋，接收器收不到光信號，其內部電路狀態立刻翻轉。
  • 輸出信號：接收器根據遮擋狀態，輸出一個對應的開關量電信號（通常是高電平“1”或低電平“0”），這正是PLC能夠識別和處理的語言。

其檢測距離遠、抗環境光干擾能力強、響應速度快的特點，使其在傳送帶物體到位檢測、安全光幕、自動化門禁、物料計數等場景中不可替代。

二、 硬件連接：PLC輸入點的橋梁

將對射型光電開關的信號可靠送入PLC，是功能實現的關鍵。主要步驟如下：

  1. 供電是基礎：
  • 為光電開關的接收器（通常標有V+/Brown 和 V-/Blue） 提供其要求的工作電壓（常見DC 12-24V）。務必嚴格遵循產品標簽電壓規格！
  • PLC的傳感器供電端子（如 +24V 和 0V/COM） 是常用電源來源。若PLC電源容量不足或需隔離，可使用獨立開關電源。
  1. 信號輸出類型識別（核心！）：
  • NPN型（常稱“漏型輸出”/Sinking Output）：
  • 接收器信號輸出線（常為黑色/Black）平時處于懸空或高阻態（無遮擋時）。
  • 當物體遮擋光束時，輸出線變為導通狀態（低電平），相當于“拉低”到V-（0V）。
  • PLC輸入模塊需配置為“源型輸入”（Source Input）或接入公共端為+電壓（如+24V）。此時，遮擋導致輸出線連接PLC輸入點與0V，形成回路，PLC輸入點檢測到低電平（通常為ON）。
  • PNP型（常稱“源型輸出”/Sourcing Output）：
  • 接收器信號輸出線（黑色/Black）平時處于懸空或高阻態（無遮擋時）。
  • 當物體遮擋光束時，輸出線變為導通狀態（高電平），相當于“提供”一個V+電壓（如+24V）。
  • PLC輸入模塊需配置為“漏型輸入”（Sink Input）或接入公共端為0V。此時，遮擋導致輸出線連接PLC輸入點與+V，形成回路，PLC輸入點檢測到高電平（通常為ON）。

接線示意圖（以DC 24V系統為例）：

  • NPN光電開關 + 源型PLC輸入：
    • 光電V+ (Brown) -> PLC +24V
    • 光電V- (Blue) -> PLC 0V (COM)
    • 光電輸出 (Black) -> PLC輸入點I0.0
    • PLC輸入點公共端需接+24V（內部或外部連接）。
  • PNP光電開關 + 漏型PLC輸入：
    • 光電V+ (Brown) -> PLC +24V
    • 光電V- (Blue) -> PLC 0V (COM)
    • 光電輸出 (Black) -> PLC輸入點I0.0
    • PLC輸入點公共端需接0V (COM)。

務必查閱你具體使用的光電開關手冊和PLC輸入模塊手冊，確認其輸出/輸入類型及接線端子定義。這一步錯誤是整個系統失效的最常見原因！

  1. 輸入通道連接：
  • 將接收器的輸出線（黑色/Black）連接到PLC輸入模塊的指定通道（如 I0.0, I0.1…）。
  • 光電開關的信號地（V-/Blue）通常與PLC輸入模塊的公共端（COM / 0V） 相連（在供電步驟中已完成）。

三、 PLC軟件配置與邏輯編程

硬件連接無誤后，需要在PLC編程軟件（如西門子TIA Portal、羅克韋爾Studio 5000、三菱GX Works等）中進行設置：

  1. 定義輸入點： 在硬件組態或符號表中，為連接光電開關的那個物理輸入點（如 %I0.0）分配一個清晰的變量名， 例如 BoxDetected 或 SafetyBeam_Broken， 便于編程和調試。
  2. 編寫梯形圖邏輯：
  • 光電開關的輸出狀態直接映射到PLC的輸入映像寄存器位。
  • 根據光電開關的工作模式（常開NO/常閉NC） 和你的應用邏輯需求，在梯形圖中使用對應的常開觸點（—| |—）或常閉觸點（—|/|—） 來表示該輸入位的狀態。
  • 例如，假設你使用一個PNP型NO（常開）光電開關檢測傳送帶上的盒子，希望檢測到盒子時（遮擋，輸出ON）啟動推桿：
  • 在梯形圖一個梯級中：[輸入點變量 (如 BoxDetected)] ---( )--- [輸出線圈 (如 PushCylinder_Extend)]
  • 如果用于安全門（光束被遮擋表示門打開，設備需停止），邏輯可能是：
  • [安全光幕狀態 (常閉NC觸點表示“光路暢通”)] ---|/|--- (串聯)--- [設備運行允許線圈] (光幕被遮擋->觸點斷開->運行線圈失電->設備停止)。

四、 應用與調試要點：提升可靠性

  • 安裝穩固與對準： 確保發射器和接收器牢固安裝在支架上，并務必精確對準（很多型號有對齊指示燈）。震動或偏移會導致誤動作。
  • 有效檢測距離： 物體尺寸必須足夠遮擋光束。過小的物體可能無法可靠觸發。
  • 環境適應性：
  • 灰塵/水霧/油污： 會嚴重衰減光束強度，選擇防護等級（IP等級） 足夠高（如IP67）的型號，并定期清潔透鏡。
  • **強環境光干擾

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