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對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)如何連接PLC？資深工程師教你輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)

  • 時(shí)間：2025-09-15 18:36:03
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想象一下：一條高速運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)線上，一個(gè)關(guān)鍵包裝盒漏檢通過(guò)，導(dǎo)致整批次產(chǎn)品返工——問(wèn)題根源竟是一顆傳感器接線錯(cuò)誤或信號(hào)未被PLC正確讀取。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可靠且精準(zhǔn)的物體檢測(cè)是基石，而對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)配合PLC控制系統(tǒng)，正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的黃金組合。

一、 核心原理：光的“阻斷”即信號(hào)

要理解接線，先明晰原理。對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)由獨(dú)立分離的發(fā)射器和接收器組成：

  • 發(fā)射器：持續(xù)發(fā)射一束紅外光或可見(jiàn)光（通常不可見(jiàn)）。
  • 接收器：對(duì)準(zhǔn)發(fā)射器，時(shí)刻偵測(cè)是否接收到光束。
  • 檢測(cè)邏輯：當(dāng)物體穿過(guò)發(fā)射器與接收器之間時(shí)，光束被物體遮擋，接收器收不到光信號(hào)，其內(nèi)部電路狀態(tài)立刻翻轉(zhuǎn)。
  • 輸出信號(hào)：接收器根據(jù)遮擋狀態(tài)，輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量電信號(hào)（通常是高電平“1”或低電平“0”），這正是PLC能夠識(shí)別和處理的語(yǔ)言。

其檢測(cè)距離遠(yuǎn)、抗環(huán)境光干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，使其在傳送帶物體到位檢測(cè)、安全光幕、自動(dòng)化門禁、物料計(jì)數(shù)等場(chǎng)景中不可替代。

二、 硬件連接：PLC輸入點(diǎn)的橋梁

將對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)可靠送入PLC，是功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。主要步驟如下：

  1. 供電是基礎(chǔ)：
  • 為光電開(kāi)關(guān)的接收器（通常標(biāo)有V+/Brown 和 V-/Blue） 提供其要求的工作電壓（常見(jiàn)DC 12-24V）。務(wù)必嚴(yán)格遵循產(chǎn)品標(biāo)簽電壓規(guī)格！
  • PLC的傳感器供電端子（如 +24V 和 0V/COM） 是常用電源來(lái)源。若PLC電源容量不足或需隔離，可使用獨(dú)立開(kāi)關(guān)電源。
  1. 信號(hào)輸出類型識(shí)別（核心?。?/strong>
  • NPN型（常稱“漏型輸出”/Sinking Output）：
  • 接收器信號(hào)輸出線（常為黑色/Black）平時(shí)處于懸空或高阻態(tài)（無(wú)遮擋時(shí)）。
  • 當(dāng)物體遮擋光束時(shí)，輸出線變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)（低電平），相當(dāng)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(shí)，遮擋導(dǎo)致輸出線連接PLC輸入點(diǎn)與0V，形成回路，PLC輸入點(diǎn)檢測(cè)到低電平（通常為ON）。
  • PNP型（常稱“源型輸出”/Sourcing Output）：
  • 接收器信號(hào)輸出線（黑色/Black）平時(shí)處于懸空或高阻態(tài)（無(wú)遮擋時(shí)）。
  • 當(dāng)物體遮擋光束時(shí)，輸出線變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)（高電平），相當(dāng)于“提供”一個(gè)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(shí)，遮擋導(dǎo)致輸出線連接PLC輸入點(diǎn)與+V，形成回路，PLC輸入點(diǎn)檢測(cè)到高電平（通常為ON）。

接線示意圖（以DC 24V系統(tǒng)為例）：

  • NPN光電開(kāi)關(guān) + 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(diǎn)I0.0
    • PLC輸入點(diǎn)公共端需接+24V（內(nèi)部或外部連接）。
  • PNP光電開(kāi)關(guān) + 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(diǎn)I0.0
    • PLC輸入點(diǎn)公共端需接0V (COM)。

務(wù)必查閱你具體使用的光電開(kāi)關(guān)手冊(cè)和PLC輸入模塊手冊(cè)，確認(rèn)其輸出/輸入類型及接線端子定義。這一步錯(cuò)誤是整個(gè)系統(tǒng)失效的最常見(jiàn)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(kāi)關(guān)的信號(hào)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(wú)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(jìn)行設(shè)置：

  1. 定義輸入點(diǎn)： 在硬件組態(tài)或符號(hào)表中，為連接光電開(kāi)關(guān)的那個(gè)物理輸入點(diǎn)（如 %I0.0）分配一個(gè)清晰的變量名， 例如 BoxDetected 或 SafetyBeam_Broken， 便于編程和調(diào)試。
  2. 編寫梯形圖邏輯：
  • 光電開(kāi)關(guān)的輸出狀態(tài)直接映射到PLC的輸入映像寄存器位。
  • 根據(jù)光電開(kāi)關(guān)的工作模式（常開(kāi)NO/常閉NC） 和你的應(yīng)用邏輯需求，在梯形圖中使用對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)（—| |—）或常閉觸點(diǎn)（—|/|—） 來(lái)表示該輸入位的狀態(tài)。
  • 例如，假設(shè)你使用一個(gè)PNP型NO（常開(kāi)）光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)傳送帶上的盒子，希望檢測(cè)到盒子時(shí)（遮擋，輸出ON）啟動(dòng)推桿：
  • 在梯形圖一個(gè)梯級(jí)中：[輸入點(diǎn)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(kāi)，設(shè)備需停止），邏輯可能是：
  • [安全光幕狀態(tài) (常閉NC觸點(diǎn)表示“光路暢通”)] ---|/|--- (串聯(lián))--- [設(shè)備運(yùn)行允許線圈] (光幕被遮擋->觸點(diǎn)斷開(kāi)->運(yùn)行線圈失電->設(shè)備停止)。

四、 應(yīng)用與調(diào)試要點(diǎn)：提升可靠性

  • 安裝穩(wěn)固與對(duì)準(zhǔn)： 確保發(fā)射器和接收器牢固安裝在支架上，并務(wù)必精確對(duì)準(zhǔn)（很多型號(hào)有對(duì)齊指示燈）。震動(dòng)或偏移會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作。
  • 有效檢測(cè)距離： 物體尺寸必須足夠遮擋光束。過(guò)小的物體可能無(wú)法可靠觸發(fā)。
  • 環(huán)境適應(yīng)性：
  • 灰塵/水霧/油污： 會(huì)嚴(yán)重衰減光束強(qiáng)度，選擇防護(hù)等級(jí)（IP等級(jí)） 足夠高（如IP67）的型號(hào)，并定期清潔透鏡。
  • **強(qiáng)環(huán)境光干擾