本帖最后由 闵大 于 2020-2-2 22:04 编辑






参考网址：




1.https://zhuanlan.zhihu.com/p/88022819



2.http://bbs.gongkong.com/d/201304/495234_1.shtml



3.http://www.elecfans.com/d/694220.html



4.http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solution.aspx?Q_ID=26258&cid=1028



5.http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solution.aspx?Q_ID=48411&cid=1029



6.http://wap.siemens.com.cn/service/answer/solved/132440.html



7.http://shuochuan168.goepe.com/apollo/jsshow-321935.html



8.http://nb.17house.com/sp/zhihu/99/1445792271721330.htm



9.http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solution.aspx?Q_ID=91152&cid=1029



10.http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solution.aspx?Q_ID=87414&cid=1029







11.西门子官网论坛：http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/Default.aspx





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话不多说，让我们开始正题吧~







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1.如何区分NPN传感器和PNP传感器







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图1 NPN型三极管   


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图2 PNP型三极管












（1）PNP传感器又叫“源型输入”，电流是从端子里流出来的，就是高电平有效。若集电极输入DC 24V且基极为低电平，则输出DC 24V。


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图3 PNP传感器示意图
















（2）NPN传感器又叫“漏型输入”，电流是从端子里流进去的，就是低电平有效。基极为高电平，则集电极与发射极导通，由于发射极接地，因此输出端电压为的0V。




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图4 NPN传感器示意图
















2.PNP传感器和NPN传感器各自优缺点




  • PNP传感器












优点:



 一般欧美公司会使用它，相对而言，它的抗干扰能力更强一些，因为它的传感器输出信号电压是24V，24V电压相比0V电压更难被其他电源干扰。所以PNP传感器使用起来更稳定一些，对外界电源的要求不高。



缺点：



PNP信号线触碰地线，则导致短路进而引起上一级电源跳闸或者传感器损坏

。








  • NPN传感器














优点:



 NPN传感器输出信号是0V，0V优点是对地后不会短路。所以NPN的信号线因某些原因触碰地线，也不会导致上一级开关电源的跳闸或者损坏，因此适应性上更强一点，可以更好的保护系统。



缺点：



NPN

传感器输出信号是0V，易被干扰。









3.按照PLC接线方式区分传感器类型




  • PLC的PNP接法：














公共端是0V时，PLC的接法是PNP，这时PLC只能接收PNP传感器的信号，对于NPN传感器没有任何反应。而对于干结点传感器[1]，一般来说只需要将传感器的公共端接成24V，就可以连接到PNP的PLC上。





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图5 PLC的PNP接法局部示意图

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  • PLC的NPN接法：














公共端是24V时，PLC的接法是NPN，这时PLC只能接收NPN传感器的信号，对于PNP传感器没有任何反应。而对于干结点传感器[1]，一般来说只需要将传感器的公共端接成0V，就可以连接到PNP的PLC上。




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图6 PLC的NPN接法局部示意图


[1]干结点：干结点意思是没有正负极分。与他相对应为湿节点，分正负极。file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png













4.为什么PNP接法的COM接电源负，而NPN接法的COM接电源正?



答：电压差。



PLC需要检测到电压差才能确认检测到输入信号，而输入信号只有一根线，那么电压差的另一端就是公共端，它就是为了和输入信号作对比。



因此，PNP接法的COM（0V）需要输入信号高电平（如：DC24V）才可以激活。同理，NPN接法的COM（24V）需要输入信号低电平（0V）才可以激活。








5.若需要同时使用PNP和NPN传感器，则如何做呢？




  • 使用继电器过渡：












PNP接法的PLC连接不同传感器





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图7 PNP接法的PLC连接不同传感器

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NPN接法的PLC连接不同传感器





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图8 NPN接法的PLC连接不同传感器

但是这种方法有一些缺点，那就是一些信号无法过渡，比如说编码器等等，还有就是因为继电器需要吸合时间，会导致PLC扫描输入信号出现一些延迟，这对于特定的情况是不允许的。file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png




  • 一个PLC使用不同的公共端












因此我建议大家使用第二种方法，那就是一个PLC使用不同的公共端，对于西门子S7系列PLC而言，所有的PLC都具有拓展模块的功能，而且每一块模块上都有单独的公共端，因此可以将拓展模块的公共端接成需要的模式，从而实现同时接受NPN和PNP传感器的功能。









6.详细阐述PNP型和NPN型PLC区别



在工业控制领域一般受限于国外PLC类型的选择，选择了日系PLC和德系PLC就选择了两种不同的控制接口，对于这两种接口，很多时候我们对其概念很模糊，在这里将详细阐述两者的区别。



日系PLC的接口一般为NPN型（漏型输出），即集电极开路输出方式，由于日本人比较谨慎，免责申明做的比较好，所以它一般喜欢控制地GND，电源是你给的，烧了东西算你的。如图X所示。




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图9 PNP型晶体管   图10 NPN型晶体管

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更清楚一些表达的话，我们可以利用晶体管的形式来理解的更为深刻一些。


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图11 西门子PLC输出  图12 三菱PLC输出



















从上图我们可以看出，西门子对安全的把控在电源上做足了文章，所以西门子PLC内部电路上对电源的抗干扰及滤波相对来说做的比较实在一些，而三菱PLC则由于把Power留给了客户去提供，这部分电源对于绝大部分客户来讲，根本不会做抗干扰及滤波部分的考虑。我更喜欢西门子系列PLC，不是因为他在电路上的稳定性，在软件上也更胜一筹。但很多时候我们会由于成本的压力而选择日系，所以就出现了德系和日系混合使用的局面，两者的接口不同，我们怎么来进行相互之间的转换呢？留给PNP与NPN的相互转换话题。



工业控制很多时候我们就是要理解清楚接口的概念，然后才能进行更好的控制。对接口理解的深浅，决定了在控制上的水平。









7.S7-300

继电器输出和晶体管输出有什么不同？

各自优缺点？







1.继电器输出和晶体管输出不同点





（1）负载电压、电流类型不同。



负载类型：晶体管只能带动直流负载，而继电器可以带动交、直流负载。



电流：流过晶体管电流一般比较小（0.2A-0.3A），继电器可达2A。



电压：晶体管可接DC 24V（一般最大在DC 30V），继电器可接DC 24V 或AC 220V。



（2）负载能力不同。



晶体管带负载的能力小于继电器带负载能力。用晶体管有时需要加其他东西带动大负载（如继电器、固态继电器等）。



（3）晶体管过载能力小于继电器过载能力



一般来说，存在冲击电流较大时（灯泡、感性负载等），晶体管过载能力较小，需要降额更多。



（4）晶体管相应速度快于继电器



继电器输出型是CPU驱动继电器线圈令触点吸合，使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载，其开路漏电流为零，响应时间慢（约10ms）。



晶体管输出型原理是CPU通过光耦使晶体管通断，以控制外部直流负载，响应时间快（约0.2ms甚至更小）。晶体管输出一般用于高速输出，如伺服/步进等，用于动作频率高的输出。



（5）额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有老化没有使用次数限制



继电器是机械原件所以有动作寿命，晶体管是电子元件，只有老化没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。  






2.继电器输出和晶体管输出各自优缺点





继电器——机械开关



优点：交流、直流负载都可以驱动；负载额定电流大；无电磁干扰。



缺点：触点有机械磨损，且有寿命，一般100万次。动作频率不能太高，触点动作有机械噪音。







晶体管——电子开关



优点：动作频率可达到几百KHz，无触点，动作时无机械噪音。因此不存在机械寿命说法。



缺点：只能接直流负载（一般DC 30V以下），电流比较小；容易受电磁干扰。













 8.PLC

型号详解。如：

6ES7 321-1BH01-0XA0

























6ES







自动化系统系列



7



7为S7系列，5为S5系列



3



2为200系列，3为300系列，4为400系列



2



1为CPU，2为DI/DO，3为AI/AO，4为通讯模块，5为功能模块



1



1为输入，2为输出，3为输入输出（对于数字量）



1



功能等级（数越大功能越强）



B



B为晶体管，H为继电器，F为交流。如果是模拟量K是通用型，P为温度信号



H



H为16点，L为32点，F为8点，D为4点，B为2点



01



版本号。0.1版本



0XA0



后缀，用于描述特殊功能











9.若不考虑输出脉冲，PLC该选择晶体管型号还是继电器型号。另，晶体管/继电器型号CPU在性价比上有什么区别？继电器型号检查和维修会不会比晶体管更复杂？




答：（1）继电器PLC虽然比晶体管型+外置继电器的总价格低（继电器为施耐德等进口型），而且接线还省事。但是从使用角度看，继电器输出的PLC远不如晶体管。



（2）继电器在PLC内部，晶体管也一样。不存在谁更方便。



a.继电器可以接想要电压驱动负载，比如110V、220V、24V、12V等。如果为晶体管驱动，那么决定只能用24V，如果要驱动220V的电压，则需要接中间继电器转换，其他电压也是一样需要中间继电器转换。



b. 继电器的寿命看触点，根据实际现场一般可以进行通断10万次，而晶体管可以通断100万次。继电器可以驱动最大5A的负载，而晶体管只能驱动最大0.5A的负载。



c. 设计方面：如果实际驱动电磁阀线圈，固态继电器等，那就用晶体管的PLC，如果是大功率的或者需要隔离的信号还是用继电器来驱动，这个继电器可以驱动多样电压。如果一个PLC要驱动多组电压还是用继电器的吧，晶体管需要中间继电器转换的。



d. 继电器型的响应时间比晶体管的要慢点。继电器和晶体管都会坏的，你要拆开PLC的盖，自己可以跟换继电器或者三极管。