接近开关工作原理及接线详解

接近开关工作原理及接线详解

在工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）作为核心控制单元，需要通过各类传感器获取现场信息。其中，接近开关作为PLC的重要输入设备，用于检测物体的位置，是实现自动化控制的关键组件。本文将详细介绍接近开关的工作原理、选型要点以及具体的接线方法，帮助读者更好地理解和应用这一重要设备。

接近开关的介绍及其工作原理

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触操作的位置开关。当物体移动接近开关感应面到动作距离时，即可使开关动作，从而驱动负载。负载可以是中间继电器或者PLC输入点。

接近开关主要分为三大类：电感式接近开关、电容式接近开关、磁感式接近开关。其中，电感式接近开关在工作现场最为常用。

电感式接近开关的工作原理

电感式接近开关主要由传感器（感应面）、振荡器、信号触发器、输出电路以及稳压电源等组成。振荡器振荡后，在开关的感应面上产生交变磁场。当金属物体接近感应面时，金属体产生涡流，吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振荡与停振两种不同的状态，由开关放大器转换成二进制的开关信号，进而达到“开”和“关”的控制，从而达到检测位置的目的。

接近开关的选型

接近开关的选择需要根据现场需求来确定，主要包括以下几个方面：

• 根据现场提供的电压选择是交流还是直流，选择交流220V、直流24V或12V。
• 根据现场的设备精度要求选择两线制还是三线制。
• 根据被检测物体的材料类型（金属、非金属或磁性材料）选择相应的接近开关类型。
• 根据安装位置要求选择方形或圆柱体外形。
• 根据使用用途选择常开或常闭类型。
• 根据PLC的输入类型（低电平或高电平）选择NPN或PNP开关。

接近开关的接线方法

1. 两线制接近开关接线

两线制开关的接线比较简单，只有两根线：棕色线和蓝色线。棕色线接开关电源的正极（24V+），蓝色线接开关电源的负极（0V）。这种开关的电源线同时也是信号线，可以将其想象成有触点的开关。交流220V的接近开关需要使用220V的中间继电器，接线不分正负极。

2. 三线制接近开关接线

三线制开关接线也很容易，但需要区分NPN和PNP类型。接线规则为：棕正蓝负黑信号。NPN开关的信号线输出低电平（0V），PNP开关的信号线输出高电平（24V）。棕色线接正极（24V+），蓝色线接负极（0V）。黑色线（信号线）接负载。

3. 三线制接中间继电器

中间继电器的线圈通常连接在13、14号端子上，13号端子为负极，14号端子为正极。接线时先给开关接上电源，棕色线接正极（24V+），蓝色线接负极（0V）。黑色线接负载。对于NPN开关，信号线输出低电平（0V），应接继电器13号端子；对于PNP开关，信号线输出高电平（+24V），应接继电器14号端子。

4. 三线制接三菱FX3u PLC

接三菱PLC时需要注意PLC的输入类型是源型（输入高电平）还是漏型（输入低电平）。三菱FX3U PLC内部是双向二极管，S/S端子可视为所有内部输入点的公共端。可以根据S/S短接24V还是0V来选择源型或漏型的输入。接线方式与继电器类似。

常见案例分析

案例一：不同线制开关的替换

• 如果现场没有两线制开关，只有三线制开关，可以将三线制NPN开关的棕色线接正极（24V+），蓝色线接负极（0V），黑色线接PLC X输入点（负载）。
• 如果现场没有三线制开关，只有两线制开关，可以将两线制开关的蓝色线接PLC X输入点（负载），棕色线接电源正极。

案例二：NPN与PNP开关的转换

• 如果现场没有PNP开关，只有NPN开关，可以在传感器和PLC之间加一个24V中间继电器转换。NPN开关输出低电平，信号线接中间继电器线圈负极引脚，再给中间继电器供+24V电压。当传感器检测到物体时，中间继电器会吸合，这时给继电器常开触点接一组+24V到PLC输入点，即可改变为输入高电平。
• 如果现场只有PNP开关，没有NPN开关，同样可以在传感器和PLC之间加一个24V中间继电器转换。PNP开关输出高电平，信号线接中间继电器线圈正极引脚，再给中间继电器供0V电压。当传感器检测到物体时，中间继电器会吸合，这时给继电器常开触点接一组0V到PLC输入点，即可改变为输入低电平。

左图为源型，右图为漏型