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山姆工程师教你选择接近开关

2017/5/28 18:29:47      点击:

1、接近开关介绍

接近开关也叫接近式位置开关,是在机械设备中经常见到了开关原件,当运动中的物体靠近接近开关到一定距离时,接近开关发出信号。以便达到行程、计数的自动控制。这种开关的特点是:非接触式无触头开关,是传感器的一种而非机械开关。常见的接近开关如下图所示


 


2、接近开关的功能

常用的接近开关型号有CJ、LJ、SJ。当运动部件与感应触头接近时,接近开关就会输出一个开关信号。在电路中的作用与行程开关的作用是相同的,都是起限位作用。区别就是接近开关为非接触式,而行程开关为接触式开关。接近开关的电气图形符号及文字如下图

3、分类及原理

按工作原理分为:电感式、电容式、磁感式、光电式……,其中根据电流分为交流型和直流型。

电感式

电感式接近开关的感应头是带有磁芯的电感线圈,只能检测金属。应用比较广泛,但是检测距离较近。

电容式

电容式接近开关的感应头是一个圆形的平板电极,当有物体接近时电容量变化从而发出信号。电容式即能检测金属又能检测非金属以及液体物质,但是体积较大价格较贵。

磁感式

磁感式的工作原理就是霍尔效应。

光电式

光电式的接近开关主要是感光元件对投光器发出的光,在检测物体上发生光量增减变化检测物体的。光电式的接近开关种类比较多,选型的时候要多注意。

利用光电效应制成的传感器称为光电式传感器,光电式传感器的种类非常多不单单有开关量信号,还有模拟量信号。

这类接近开关主要有:对射式、反射式、漫反射式3种。

4、选型

常用的接近开关有

电感式接近开关LJ系列产品

电容式接近开关CJ系列产品

磁感式接近开关HJ系列产品

光电式接近开关OJ系列产品

接近开关的型号含义如下图所示


接近开关选型时应遵循以下几种标准

◆检测金属时优先选择电感式,非金属时选择电容式。

◆根据实际情况选择是圆形还是其他形状,圆形螺纹比较常见。

◆检测距离,这个是比较关键的指数,选择时一定慎重。

◆输出信号,根据自己实际情况选择输出信号是PNP还是NPN

◆触头数量选择,根据设备的触点使用选择常开或是常闭。

在选型时如果拿不准型号,可以把使用情况给供货商说明,让供货商提供型号。一般供货商对自己的产品比较了解,即使在使用中不合适也有理由和供货商调换。

5、接线

相信看这篇文章的同学最关心的便是使用中如何接线,如何把接近开关正确无误的接到PLC系统中。

现在使用的大多为直流型接近开关,有二线式、三线式、四线式等三种形式,所谓的几线式就是这个接近开关有几根线。

除了几线式这个需要注意还有个关键的问题就是PNP和NPN。通常日本、美国多使用NPN型,欧洲多使用PNP,而我国这两种型号都是用。

接近开关的导线有多种颜色,一般情况如下:

BN表示棕色的导线

BU表示蓝色的导线

BK表示黑色的导线

WH表示白色的导线

GR表示灰色的导线

国标对颜色导线的作用根据下图定义:


上图中NO表示常开输出,NC表示常闭输出

聪明的你肯定能想到,更换传感器时无论是哪个厂家的直接对着线颜色更换不就行了。需要注意的是需要线式一样,如果二线式更换成三线式该怎么换呢?


◆二线式

二线式NPN行接近开关,棕色线与负载相连,蓝色线与零电位点相连,如下图所示


二线式PNP行接近开关,棕色线与高电位相连,蓝色线与负载端相连,如下图所示


◆三线式

三线式NPN型接近开关,棕色的导线与一端负载相连,同时与电源正极相连;黑色的导线是信号线,与负载的另一端相连;蓝色的导线与电源负极相连。如下图所示


三线式PNP型接近开关,棕色的导线与电源正极相连;黑色的导线是信号线,与负载的另一端相连;蓝色的导线与负载的另一端及电源负极相连。如下图所示


◆四线式

四线式接近开关的接线方式与三线式类似,只不过四线式接近开关多了一对触头而已。接线如下

 

如何正确的区分NPN与PNP型开关,告诉你个窍门:NPN型接近开关为负极开关,就是说信号是从负载流向接近开关。PNP型为正极开关,信号是从接近开关流向负载。

【举例1】如下图所示当铁块到达接近开关的感应区时,回路电流会怎么变化?


【解】在上图中指示灯就是负载,当铁块到达接近开关的感应区时,回路接通指示灯点亮,点亮由很小变成100%。电流曲线如下图


【举例2】某设备用于检测PVC物料,当检测到物料时,设备上的DC24V功率为12W的报警灯亮,选择合适的接近开关并画出原理图?


【解】因为检测的物料为PVC,所以不能选择感应式接近开关,可选择电容式。经查资料得到接近开关最大可承受电流为0.2A,而本例中电流I=24V/12=0.5A。所以信号必须经过中间继电器转换。原理图如下

认真看的同学可以分析一下电流流向?

【举例3】某设备上有一个两线式NPN型接近开关和一个三线式PNP型,控制器是使用西门子S7-200 SAMRT,画出原理图。


【解】一般同一台PLC上最好使用PNP或者NPN一种接线开关,如果有两种则必须把这两种设计在不同的输入组中。如下图所示


虽然本例中是同一台PLC中有两种类型的接近开关,但是在同一系统中存在NPN和PNP两种类型的接近开关是不合理的。这样很容易出现接线错误,特别是在以后设备检修过程中。