工業自動化必學，對射式光電開關接法詳解

• 時間：2025-06-20 04:07:11
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午夜兩點，生產線突然停機。維修工反復排查三小時后發現：光電開關接線錯誤導致檢測失靈——一個價值三百萬的失誤。在工業自動化領域，看似簡單的接線錯誤可能導致災難性后果。

對射式光電開關憑借檢測距離遠、抗干擾強等優勢，在自動化產線中占據核心地位。然而，其獨特的分離式結構（發射器與接收器獨立）常讓工程師在接線時陷入疑惑：兩根線、三根線、四根線，NPN與PNP，常開與常閉，負載位置選擇…這些細節決定了設備能否可靠運行。

一、 理解核心：發射器與接收器的協同

對射式光電開關由物理分離的發射器和接收器組成：

• 發射器：核心是發光元件（紅外LED或激光二極管），持續或按特定頻率發射光束。
• 接收器：核心是光敏元件（光電晶體管/二極管），負責探測發射器發出的光束。
• 工作原理：當物體穿過發射器與接收器之間時，遮擋光束，引起接收器輸出狀態變化（導通->截止 或 截止->導通），從而檢測到物體存在。

其最大優勢是發射器和接收器分離，使得檢測距離遠大于漫反射類型，同時抗環境光干擾能力更強（只對特定方向、特定頻率的光敏感）。

圖：對射式光電開關工作原理示意圖 (發射器TX與接收器RX分離)

二、 接線基石：發射器與接收器的獨立供電

第一步必須明確：發射器和接收器都需要獨立供電！

1. 發射器接線 (通常2線制)：

• 標識：通常標有 +V (或 Brown/Brn 棕色線) 和 -V (或 Blue/Blu 藍色線)，部分可能標有 E (Emitter)。
• 接法：棕色線接直流電源正極 (+24V)，藍色線接直流電源負極 (0V / GND)。
• 關鍵：確保供電在規格書允許的范圍內（最常見 10-30V DC）。

1. 接收器接線 (主流為3線制)：

• 標識：
• +V / Brown/Brn (棕色線): 電源正極輸入。
• -V / Blue/Blu (藍色線): 電源負極 (0V/GND) 輸入。
• OUT / Black/Bk (黑色線): 信號輸出線 (開關量輸出)。
• (部分4線制接收器還會有另一根輸出線，如白色線，提供互補輸出信號)。
• 核心選擇：NPN與PNP
• NPN型接收器：輸出晶體管的發射極接 -V (0V)。輸出有效時 (如遮光)，OUT端信號為低電平 (0V)，電流從負載流入接收器的OUT端（灌電流 / Sink）。
• PNP型接收器：輸出晶體管的發射極接 +V。輸出有效時 (如遮光)，OUT端信號為高電平 (+V)，電流從接收器的OUT端流出到負載（拉電流 / Source）。
• 常開 (NO) / 常閉 (NC)：接收器內部輸出觸點的邏輯狀態。
• 常開 (NO, Normal Open)：無物體遮擋 (光束暢通) 時輸出斷開 (OFF)，遮擋時輸出接通 (ON)。
• 常閉 (NC, Normal Close)：無物體遮擋 (光束暢通) 時輸出接通 (ON)，遮擋時輸出斷開 (OFF)。
• 這是接收器本身的特性，在選型和接線時必須明確！

接收器類型 電源接法 輸出有效時 (如遮光) 輸出無效時 (如暢通) 負載接入方式

NPN-NO 棕(+), 藍(-) 輸出低電平(≈0V)(ON) 輸出高阻/懸空 (OFF) 負載接在輸出(黑)與電源正(+)之間

NPN-NC 棕(+), 藍(-) 輸出高阻/懸空 (OFF) 輸出低電平(≈0V)(ON) 同上

PNP-NO 棕(+), 藍(-) 輸出高電平(≈+V)(ON) 輸出高阻/懸空 (OFF) 負載接在輸出(黑)與電源負(-)之間

PNP-NC 棕(+), 藍(-) 輸出高阻/懸空 (OFF) 輸出高電平(≈+V)(ON) 同上

表：NPN型與PNP型對射接收器接線邏輯對比 (以常開NO為例)

三、 實戰接線：負載連接是關鍵

“接收器輸出端連接什么？” 是接法的核心。 常見負載包括PLC輸入、繼電器線圈、指示燈等。接線方式嚴格取決于接收器的輸出類型 (NPN/PNP) 和負載類型。

• 連接PLC數字量輸入模塊：
• NPN型接收器(匯入型)： 其OUT (黑) 線要連接到 PLC輸入點 (如 I0.0)。PLC輸入的公共端 (M / COM) 需要接 +24V (因為接收器導通時輸出0V，電流流向是：+24V -> PLC COM -> PLC I0.0內部 -> OUT黑線 -> 接收器內部 -> 藍線0V，形成回路)。
• PNP型接收器(源出型)： 其OUT (黑) 線連接到 **PLC輸入點 (如 `I