I sensori di prossimità vengono utilizzati per rilevare oggetti senza stabilire un contatto fisico. Esistono sensori di prossimità a 2 e 3 fili e i sensori di prossimità a 3 fili sono più popolari. Esistono due tipi principali di sensori di prossimità in base al tipo di uscita: NPN ed PNP.
La selezione del tipo corretto di sensore di prossimità per una particolare applicazione può garantire il corretto funzionamento di un sistema. Questo articolo si propone di fornire uno schema dei due principali tipi di uscita e una guida su come collegare un sensore di prossimità a un PLC.
Che cos'è un sensore di prossimità NPN?
I sensori di prossimità NPN forniscono un'uscita LOW attiva. Ciò significa che quando un oggetto entra nel campo di rilevamento del sensore, l'uscita del sensore è collegata a terra. Questo tipo di sensore è anche conosciuto come 'affondamento' sensore.
Che cos'è un sensore di prossimità PNP?
I sensori di prossimità PNP forniscono un'uscita HIGH attiva. Quando un oggetto entra nel campo di rilevamento del sensore, l'uscita del sensore è collegata a +24V. Quando è collegato a un ingresso PLC, lo rileva come un segnale logico ALTO. I sensori di prossimità PNP sono anche noti come 'approvvigionamento' sensori.
Un modo per ricordare il cablaggio dei sensori NPN e PNP
Per ricordare facilmente il cablaggio di un sensore di prossimità DC a 3 fili, possiamo utilizzare la seguente analogia:
PNP = Commutato Positive
NPN = Commutato Negativo
I sensori di prossimità sono sensori digitali. Pertanto, per funzionare, devono essere sempre collegati a una fonte di alimentazione a 24 V.
Nel cablaggio del sensore PNP, il carico è sempre connesso a Negativo. I Positive viene commutato quando il sensore di prossimità rileva un oggetto. Ma, nel cablaggio del sensore NPN, il carico è sempre connesso a Positivo, e il Negativo viene commutato quando viene rilevato un oggetto.
PNP vs NPN per il collegamento a 3 fili di un sensore
Quasi tutti i sensori di prossimità industriali sono dispositivi a stato solido, nel senso che non hanno parti mobili all'interno. Il tipo più popolare di sensore di prossimità è il tipo a 3 fili. Usano transistor di tipo PNP o NPN per commutare l'uscita quando viene rilevato un oggetto.
Due dei fili vengono utilizzati per fornire al sensore l'alimentazione necessaria per il funzionamento, mentre l'altro filo è l'uscita dal sensore.
A questo punto vale la pena ricordare che essendo un sensore di tipo PNP o NPN, non implica se l'uscita del sensore è normalmente aperta (N/A) o normalmente chiusa (N/C). Questo dipende solo dall'applicazione. (Ad esempio, un sensore PNP può essere N/A o N/C, così come un NPN può essere N/A o N/C)
Diamo un'occhiata a un circuito di tipo relè, in cui un relè è azionato direttamente da un sensore di prossimità.
La differenza tra i due cablaggi è che nel cablaggio di tipo PNP, il relè è sempre collegato a 0V e +24V è commutato dal sensore. Ma nel cablaggio di tipo NPN, il relè è sempre collegato a +24V e il sensore commuta la connessione 0V. Indipendentemente da ciò, il sensore è collegato a +24 e 0V per alimentarlo.
Come collegare il sensore di prossimità NPN/PNP al PLC
Avvertimento! Prima di tentare qualsiasi cablaggio, assicurarsi che il sistema sia spento per evitare scosse elettriche.
Identificazione del codice colore di un sensore di prossimità a 3 fili
Su un sensore a 3 fili, il codice colore del cablaggio è il seguente: (Marrone: +24 V, Blu: 0 V, Nero: uscita)
Se i fili del sensore sono di colore diverso o non sei sicuro del codice colore, fai riferimento alla scheda tecnica del produttore.
Cablaggio di un sensore di prossimità a 3 fili di tipo NPN a un PLC
Prima di collegare il sensore al PLC, assicurarsi che il PLC sia configurato per il 'Reperimento' genere. Su un PLC Siemens S7-200, questo può essere fatto collegando l'ingresso 1M a +24V. Ciò significa che il PLC "alimenterà corrente" dall'ingresso e il sensore NPN "assorrà corrente" quando rileva un oggetto.
Se l'ingresso è alimentato al PLC tramite una scheda di ingresso, deve essere a tipo di approvvigionamento scheda di ingresso, oppure configurabile. Il SIMATIC S7-1200, ingresso digitale SB 1221 è una scheda di input di tipo sourcing.
Cablaggio di un sensore di prossimità a 3 fili di tipo PNP a un PLC
Per un sensore di tipo PNP, il PLC deve essere configurato come un 'affondare' genere. Collegando l'ingresso 1M a 0V si configurerà il PLC come input sinking. Con questa configurazione, il sensore può "alimentare corrente" e il PLC "assorbirà corrente" per rilevare l'uscita del sensore.
Per un sensore di prossimità di tipo PNP, se viene utilizzata una scheda di ingresso, deve essere un 'affondamento' tipo carta. Il S7-1200, ingresso digitale SM 1221 la scheda di ingresso per PLC S7-1200 è una scheda di ingresso configurabile sink/source e può interfacciarsi con entrambi i tipi di sensore.
Come scegliere un sensore PNP o NPN?
La selezione di PNP o NPN dipende principalmente dall'applicazione e dalla disponibilità. Come Arrow Electronics menziona, i sensori NPN sono più comuni nel settore dell'automazione nella regione asiatica. I sensori PNP sono più diffusi in Europa e in America.
I sensori NPN vengono utilizzati nelle applicazioni ad alta velocità perché sono più veloci dei sensori PNP. Trovano inoltre più applicazioni nei circuiti relè rispetto ai circuiti PLC. I sensori PNP sono più diffusi nei circuiti PLC in quanto possono prevenire segnali falsi positivi se danneggiati e in cortocircuito con la terra.
Come faccio a sapere se il mio sensore di prossimità è NPN o PNP?
Il modo più semplice per identificare il tipo di sensore è osservare l'adesivo sul corpo del sensore. A volte su questo adesivo può essere stampato anche uno schema elettrico.
Se il sensore non è contrassegnato ed è installato, un multimetro può aiutare a identificare il tipo di sensore. Accendere il sistema e misurare con attenzione la tensione tra 0V e il filo nero. Se è presente una tensione di +24V quando il sensore è attivo, si tratta di un sensore di tipo PNP. Se c'è una lettura di 0V sul multimetro quando il sensore è attivo, molto probabilmente è un sensore NPN.
Conclusione
In questo articolo abbiamo discusso i due tipi di sensori di prossimità, la loro costruzione e le loro applicazioni nei sistemi di automazione. È sempre buona norma progettare il sistema in modo che sia possibile utilizzare sia sensori di tipo NPN che PNP, se possibile. Questo può aumentare notevolmente la flessibilità dal punto di vista dei controlli.
