位置開關(guān)在在自動(dòng)化控制中用于設(shè)備的移動(dòng)位置判斷，比較常見的是行程開關(guān)(限位開關(guān))和接近開關(guān)，昌暉儀表在本文分享位置開關(guān)選型及應(yīng)用專業(yè)知識(shí)。

位置開關(guān)種類
位置開關(guān)有接觸式的行程開關(guān)(限位開關(guān))和非接觸式的接近開關(guān)兩類。
1、行程開關(guān)(限位開關(guān))
行程開關(guān)(限位開關(guān))屬于接觸式機(jī)械開關(guān)，是由設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器，常用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置。常見的如用于行車上用來(lái)改變運(yùn)行方向的限位開關(guān)。常見實(shí)物如圖所示：
2、接近開關(guān)
接近開關(guān)屬于非接觸式無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān)，當(dāng)某種物體與接近開關(guān)接近到一定距離時(shí)，接近開關(guān)就發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，它不像機(jī)械行程開關(guān)那樣需要施加機(jī)械力，而是通過(guò)其探頭與被測(cè)物體間介質(zhì)能量的變化來(lái)獲取信號(hào)。接近開關(guān)的應(yīng)用極其廣泛已經(jīng)超出了限位和保護(hù)的范疇，常用的有用來(lái)測(cè)量速度，對(duì)液面位置的控制，檢測(cè)金屬體等等。

行程開關(guān)工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)
行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理相對(duì)于比較簡(jiǎn)單，其內(nèi)部有常開和常閉的觸點(diǎn)，主要靠生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件碰撞開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)引起動(dòng)作，使閉合的觸點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的觸點(diǎn)閉合。由開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
◆ 行程開關(guān)優(yōu)點(diǎn)
①無(wú)論何種材質(zhì)，只要接觸的操作力達(dá)到一定值，就出發(fā)開關(guān)。
②采用接點(diǎn)輸出方式，可以隨外接電壓不同而輸出不同，無(wú)漏電現(xiàn)象。
③不受相鄰傳感器的影響，輸出穩(wěn)定。
◆ 行程開關(guān)缺點(diǎn)：
①接觸式行程開關(guān)會(huì)磨損和損傷檢測(cè)對(duì)象物，精密物體不建議采用該方法
②接觸式行程開關(guān)機(jī)械壽命有限制。

在前面行程開關(guān)的缺點(diǎn)中提到了，行程開關(guān)會(huì)磨損和損傷被測(cè)對(duì)象，同時(shí)測(cè)量精度不高，使用壽命有限制等這些缺點(diǎn)。而接近開關(guān)的出現(xiàn)很好的解決了這些問題，那么接近開關(guān)有那些優(yōu)缺點(diǎn)呢？

接近開關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)
◆ 接近開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)
①接近開關(guān)為非接觸測(cè)量，不會(huì)磨損和損傷檢測(cè)對(duì)象物。
②接近開關(guān)采用無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，因此壽命延長(zhǎng)，采用NPN/PNP輸出，對(duì)觸點(diǎn)的壽命無(wú)影響.
③接近開關(guān)不受檢測(cè)對(duì)象的污漬和油、水等的影響。
④接近開關(guān)高速響應(yīng)可達(dá)3kHz
◆ 接近開關(guān)的缺點(diǎn)
①根據(jù)檢測(cè)物體的材料不同，接近開關(guān)檢測(cè)距離有著顯著的差別，一般檢測(cè)物體為非磁性金屬(例如鋁等)，接近開關(guān)檢測(cè)距離會(huì)變小。
②接近開關(guān)會(huì)受相鄰傳感器磁性(或靜電容量)的影響而相互干擾，輸出處于不穩(wěn)定的狀態(tài)
③接近傳感器OFF時(shí)，因電路的運(yùn)行而有少量的電流泄漏,因此，會(huì)發(fā)生負(fù)載內(nèi)殘留少量電流(負(fù)載殘留電壓)，負(fù)載的復(fù)位不好。

接近開關(guān)的分類
接近開關(guān)按其工作原理來(lái)分，可以分為電感式、電容式、磁感應(yīng)式和光電式等形式。也可以根據(jù)應(yīng)用電路電流的類型可以分為交流型和直流型。
①電感式接近開關(guān)，實(shí)物如圖所示：

電感式接近開關(guān)的感應(yīng)頭是一個(gè)具有鐵氧體磁芯的電感線圈，因此只能用來(lái)檢測(cè)金屬體，在工業(yè)應(yīng)用中使用非常廣泛。
②電容式感應(yīng)開關(guān)，實(shí)物如圖所示：

電容式接近開關(guān)的感應(yīng)頭是一個(gè)圓形平板電極，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生信號(hào)輸出。電容式接近開關(guān)不僅可以檢測(cè)金屬物，也可以檢測(cè)非金屬物體或是液體等。
③磁感應(yīng)式接近開關(guān)：實(shí)物如圖所示：

磁感應(yīng)式接近開關(guān)主要指的是霍爾接近開關(guān)，霍爾接近開關(guān)的工作原理是霍爾效應(yīng)，當(dāng)帶磁性的物體靠近霍爾開關(guān)時(shí)有信號(hào)輸出。常用的如用來(lái)判斷氣缸是否推出或是縮回到位的判斷。
④光電式開關(guān)，實(shí)物如圖所示：

光電開關(guān)，克服了前面提到的三種接近開關(guān)作用距離短，不能直接檢測(cè)非金屬材料的特點(diǎn)，同時(shí)他具有抗電磁干擾能力的優(yōu)點(diǎn)。光電開關(guān)由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器用來(lái)發(fā)射紅外線光，接收器用來(lái)接收反射的光，然后將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以開關(guān)量的形式輸出。目前常用于物位控制，液位控制，產(chǎn)品計(jì)數(shù)，色標(biāo)檢測(cè)等場(chǎng)合。
⑤特殊種類的接近開關(guān)
當(dāng)在一些狹小的空間，或是惡劣的工作環(huán)境如高溫、潮濕、干擾大或者是易爆環(huán)境，精度要求高等條件下進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，我們需要使用如果光纖接近開關(guān)和氣動(dòng)接近開關(guān)這種類型的開關(guān)。但這種接近開關(guān)的價(jià)格相對(duì)較高。

接近開關(guān)選型原則
①檢測(cè)金屬時(shí)優(yōu)先選擇感應(yīng)式接近開關(guān)，檢測(cè)非金屬時(shí)優(yōu)先選擇電容式接近開關(guān)，檢測(cè)磁信號(hào)時(shí)優(yōu)先選擇磁感應(yīng)式接近開關(guān)。
②外觀的選擇，次選擇要根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合及使用情況來(lái)進(jìn)行選擇，常用的有圓柱螺紋形狀的。
③檢測(cè)距離的選擇，根據(jù)需要選用，但要注意同一接近開關(guān)檢測(cè)距離并不是恒定的，接近開關(guān)的檢測(cè)距離與被檢測(cè)物體的材料、尺寸以及物體的移動(dòng)方向有關(guān)。
④信號(hào)輸出的選擇，選擇輸出的是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，交流接近開關(guān)輸出的是交流信號(hào)，直流接近開關(guān)輸出的是直流信號(hào)，直流輸出的信號(hào)又有NPN輸出和PNP輸出之分。另外負(fù)載的電流一定要小于接近開關(guān)的輸出電流。
⑤觸頭數(shù)量的選擇。接近開關(guān)又常開觸頭和常閉觸頭，可根據(jù)具體的情況來(lái)進(jìn)行選擇。
⑥開關(guān)頻率的選擇，開關(guān)頻率覺得了這個(gè)開關(guān)的響應(yīng)速度，開關(guān)頻率指的是每秒從“開”到“關(guān)”轉(zhuǎn)換的次數(shù)。直流接近開關(guān)可達(dá)200kHz，交流接近開關(guān)要小一些只能達(dá)到25Hz。
⑦接近開關(guān)額定電壓的選擇，對(duì)于交流型的接近開關(guān)，優(yōu)先選用AC220V或是AC36V，對(duì)于直流型的接近開關(guān)，優(yōu)先選擇DC12V或是DC24。

在PLC控制系統(tǒng)中，多數(shù)使用的接近開關(guān)都是使用直流型輸出信號(hào)的開關(guān)。直流電路中使用的接近開關(guān)有二線制、三線制和四線制的接近開關(guān)，二線制、三線制、四線制接近開關(guān)又分為NPN和PNP兩種型號(hào)的開關(guān)。通常日本和美國(guó)多使用NPN型的接近開關(guān)，歐洲多使用PNPN型的接近開關(guān)。而我國(guó)兩者都有使用。

接近開關(guān)的導(dǎo)線有多種顏色，常用的有棕色、藍(lán)色、黑色、白色。接近開關(guān)接線在文章《兩線接近開關(guān)和三線接近開關(guān)的區(qū)別和應(yīng)用》中有詳細(xì)介紹，在此不再累述。

NPN和PNP開關(guān)的區(qū)別在于其導(dǎo)通情況，NPN為低電平導(dǎo)通，PNP為高電平導(dǎo)通，換句話說(shuō)，NPN的接近開關(guān)，信號(hào)是從負(fù)載流向接近開關(guān)。而對(duì)于PNP的接近開關(guān)來(lái)說(shuō)，信號(hào)是從接近開關(guān)流向負(fù)載。

NPN與PNP接近開關(guān)如何接入到PLC
昌暉儀表以三菱FX3U PLC以及西門子S7-200 PLC為例來(lái)說(shuō)明NPN和PNP開關(guān)如何接入到PLC控制系統(tǒng)中。根據(jù)接線開關(guān)接線圖，應(yīng)首先需要找出PLC中的負(fù)載是什么。如圖所示：
                             
三菱FX3U系列PLC輸入接線端子                 西門子S7-200系列PLC輸入接線端子

大家可以把PLC信號(hào)輸入端和信號(hào)輸入端的公共端作為是一個(gè)負(fù)載的兩端，這樣根據(jù)接近開關(guān)接線圖以及PNP和NPN的區(qū)別就能夠很好的完成其接線了。
 
在此昌暉儀表以FX3U的PLC和三線制的NPN開關(guān)為例，說(shuō)明其接線方法(其他的接線方法大家按照相同的方法分析去接線)：
NPN型的接近開關(guān)的特性為低電平導(dǎo)通，信號(hào)從負(fù)載流向接近開關(guān)，而接近開關(guān)的信號(hào)輸出線必須接PLC的信號(hào)輸入點(diǎn)，所以當(dāng)接NPN型的接近開關(guān)時(shí)信號(hào)是從PLC的輸入信號(hào)端流出，這樣負(fù)載的另一端(即公共端COM)就必須接高電平(即接24V+)。這樣才能使得信號(hào)從輸入點(diǎn)流出。接線圖如下圖所示：

電源可以使用PLC上面提供的一個(gè)24V傳感器電源，也可以如上圖所示使用外部的開關(guān)電源進(jìn)線供電。

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