Схема подключения фотоэлектрических датчиков: 3-проводные, 4-проводные и датчики с проходящим лучом

Если вам когда-нибудь приходилось стоять перед устройством с неработающим фотореле, держа в руках новый датчик, у которого проводов больше, чем у старого, — это руководство для вас. Подключение фотоэлектрических датчиков выглядит сложным, потому что одни и те же три или четыре цвета проводов могут означать совершенно разные режимы работы в зависимости от конструкции датчика. Мы рассмотрим схемы подключения, начиная с простейшего трёхпроводного соединения и заканчивая парами датчиков с проходным излучением, которые зачастую ставят всех в тупик. Кроме того, существует логика «свет/темнота»: она определяет, будет ли ваш датчик работать в обычном режиме или в обратном.

Основы подключения фотоэлектрических датчиков: коричневый, синий, черный

Фотоэлектрический датчик (фотоэлемент) обнаруживает объект, не соприкасаясь с ним: излучатель посылает луч света, приемник отслеживает его, и по разнице в сигналах датчик определяет, присутствует ли объект. В распределительном шкафу для большинства устройств постоянного тока это реализуется с помощью простого трёхпроводного подключения:

• Браун (BN): положительный вывод питания, подключенный к +12–24 В постоянного тока
• Синий (BU): отрицательный вывод, подключенный к 0 В (общая линия постоянного тока)
• Черный (BK): коммутационный выход, подключенный к входу ПЛК или к вашей нагрузке

Данная система цветовой маркировки соответствует стандарту IEC/EN 60947-5-2, который применяется к промышленным датчикам постоянного тока (Pepperl+Fuchs, база знаний по соединениям в соответствии со стандартом EN 60947-5-2). Чёрный провод — это рабочая часть: это выход транзистора, который либо подаёт напряжение +24 В (PNP, “источник”), либо тянет вход на 0 В (NPN, “сток”). Однолинейная память: PNP-транзистор является источником положительного напряжения, а NPN-транзистор — стоком отрицательного напряжения. Подключите питание к датчику, подведите чёрный провод к входу ПЛК или к катушке реле — и цепь замкнётся.

Прежде чем продолжить, хотелось бы сразу кое-что прояснить, поскольку это сбивает с толку практически всех, кто попадает на эту страницу: фотоэлемент Уличный светильник, работающий в режиме “от заката до рассвета”, — это совсем другое дело. Это устройство измеряет уровень освещенности окружающей среды и включает освещение напряжением 120/240 В в ночное время. Оно не распознает «объекты», а его подключение осуществляется к сети переменного тока. В данной статье рассматривается низковольтный фотореле, который обнаруживает детали, упаковки и поддоны. Другая задача — другие провода.

Три схемы датчиков: прежде чем приступать к подключению, изучите устройство

Прежде чем прикоснуться к какому-либо проводу, определите, с какой из трёх фотоэлектрических конструкций вы имеете дело. Они подключаются по-разному, и именно из-за того, что “они выглядят похожими”, и происходят дорогостоящие ошибки.

Существуют и менее распространённые варианты, в том числе поляризованные ретрорефлективные датчики, датчики с подавлением фона, волоконно-оптические датчики, лазерные датчики и датчики цветовой маркировки. Все они являются производными от этих трёх конструкций, и вопросы, связанные с подключением, остаются прежними.

Самый быстрый способ определить тип неизвестной установки — это задать три вопроса, на которые нужно ответить прямо у самого оборудования:

1. Одна голова или две? Два блока, расположенные друг напротив друга, образуют сквозную линию связи. Обратите внимание, что излучатель и приемник находятся два разных артикула. Запишите и то, и другое.
2. Есть ли там отражатель? «Да» означает светоотражающий. Отсутствие отражателя и одна головка означают диффузный.
3. Где указан артикул? Обычно номер выбит на корпусе. В случае пары сквозных балок обе половины имеют свой собственный номер, и они не всегда совпадают.

Задайте эти три вопроса по телефону, у стенда или у полки с запасными частями — и вы уже предотвратите самую распространённую ошибку при заказе в этой категории: покупку неподходящего структура, например, диффузорная головка, заменяющая одну из двух частей пары проходных балок.

Проводка по структуре: какой блок обеспечивает выходной сигнал?

Проходной тип: излучатель служит лишь источником света — управление осуществляет приемник

Вот тот факт, который решает большинство проблем с проходной проводкой и который нужно запомнить из всей этой статьи:

В датчике с сквозным излучением выходной сигнал всегда формируется на приемнике: излучатель представляет собой всего лишь источник света, и обе половины датчика имеют разные артикулы.

Сначала подключите излучатель: коричневый провод к +V, синий — к 0 В. Часто это и всё, что нужно, так как многие излучатели представляют собой двухпроводные устройства. Затем подключите приемник: коричневый провод к +V, синий — к 0 В, а чёрный (выходной) провод — к входу ПЛК или к нагрузке (RealPars, подключение и настройка фотоэлектрического датчика). Если вы подали питание на передатчик и приемник, но сигнала нет, вероятные причины следующие: черный провод подключен к передатчику (там нет ничего, что можно было бы переключить), пара не выровнена, либо тип выхода не соответствует вашему входу, о чем мы поговорим чуть позже. Оба устройства должны получать питание; переключается только приемник.

Одноканальные датчики и четвёртый провод: для чего нужен “белый” провод

Светоотражающие и диффузные головки представляют собой отдельные узлы, поэтому к ним применяется описанная выше простая схема с тремя проводами. Сложности возникают, когда появляется четвёртый провод. Существует три способа его использования производителями, и вот что каждый из них означает для вас:

Здесь следует учесть два важных момента. Во-первых: когда провод селектора «свет включен»/«темнота включена» остается без окончания, датчик по-прежнему работает в режиме по умолчанию, заданном производителем. Настройки по умолчанию могут различаться, поэтому никогда не делайте поспешных выводов: проверьте строку в техническом паспорте, где указана “схема подключения”, и если схема неясна (а это часто бывает), обратитесь к поставщику перед вводом оборудования в эксплуатацию. Во-вторых: на корпусе некоторых датчиков нанесена маркировка NO/NC, в то время как в техническом паспорте используются термины «свет-включено»/«темно-включено». Напечатанная надпись относится к состоянию без питания и вводит в заблуждение больше людей, чем помогает. Доверяйте схеме подключения из технического паспорта, а не надписи на корпусе.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание при замене: датчики с быстроразъемным соединением (M8/M12). Разъем может выглядеть одинаково, но назначение контактов определяется производителем. Устройство, в котором “контакт 4 = выход”, не будет работать с кабелем, в котором “контакт 2 = выход”. При заказе датчика с быстроразъемным соединением распиновка должна совпадать с кабелем, уже установленным в станке.

«Light-On» или «Dark-On»: какая логика вывода нужна для вашего приложения?

Вы правильно подключили все провода, питание подано, но датчик по-прежнему работает противоположно тому, что требуется оборудованию. Режим «свет/включено» — самая запутанная тема в области подключения фотоэлектрических датчиков, и именно по этому вопросу даже эксперты расходятся во мнениях.

Что на самом деле означают термины “light-on” и «dark-on» (и почему аббревиатура «NO/NC» сбивает людей с толку)

Физические определения просты: а включено выход включается, когда приемник регистрирует достаточное количество света; а темный фон Выход получает питание, когда луч блокируется или сигнал на приемнике пропадает (control.com, что означают термины «light-on» и «dark-on»). Проблема возникает, когда люди переводят это на язык механических переключателей с обозначениями “нормально открытый” и “нормально закрытый”. В блоге одного из крупных производителей на вопрос «Является ли режим „свет включен“ тем же, что и NO?» дается ответ: «Короткий ответ — да», после чего проходной режим обозначается как «нормально закрытый», а рассеянный — как «нормально открытый» (Balluff, основы фотоэлектрических датчиков: срабатывание на свет или на темноту), в то время как в собственном руководстве компании Omron типичное диффузное обнаружение присутствия описывается как «свет включен» (Omron, термины, связанные с фотоэлектрическими датчиками). Два авторитетных источника, два разных перевода.

Вот решение. NO/NC определяется на основе состояние покоя, но состояние покоя фотоэлемента зависит от его конструкции. Приемник с проходящим лучом находится в светлом состоянии, когда в луче ничего нет; приемник с рассеянным светом — в тёмном. Так что забудьте о переводе и задайте вместо этого один вопрос: Каким должен быть результат, если объект присутствует? Тогда пусть сама структура подскажет вам, какой режим это обеспечивает.

Выбор по конструкции: откидной стол и направление, исключающее сбой

Прочитайте эту таблицу дважды, потому что именно в ней и кроются ошибки: одно и то же требование “включить при поступлении детали” означает темный фон на паре проходных балок и включено на диффузном датчике. Если логика будет настроена неверно, сигнал “деталь присутствует” превратится в “деталь отсутствует”. Машина выдаст ошибку, начнёт подавать избыточный материал или, что ещё хуже, будет вести себя так, как будто это неисправность в проводке.

Если вы уже приобрели датчик с переключаемым или комплементарным выходом, эту проблему можно устранить на клеммной колодке: переподключите белый провод или перенесите сигнальный провод на комплементарный выход. Покупать ничего нового не нужно. А если вы заменяете старый датчик, понаблюдайте за работой старого датчика в течение одного полного цикла и обратите внимание, включается ли выход при наличии или отсутствии детали. Это наблюдение гораздо точнее любой маркировки.

Подбор входа для ПЛК — и заказ запасной детали, которая сработает с первого раза

Фотореле постоянного тока заказываются в вариантах PNP или NPN, и в большинстве случаев этот параметр фиксируется на заводе. Переключателя для изменения режима в полевых условиях нет, поэтому перед заказом необходимо уточнить, какой тип выхода требуется для вашего входа. Вот как провести проверку на месте, которая займет тридцать секунд:

1. Подключите вход ПЛК, проходящий тестирование, напрямую к +24 В. Если вход включится, это означает, что плата является источником питания: ей требуется PNP датчик.
2. Если это не помогло, подключите вход напряжением 0 В. Если теперь устройство включится, значит, плата является «синком»: ей требуется NPN датчик.

Тогда имейте в виду следующее: датчик NPN, управляющий входом с источником тока, “можно заставить работать” с помощью подтягивающего резистора или промежуточного реле. Реле действительно работают в качестве адаптеров, но это импровизированное решение, которое обходится дорого: дополнительный компонент на каждый канал, более медленное время отклика и необходимость обслуживания контактов. Это временная мера для восстановления работы линии, а не проектное решение. Правильным решением является заказ датчика с нужной полярностью, поэтому ваш заказ должен быть сформулирован точно. При замене фотореле передайте поставщику этот контрольный список. Каждый пункт соответствует параметру, который можно считать со старого устройства:

Если этикетка на старом устройстве стёрлась, просмотрите контрольный список в обратном порядке вместе с поставщиком, который сможет подобрать подходящую модель с учётом конкретных характеристик устройства (способа крепления, диапазона и принципа работы), а не полагаться на догадки по фотографии.

Проводка выглядит исправно, но датчик по-прежнему не работает? Заказ на выездную диагностику

Если только что подключенный фотодатчик работает некорректно, проводите диагностику в указанном порядке. Это сэкономит вам часы бесполезных поисков несуществующих неисправностей:

Все равно не работает после всех трех проверок? Измерьте напряжение на выходном проводе относительно 0 В, прерывая луч: если напряжение не изменяется, проблема в датчике или его источнике питания; если напряжение изменяется, но ПЛК его не фиксирует, проблема находится между выходом и входом. Это различие подскажет, на какой стороне провода искать неисправность.

Что означает спрос на запчасти для дистрибьюторов и поставщиков

Все вышеперечисленное — определение структуры, правило приема заказов, таблица переключения — вот что отличает дистрибьютора, который получает телефонные звонки, от того, кто получает заказы. Ваши клиенты описывают фотоэлементы так, как они их видят: “тот, что с двумя головками”, “тот, что с отражателем”, “одноголовый, который распознает бутылки”. Эти описания однозначно соотносятся с тремя типами конструкций, представленными в данном руководстве. Именно поэтому три вопроса для идентификации одновременно служат сценарием обслуживания клиентов, и именно поэтому поставщик, способный ответить на них за один звонок, завоевывает лояльность клиентов.

Использование единой структуры позволяет оптимизировать управление запасами и формирование предложений. Храните светобарьеры парами, поскольку излучатели и приемники выходят из строя и продаются вместе. По возможности отдавайте предпочтение устройствам с переключаемой или комплементарной логикой: один артикул (SKU) в этом случае покроет потребности как в режиме “свет-включено”, так и в режиме «темнота-включено». Составляйте коммерческое предложение для каждого заказа, используя шестиполевой контрольный список: конструкция, полярность, логика, питание/подключение, дальность действия, условия эксплуатации. В случае фотоэлементов неправильная полярность или перевернутая логика приводят к возврату товара по причине «получено, но не работает», а именно возвраты и уничтожают маржу. В этом нет ничего необычного: это та самая схема подключения, которую вы уже знаете, только переосмысленная в контексте политики управления запасами.

Если вы заменяете фотоэлементы и хотите проверить их технические характеристики перед принятием окончательного решения — будь то конструкция, тип выхода, режим срабатывания («свет» или «темнота») или распиновка — отправьте данные старого устройства в отдел подбора оборудования компании OMCH. Мы сопоставим их с чертежами и техническими паспортами из нашего каталога средств автоматизации, охватывающего более 30 категорий, и проверим образцы на вашем оборудовании, прежде чем вы разместите заказ на партию.

Ссылки

1. Pepperl+Fuchs. “Индуктивные датчики — электрические соединения: цвета проводов и распиновка разъемов в соответствии с EN 60947-5-2”.”
2. Omron Industrial Automation. “Фотоэлектрические датчики — пояснение терминов (Light-ON / Dark-ON)”.”
3. Balluff. “Основы фотоэлектрических датчиков — Light-On или Dark-On”. Июнь 2024 г.
4. RealPars. “Подключение, настройка и устранение неисправностей фотоэлектрических датчиков”.”
5. control.com. “Что означают термины Light-On и Dark-On для фотоэлектрических датчиков?” Январь 2025 г.
6. Датчики-выключатели OMCH — ассортимент фотоэлектрических и бесконтактных датчиков
7. Выбор продукции OMCH — подбор по техническим характеристикам и чертежам
8. Контакты OMCH
9. OMCH — компоненты для промышленной автоматизации