Trong hệ thống tự động hóa, cảm biến công nghiệp được sử dụng để phát hiện vật thể, xác định vị trí, đếm sản phẩm hoặc giám sát trạng thái thiết bị. Tuy nhiên, để tín hiệu từ cảm biến được truyền chính xác đến PLC, relay hoặc bộ điều khiển, người dùng cần hiểu rõ kiểu đầu ra của cảm biến và cách đấu nối phù hợp.
I. Phân biệt đầu ra cảm biến NPN và PNP
1.Đầu ra NPN là gì?
Cảm biến NPN hoạt động theo nguyên lý kéo tín hiệu về mức 0V khi đầu ra được kích hoạt. Loại đầu ra này thường được gọi là kiểu sinking.
Khi cảm biến phát hiện vật và đầu ra chuyển sang trạng thái hoạt động, dòng điện sẽ đi từ tải hoặc ngõ vào PLC qua cảm biến về cực âm của nguồn.
Cảm biến NPN thường được sử dụng trong các hệ thống có PLC hoặc thiết bị điều khiển hỗ trợ ngõ vào phù hợp với kiểu tín hiệu này.
2.Đầu ra PNP là gì?
Cảm biến PNP sẽ cấp điện áp dương vào dây tín hiệu khi đầu ra được kích hoạt. Loại đầu ra này thường được gọi là kiểu sourcing.
Khi cảm biến phát hiện vật, đầu ra sẽ cấp mức điện áp dương đến ngõ vào PLC hoặc tải. Đây là loại đầu ra được sử dụng khá phổ biến trong nhiều hệ thống tự động hóa.
3. So sánh NPN và PNP
| Đặc điểm | Đầu ra NPN | Đầu ra PNP |
|---|---|---|
| Kiểu hoạt động | Sinking | Sourcing |
| Trạng thái đầu ra khi kích hoạt | Dây tín hiệu gần mức 0V | Dây tín hiệu gần mức +V |
| Yêu cầu khi kết nối PLC | Chân COM PLC nối V+ | Chân COM PLC nối với V- |
| Yêu cầu khi kết nối Relay | Chân chung Relay V+ | Chân chung Relay V- |
Khi lựa chọn cảm biến công nghiệp, không nên chỉ dựa vào việc NPN hay PNP phổ biến hơn. Cần kiểm tra kiểu ngõ vào và cách đấu chân COM của PLC để chọn đúng loại.
II. Phân biệt trạng thái NO và NC
1.NO – Normally Open
NO (Normally Open) là trạng thái đầu ra thường mở. Khi cảm biến chưa phát hiện vật, đầu ra chưa kích hoạt.
Với cảm biến NO, khi chưa phát hiện vật, đầu ra ở trạng thái không tác động. Khi cảm biến phát hiện vật, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái đóng/dẫn tín hiệu.
Ví dụ, cảm biến quang dùng để đếm sản phẩm có thể được cấu hình NO để gửi tín hiệu đến PLC khi sản phẩm đi qua vùng phát hiện.
2.NC – Normally Closed
NC (Normally Closed) nghĩa là thường đóng. Khi chưa phát hiện vật, cảm biến đang xuất tín hiệu.
Khi cảm biến phát hiện vật, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái hở/ngắt tín hiệu.
Cấu hình NC thường được sử dụng khi hệ thống cần giám sát trạng thái liên tục hoặc yêu cầu phát hiện tình trạng mất tín hiệu.
3. So sánh NO và NC
| Trạng thái | Khi chưa phát hiện vật | Khi phát hiện vật |
|---|---|---|
| NO | Hở, chưa kích hoạt | Đóng, kích hoạt |
| NC | Đóng, đang kích hoạt | Hở, ngắt kích hoạt |
Cần lưu ý rằng trạng thái NO và NC có thể phụ thuộc vào loại cảm biến và chế độ Light ON/Dark ON đối với một số cảm biến quang điện.
III. Cách xác định dây và đấu nối
Trước khi đấu nối cảm biến với PLC hoặc thiết bị điều khiển, cần xác định đúng chức năng của từng dây và kiểm tra loại đầu ra của cảm biến. Với cảm biến DC 3 dây, màu dây thường được quy ước như sau:
| Màu dây | Chức năng |
|---|---|
| Dây nâu | Nguồn dương (+V) |
| Dây xanh | Nguồn âm hoặc 0 V |
| Dây đen | Dây tín hiệu đầu ra |
Trong đó, dây nâu và dây xanh dùng để cấp nguồn cho cảm biến. Dây đen là dây truyền tín hiệu từ cảm biến đến ngõ vào PLC hoặc thiết bị điều khiển. Khi cảm biến phát hiện vật, trạng thái điện áp trên dây tín hiệu sẽ thay đổi tùy theo cảm biến sử dụng đầu ra NPN hoặc PNP.
Đấu nối cảm biến NPN
Đối với cảm biến NPN, chân COM của nhóm ngõ vào PLC thường được kết nối với nguồn dương (+24 V). Dây tín hiệu đầu ra của cảm biến được nối với chân input tương ứng trên PLC.
Khi điều khiển relay, một đầu cuộn dây relay được nối với nguồn dương V+, đầu còn lại được nối với dây tín hiệu của cảm biến NPN.
Đấu nối cảm biến PNP
Đối với cảm biến PNP, chân COM của nhóm ngõ vào PLC thường được kết nối với 0V. Dây tín hiệu đầu ra của cảm biến được nối với chân input tương ứng trên PLC.
Khi điều khiển relay, một đầu cuộn dây relay được nối với nguồn âm 0V , đầu còn lại được nối với dây tín hiệu của cảm biến PNP.
IV. Những lưu ý khi lựa chọn và đấu nối cảm biến
Trước khi lựa chọn cảm biến công nghiệp kết nối với PLC hoặc relay, cần kiểm tra kỹ các thông số kỹ thuật để đảm bảo thiết bị hoạt động đúng và ổn định. Một số yếu tố quan trọng cần lưu ý gồm:
- Xác định đúng loại đầu ra NPN hoặc PNP và kiểm tra khả năng tương thích với ngõ vào PLC.
- Kiểm tra trạng thái đầu ra NO hoặc NC để phù hợp với yêu cầu điều khiển.
- Đối chiếu điện áp nguồn của cảm biến, thường là 12–24 VDC hoặc 10–30 VDC tùy từng model.
- Kiểm tra sơ đồ đấu dây trên thân cảm biến hoặc trong datasheet, không nên chỉ dựa vào màu dây.
- Khi sử dụng relay, cần kiểm tra dòng tiêu thụ của cuộn relay có nằm trong giới hạn tải cho phép của đầu ra cảm biến hay không.
- Nên ngắt nguồn trước khi thực hiện đấu nối hoặc thay đổi dây dẫn.