安全光柵的輸出方式有幾種？從選型到應(yīng)用的全解析

在自動化產(chǎn)線調(diào)試中，曾出現(xiàn)安全光柵與 PLC 無法通信的情況，根源在于輸出方式選擇不當(dāng) —— 光柵的 NPN 輸出與 PLC 的 PNP 輸入不兼容。作為連接安全光柵與外部設(shè)備的關(guān)鍵，輸出方式直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。市面上常見的輸出方式有哪些？如何根據(jù)場景合理選擇？本文結(jié)合工程經(jīng)驗，解析 3 大主流輸出方式的特點(diǎn)及選型邏輯，助您避開連接誤區(qū)。

一、輸出方式：安全光柵的 “溝通橋梁”

安全光柵的輸出方式，是將遮擋信號轉(zhuǎn)化為設(shè)備可識別電信號的形式。它如同 “翻譯官”，通過不同 “語言”（信號形式）與 PLC、繼電器等設(shè)備溝通，確保 “安全 / 危險” 狀態(tài)準(zhǔn)確傳遞，實現(xiàn)設(shè)備急停、報警等聯(lián)動功能，同時適配日系 / 歐系等不同品牌設(shè)備的輸入要求。

二、3 大主流輸出方式深度解析

1.繼電器輸出：簡單可靠的 “萬能適配者”

繼電器輸出通過機(jī)械觸點(diǎn)通斷傳遞信號，遮擋時常閉觸點(diǎn)斷開、常開觸點(diǎn)閉合。作為無源開關(guān)量信號，需外接 24V 電源，最大負(fù)載電流 2A，可直接驅(qū)動小型繼電器、指示燈。

核心優(yōu)勢與場景

· 兼容性強(qiáng)：適配老舊繼電器控制電路，如早期沖床改造無需更換 PLC，直接接入原控制箱，節(jié)省 40% 改造成本；

· 抗干擾性：強(qiáng)電環(huán)境（如電焊機(jī)旁）中，觸點(diǎn)能阻斷電磁干擾，保證信號穩(wěn)定；

· 多設(shè)備驅(qū)動：支持 3-5 個負(fù)載并聯(lián)，適合同一信號驅(qū)動多個報警器。

不足與注意

響應(yīng)速度 5-10ms，不適合高速設(shè)備；觸點(diǎn)壽命約 10 萬次，高頻動作場景需定期更換，接線時注意區(qū)分常開 / 常閉默認(rèn)狀態(tài)（通常為常閉）。

實戰(zhàn)案例

某五金廠改造 10 年老舊沖床，選用繼電器輸出光柵，直接接入原控制箱，3 小時完成改造，成本遠(yuǎn)低于總線方案。

2.晶體管輸出：精準(zhǔn)高效的 “數(shù)字信號手”

晶體管輸出分 NPN/PNP 兩種：NPN 型低電平（0V）有效，適配三菱、歐姆龍等日系 PLC；PNP 型高電平（24V）有效，適配西門子、施耐德等歐系 PLC。

技術(shù)特點(diǎn)

· 高速響應(yīng)：有源電平信號響應(yīng)＜1ms，適合滑塊速度＞2m/s 的高速沖床，0.1 秒內(nèi)響應(yīng)手指入侵；

· 精準(zhǔn)定位：可輸出單光束遮擋信號，通過 LED 燈定位故障光束，便于精密場景故障排查；

· 靈活組網(wǎng)：支持多組光柵串聯(lián)，適用于長距離傳送帶分段防護(hù)。

選型要點(diǎn)

接線前務(wù)必確認(rèn) PLC 輸入類型（查看手冊），接反會導(dǎo)致信號異常；長距離傳輸（＞20 米）需用屏蔽雙絞線，避免 PNP 信號衰減至 22V 以下誤判。

3.總線輸出：智能工廠的 “數(shù)字橋梁”

總線輸出支持 Modbus RTU、Profinet、EtherCAT 等協(xié)議，滿足智能化需求：

· Modbus RTU：性價比高，支持 32 臺設(shè)備組網(wǎng)，適合中小型產(chǎn)線；

· Profinet：傳輸速率 100Mbps，實時監(jiān)控光柵狀態(tài)（如鏡頭積灰預(yù)警）；

· EtherCAT：響應(yīng)＜100μs，適用于機(jī)器人協(xié)作場景的高精度同步控制。

核心優(yōu)勢

· 數(shù)據(jù)豐富：除通斷信號外，可傳輸遮擋位置、故障代碼等 50 + 參數(shù)，助力智能工廠隱患預(yù)警；

· 極簡接線：一根網(wǎng)線替代多根信號線，減少 70% 接線工作量，解決多品牌設(shè)備兼容問題；

· 智能聯(lián)動：對接 MES 系統(tǒng)，實現(xiàn) “遮擋統(tǒng)計 - 效率分析 - 隱患預(yù)警” 閉環(huán)，提升產(chǎn)線智能化水平。

三、選型決策：場景、設(shè)備、預(yù)算三重考量

選型三原則

1.按設(shè)備類型：老舊繼電器設(shè)備選繼電器輸出；日系 PLC 用 NPN、歐系 PLC 用 PNP；智能工廠 / 機(jī)器人產(chǎn)線選總線輸出。

2.按響應(yīng)速度：低速設(shè)備（＜0.5m/s）用繼電器；高速設(shè)備（＞1m/s）選晶體管或總線，確保 1ms 內(nèi)響應(yīng)。

3.按預(yù)算功能：預(yù)算有限選繼電器（基礎(chǔ)防護(hù)）；中等精度選晶體管（區(qū)域屏蔽）；追求智能選總線（數(shù)據(jù)追溯）。

四、接線避坑：3 個高頻錯誤與解決方案

1.NPN/PNP 接反致無信號

表現(xiàn)：遮擋時報警燈亮但 PLC 無輸入；

解決：調(diào)換信號線（NPN 用黑 + 藍(lán)線，PNP 用棕 + 藍(lán)線），萬用表測電壓（遮擋時 NPN 0V、PNP 24V）。

2.繼電器負(fù)載過大燒觸點(diǎn)

預(yù)防：驅(qū)動＞2A 負(fù)載時，先通過 24V 中間繼電器過渡，再控制大功率設(shè)備（如 220V 報警燈）。

3.總線未接終端電阻致通信中斷

操作：Modbus RTU 總線首尾設(shè)備接入 120Ω 終端電阻，開啟 “終端模式”，避免信號反射掉線。

五、結(jié)語：適配場景，選對輸出方式

安全光柵輸出方式的選擇沒有 “最優(yōu)”，只有 “最適配”：繼電器輸出適合老舊設(shè)備穩(wěn)定過渡，晶體管輸出滿足高速產(chǎn)線精準(zhǔn)控制，總線輸出助力智能工廠數(shù)字升級。某醫(yī)療器械廠數(shù)據(jù)顯示，合理選型后系統(tǒng)故障率下降 60%，調(diào)試時間縮短 40%。

安協(xié)安全光柵提供全系列輸出方案，繼電器型支持 AC/DC 雙電源，晶體管型標(biāo)配 NPN/PNP 雙輸出（撥碼切換），總線型兼容 90% 以上工業(yè)協(xié)議，已應(yīng)用于多家知名企業(yè)智能產(chǎn)線。立即訪問官網(wǎng)（www.gzhwq.com）下載選型手冊，或聯(lián)系技術(shù)團(tuán)隊獲取免費(fèi)接線指導(dǎo)，讓信號連接為安全生產(chǎn)賦能。