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    センサ接続

    オートメーション・システムは、センサからの入力やフィールド・デバイスへの出力などのディスクリートI/O信号に頼っています。より安全で一般的なディスクリートI/O信号はDC 24Vで、多くのエンド・ユーザーは設置と修理が簡単な、差し込めば配線できるコネクタ付きのデバイスを選択します。

    DC 24Vで動作する一般的な産業オートメーション・センサが非常に多いため、これらの固体素子の主なバリエーションのうち、PNP、NPNの2つを理解することが重要です。

    PNP (ソースロジック) と NPN (シンクロジック)

    ディスクリート・オン/オフ・センサ・アプリケーション向けの固体エレクトロニクスにはトランジスタが搭載されています。トランジスタは、極小のリレーとして動作するように設定された半導体デバイスで、近接スイッチの位置検知部分などの極小信号を増幅し、より大きい信号をオンまたはオフにします。オンまたはオフになった大きい信号は、DI点または表示灯、もしくは定格電流が許容範囲内にあるその他のあらゆるデバイスに送ることができます。

    そのトランジスタで理解すべき2種類がPNPとNPNです。「P」と「N」は、半導体材料の配置を指し、PNPはソースロジックNPNはシンクロジックです。

    PNPとNPNの切り替え

    固体素子は一般的に、リードまたは以下の接続を備えた3線式デバイスとして設計されています。

    • DC +24V
    • DC 0V
    • 切り替えまたはセンサ信号

    DC +24VおよびDC 0Vの線がデバイスに電力を供給し、PNP、NPNどちらの方式にするかによって、センサがスイッチ・リードをどう操作するか決まります。

    3線式センサの多くは、標準のM12コネクタとコードセットを使用しており、中でもコネクタ付きM12コードセットは、PNPセンサとNPNセンサのいずれともよく使用されます。

    この配線時に注意するべき点がリーク電流です。リーク電流は、スイッチがオフの状態でもスイッチ・リードで漏れる可能性がある電流の量です。これは通常、DCデバイスよりACデバイスで問題になりますが、入力電流の切り替えしきい値が低い場合、リーク電流が異常に高いフィールド・デバイスにより、DIモジュールが誤ってオンになる可能性があります。十分な注意が必要です。

    PNPとNPNの比較

    PLCディスクリート入力(DI)モジュールはシンクまたはソースとして利用でき、一部のPLCはどちらにも設定できます。PLCのDIの種類は、以下のとおりフィールド・デバイスの種類と相補的(逆)である必要があります。

    • シンクPLC DIはPNPフィールド・センサ・デバイスに適しており、センサのスイッチ・リードからのDIチャネルで論理的な真状態を示すDC +24Vを探します。
    • ソースPLC DIはNPNフィールド・センサ・デバイスに適しており、センサのスイッチ・リードからのDIチャネルで論理的な真状態を示すDC 0Vを探します。

    PNPセンサは真の場合DC +24Vをスイッチ・リードに接続するのに対し、NPNセンサは真の場合DC 0Vをスイッチ・リードに接続します。PNPケーブルが破損している場合は、信号が接地に短絡しセンサを破損させる可能性があります。

    NPNを使用する主な利点として、NPNケーブルが破損している場合、信号が接地に短絡し偽の真信号を発生させる場合はありますが、回路は破損しないというメリットがあります。

    逆にPNPを使用する主な利点は、作成されるロジックです。DC 0V=オン=真よりもDC +24V=オン=真のほうが、プログラマーと技術者にとって使いやすくトラブルシューティングも容易です。

    ※「シンク」と「ソース」は意味を入れ替えて使用される場合があるので、PLC DIモジュールについて慎重に評価し、配線図を確認することが重要です。

    選択時の注意点

    注意事項として、デバイスの品番をしっかり確認することが挙げられます。たった1つの文字や数字でPNPとNPNの違いが決まることがあるだけでなく、両方の機能が組み込まれているデバイスもあるため、慎重な接続と設定が必要です。