[PLC] PLC 센서 결선방법: NPN, PNP, SOURCING, SINK

Sensor Connections: PNP versus NPN and Sourcing versus Sinking

산업자동화에는 24V용 센서가 주로 사용되며, NPN, PNP 두가지 타입이 있습니다. 두가지 타입의 센서는 PLC의 DI(Discrete Input) 모듈의 두가지 타입인 소스방식과 싱크방식에 맞춰서 사용해야 합니다. 


Transistor Effects

ON-OFF 형태의 신호를 다루는 전자장치(예를 들어, 입력센서)는 트랜지스터를 내장하고 있습니다. 트랜지스터는 반도체 재질의 소형 릴레이이며, 전류를 흐르거나 차단하는 스위치와 같은 역할을 합니다. 트랜지스터는 약한 신호를 감지후 신호를 증폭하는 역할도 하게 됩니다. 증폭된 신호는 PLC의 입력모듈 또는 기타 장치들로 전달될 수 있습니다. 트랜지스터는 NPN(sourcing), PNP(sinking) 두가지 타입이 있습니다.


"P", "N"은 반도체 물질의 종류를 의미하며, "PNP", "NPN"은 이 물질들의 배열순서를 의미합니다. 트랜지스터는 base, collector, emitter로 구성된 3개의 핀을 가지고 있습니다. 


PNP versus NPN Switching

산업용 3선식 센서는 대부분 아래와 같은 선으로 구성되어 있습니다.

* +24 Vdc

* 0 Vdc

* 신호선


+24 Vdc, 0 Vdc 선은 센서의 구동에 필요한 전원공급용이며, NPN, PNP타입은 신호선이 어떻게 구동될 것인지 결정하게 됩니다.

PNP 타입의 센서는 emitter에 +24 Vdc가 인가되고, collector에 sinking 타입 PLC 모듈과 연결됩니다. 센서가 특정한 물체를 감지하면 base에 전류를 흐르게 하여 emitter-collector간 전류가 흐르게 됩니다. 즉, 신호선쪽으로 +24 Vdc가 인가되고, PLC의 sink 타입 입력모듈 단자를 통해 포토커플러(빛을 이용하여 전류를 흐르게 하는 스위치. 입력모듈이 입력을 확인하는 용도로 사용)를 거친후 0 Vdc로 이어지게 됩니다.

NPN 타입의 센서는 emitter에 0 Vdc가 인가되고, collector에 source 타입 PLC 모듈과 연결됩니다. 센서가 특정한 물체를 감지하면 base에 전류가 흐르게 하여 collector-emitter간 전류가 흐르게 됩니다. 즉, 신호선쪽으로 0 Vdc가 인가되고, PLC의 source 타입 입력모듈 단자를 통해 포토커플러를 거친후 +24 Vdc로 이어지게 됩니다.


Three-Wire Devices and Leakage Current

3선식 센서는 트랜지스터 특성상 누설전류가 발생합니다. 센서가 신호선 스위치를 OFF하고 있음에도 신호선을 통하여 미세하게 전류가 흐르는 현상입니다. 비정상적으로 높은 누설전류는 의도치 않게 PLC의 입력모듈내 포토커플러를 동작시켜 마치 센서가 무언가를 감지한 것처럼 인식하게 만들수 있습니다.


Sourcing versus Sinking Circuits

sinking(싱크방식) 입력모듈은 PNP 센서와 사용되며, 입력모듈은 센서 감지시 신호선에 +24 Vdc가 인가되길 기다리고 있습니다.


sourcing(소스방식) 입력모듈은 NPN 센서와 사용되며, 입력모듈은 센서 감지시 신호선에 0 Vdc가 인가되길 기다리고 있습니다.


PLC 기종의 따라 sinking/sourcing를 반대로 표기하는 경우도 있으니, 입력모듈의 결선도는 꼭 확인해 보는 것이 좋습니다.


Benefits of PNP versus NPN

PNP 타입의 센서는 케이블 손상시 신호선과 0 Vdc선이 단락될 경우가 있을 수 있습니다. 그 결과로 센서가 손상될 것입니다.


NPN 타입의 센서는 케이블 손상시 신호선과 0 Vdc이 단락될 경우가 있을 수 있습니다. 그 결과로 입력모듈에 계속 신호가 들어오는 형태가 되지만 센서가 손상되지는 않습니다.


끝.

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