Was ist der Unterschied zwischen einer Zweidrahtschnittstelle und einer PNP/NPN-Schnittstelle?
Zwei-Draht-Schnittstelle
Die Zweidrahtschnittstelle ist ein Schnittstellentyp, der in der Automatisierungs- und Steuerungstechnik zum Anschluss von Sensoren und Aktoren verwendet wird.
Bei einer Zweidrahtschnittstelle wird der Sensor oder Aktor zwischen zwei Drähten angeschlossen: dem positiven Stromversorgungsdraht (+) und dem negativen Signalrückführungsdraht (-). Die Stromversorgungsleitung dient zur Stromversorgung des Geräts, während die Signalrückleitung zur Rückübertragung des Signals an das Steuersystem verwendet wird.
Wenn der Sensor oder Aktor in einer Zweidrahtschnittstelle aktiviert wird, unterbricht bzw. verbindet er die Verbindung zwischen den beiden Drähten und erzeugt ein Signal.
Die Zweidrahtschnittstelle wird üblicherweise für einfache Sensoren und Schalter verwendet, die nur einen einfachen binären Ausgang benötigen. Diese Art von Schnittstelle ist relativ einfach zu implementieren und wird in verschiedenen Anwendungen wie der Anwesenheitserkennung eingesetzt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Zweidrahtschnittstelle nicht die Möglichkeit bietet, zusätzliche Informationen zu übertragen oder mit dem Steuersystem zu kommunizieren. Wenn mehr Informationen übertragen werden sollen, z. B. ein analoges Signal, ist eine andere Art von Schnittstelle erforderlich.
Die Zweidrahtschnittstelle kann gepolt/nicht gepolt mit der Schaltfunktion normal offen/normal geschlossen sein.
Beispiel für eine nicht polarisierte, normal offene Zweidrahtschnittstelle:
Beispiel für eine polarisierte Zweidrahtschnittstelle mit normal geschlossener Schaltfunktion:
PNP/NPN-Schnittstelle
Die meisten industriellen Näherungssensoren (induktiv, kapazitiv, Ultraschall, photoelektrisch) sind auf Halbleiterbasis aufgebaut.
Elektronische Halbleiterkomponenten, wie Transistoren, werden verwendet, um den Sensorausgang zu schalten, wenn ein Objekt erkannt wird.
Es gibt zwei spezifische Arten von Dreileitersensoren: PNP und NPN. Der Unterschied liegt in der internen Schaltung und in der Art der verwendeten Transistoren.
Bei der PNP-Schnittstelle liefert der Ausgangspin des Sensors, wenn er aktiviert ist (wenn er das Vorhandensein eines Objekts erkennt), eine Spannung nahe der Versorgungsspannung (in der Regel etwa 24 V DC in industriellen Anwendungen). Wenn der Sensor nicht aktiviert ist, liegt am Ausgangsstift eine niedrige oder keine Spannung an.
PNP-Geräte haben in der Regel drei Anschlüsse: Stromversorgung (+), Masse (-) und Ausgang. Der Ausgang ist mit der Last verbunden, die wiederum mit Masse verbunden ist. Das bedeutet, dass die Last aktiviert wird, wenn am Ausgang eine Spannung anliegt.
Beispiel für eine normal geöffnete PNP-Schnittstelle:
Ein NPN-Sensor funktioniert so, dass er, wenn er ein Zielobjekt oder einen Zielzustand erkennt, den Stromkreis zwischen dem Ausgang des Sensors und Masse schließt. Das bedeutet, dass der Ausgang des Sensors mit der Masse (negative Spannung der Quelle) verbunden ist.
Wenn der Sensor aktiviert wird (wenn er ein Objekt erkennt), wird der Ausgang des Sensors mit der Masse verbunden, was zu einem Abfall der Ausgangsspannung auf einen niedrigen Wert oder 0 V führt.
Beispiel für eine normal geschlossene NPN-Schnittstelle:
Im Wesentlichen verbindet ein PNP-Sensor die Last mit der Stromversorgung, während ein NPN-Sensor die Last mit der Masse verbindet.
Hinweis: Beim Anschluss an eine SPS ist zu beachten, dass der Sensor den Ausgangstyp haben muss, den die SPS erwartet. Die Eingangsstufe der SPS erkennt normalerweise den Zustand des Sensors (ein oder aus). Sie erwartet jedoch entweder einen PNP- oder einen NPN-Sensor.
Übergang von einer Zweidrahtschnittstelle zu PNP/NPN
Bei der Umstellung von einer Zweidrahtschnittstelle auf eine PNP/NPN-Schnittstelle ist es wichtig, die Kompatibilität des Geräts mit der neuen Schnittstelle zu prüfen. Einige Sensoren und Aktoren sind möglicherweise nur zweidrahtig und können nicht einfach auf eine PNP/NPN-Schnittstelle umgestellt werden.
Wenn das Gerät mit einer PNP/NPN-Schnittstelle kompatibel ist, müssen die Anforderungen an die Spannungsversorgung ermittelt werden. Es muss die positive (+) Stromversorgungsleitung an die Stromquelle und die negative (-) Signalleitung an das Gerät angeschlossen werden. Hierbei muss sichergestellt sein, dass sie richtig angeschlossen und isoliert sind.
Bei der Umstellung auf eine NPN-Schnittstelle ist es wichtig, die Masse (GND) mit dem Gerät zu verbinden. Die Masse dient als Bezugspunkt für Signale in einer NPN-Schnittstelle.
Hierzu muss die Geräteeinstellungen überprüft werden. Einige Geräte haben die Möglichkeit, über einen Schalter oder eine Konfigurationsschnittstelle zwischen verschiedenen Schnittstellen umzuschalten. Es muss geprüft werden, dass das Gerät richtig für die PNP/NPN-Schnittstelle konfiguriert ist.
Nachdem die Änderungen vorgenommen wurden, muss das Gerät getestet und überprüft werden, ob es mit der neuen Schnittstelle korrekt funktioniert. Es muss daran gedacht werden, dass zusätzliche Änderungen am System erforderlich sein können, wie z. B. die Änderung der Ein-/Ausgänge des Steuersystems oder die Anpassung des Programms.