光電開關如何從常開轉常閉？工程師必學的3種安全方案

• 時間：2025-08-22 03:55:39
• 點擊：0

產線上停了半小時的轟鳴，李工盯著控制柜里閃爍的故障燈，眉頭緊鎖。PLC報錯顯示“安全回路異?！?，可所有急停按鈕都完好無損。 他的目光最終落在物料通道盡頭的槽型光電開關上——這個一直使用常開信號輸出的關鍵傳感器，此刻成了最大嫌疑。在緊急更換開關的間隙，一個老工程師遞來一個小型繼電器：“試試這個，把常開信號轉成常閉，安全等級直接拉滿?！?繼電器接入的瞬間，故障燈熄滅，機器重新轟鳴。

在現代自動化產線中，光電開關如同敏銳的神經末梢，其輸出信號類型（常開NO / 常閉NC）直接決定控制邏輯的“語言”。當設備升級、安全系統改造或備件臨時替代時，“常開轉常閉”的需求便頻繁出現在電氣工程師的案頭。理解并安全實現這一轉換，是設備穩定運行的重要前提。

01 為何需要“常開轉常閉”？不止是應急方案

常開（NO）與常閉（NC）定義了光電開關在無檢測物狀態下的默認輸出：

• 常開 (NO): 無遮擋時斷開（開路狀態），遮擋時閉合（導通狀態）。
• 常開 (NC): 無遮擋時閉合（導通狀態），遮擋時斷開（開路狀態）。

實際場景中，轉換需求主要源于：

• 安全設計強制要求：涉及人身或關鍵設備的安全回路（如安全門監控、急停串聯回路），法規通常要求使用常閉（NC）串聯邏輯。傳感器常態下必須閉合導通信號回路；一旦檢測到危險（如門被打開、光幕被遮擋）或傳感器本身斷線/損壞，回路會強制斷開觸發急停。若原設計使用常開（NO）傳感器，必須將其等效轉換為NC邏輯接入回路。
• 控制系統接口兼容性：老舊PLC或特定控制器模塊可能只預留了NC型輸入點用于特定功能（如原點確認、故障復位信號）。當手邊僅有NO型光電開關時，需進行轉換。
• 統一系統邏輯：為提高系統可維護性，工程師傾向于統一所有傳感器信號邏輯。若大部分傳感器為NC型，少數NO型則需要轉換以簡化程序判斷。
• 臨時替代與應急維修：當NC型傳感器損壞且無備件時，可用NO型傳感器+轉換電路臨時替代，迅速恢復生產。

02 核心方法拆解：3種可靠的轉換方案

實現“常開轉常閉”，本質上是將原NO傳感器“無物時開路，有物時導通”的特性，等效轉換為“無物時導通，有物時開路”的NC特性。以下是經工程驗證的安全做法：

方案一：小型繼電器轉換法（最通用可靠） 這是硬件層面實踐價值最高、安全性最佳的通用方案。

• 原理：利用繼電器線圈的通斷控制其觸點狀態切換。
• 接線步驟：

1. 將NO型光電開關的棕色線（+V）接入電源正極。
2. 將光電開關的黑色線（Signal OUT）接入小型繼電器線圈的一端。
3. 將繼電器線圈的另一端接入電源負極（GND）。
4. 關鍵轉換步驟：放棄使用原NO開關的輸出觸點，改用繼電器上的 *常閉（NC）觸點*。
5. 將繼電器NC觸點的一端作為“等效的NC信號輸出”接入PLC或后級控制回路（如接到PLC的DI輸入點）。
6. 將繼電器NC觸點的另一端接入電源正極（或PLC輸入公共端，視PLC類型而定）。

• 工作邏輯：當光電開關前方無遮擋（常態）時，其內部NO觸點閉合，繼電器線圈得電吸合→其*常閉（NC）觸點斷開*→輸出開路（等效NC傳感器常態斷開？不對！目標狀態是常態導通）。重新梳理目標：使輸出端達到“無物時導通（閉合），有物時開路（斷開）”的NC特性。所以邏輯應為：當光電開關前方有遮擋（檢測到物體）時，其NO觸點閉合→繼電器線圈得電吸合→其常閉（NC）觸點斷開→最終輸出斷開。而當光電開關無遮擋（常態）時，NO觸點斷開→繼電器線圈失電→其常閉（NC）觸點保持閉合→最終輸出導通。完美符合NC傳感器邏輯。接線描述第4點應明確：使用繼電器自帶的常閉（NC）觸點作為最終信號輸出端。

• 優勢：實現信號完全隔離，保護敏感PLC輸入；觸點負載能力強；原理清晰易懂；繼電器本身帶物理狀態指示。

• 選型注意：繼電器線圈電壓必須與光電開關輸出能力及系統電源匹配；觸點容量需滿足后級回路要求；推薦使用緊湊型PCB安裝繼電器。

方案二：PLC程序取反法（純軟件，依賴PLC支持） 當信號最終接入PLC且編程不受限時，*最經濟便捷的方式*是利用PLC的布爾邏輯取反功能。

• 實現方法：

1. 將NO型光電開關的信號線（黑線）直接接入PLC的一個空閑數字量輸入點（DI點）。
2. 在PLC編程軟件（如TIA Portal, GX Works）中，找到該DI點對應的輸入映像位（如 I0.0）。
3. 在需要使用該信號的地方，對I0.0進行“取非”或“取反”操作（PLC指令通常為 NOT 或 -|/|- 常閉觸點符號）。
4. 使用這個取反后的狀態（如 NOT I0.0 或 -|/|- I0.0）作為程序中代表該傳感器狀態的有效信號。

• 工作邏輯：當無遮擋時，NO傳感器輸出斷開→PLC輸入點 I0.0 = 0→ 取其反 =1 (代表“無遮擋”狀態有效)。當有遮擋時，NO傳感器閉合→I0.0 =1 → 取反 =0 (代表“檢測到遮擋”)。此處的 =1 和 =0 狀態定義完全模仿了NC傳感器的邏輯：常態（無遮擋）時程序信號有效 (=1)，檢測遮擋時程序信號無效 (=0)。

• 優勢：零硬件成本，修改靈活快捷。

• 重要局限：

• 無法處理斷線故障！ 若傳感器電源斷或信號線斷路，PLC輸入點 I0.0 將一直為 0 (相當于傳感器永遠處于“無遮擋”狀態)。程序取反后 NOT 0 = 1，這被系統誤認為是安全的常態導通信號。在安全回路中，這是致命缺陷！ 安全回路要求任何故障應導向安全狀態（斷路觸發急停），此法做不到。 *