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①电感式接近开关

巴感式接近开关内置有一高频振荡器，高频振荡器在工作时会产生一个高频磁场，当被测物体接近开关时，其表面会受高频磁场的影响而产生一个涡电流;这个涡电流又会引发出反向的感应磁场，高频振荡器受到这个反向感应磁场的影响会逐渐减弱并停止振荡。接近开关的内部电路通过检测高频振荡器振荡信号的有无来控制内部电子开关的导通和截止，输出ON/OFF信号。

这类接近开关检测的物体必须具备产生感应涡电流的能力。由于检测距离也与感应涡电流的能力强弱成正比，因此，电感式接近开关多数用来检测金属材料物体，特别是对铁镍型材质较灵敏，检测距离也较长，而对于铝、黄铜和不锈钢之类材质，其检测灵敏度就较低。

电感式接近开关有屏蔽式和非屏蔽式之分，屏蔽式其磁通集中在接近开关的前部，检测线圈侧面用金属覆盖，安装时全部埋入金属中。而非屏蔽式磁通广泛发生在接近开关的前部，易受周围金属的影响，选择安装场所时要多加注意。

接近开关按其外形分有圆形、方形、沟形、穿孔形等多种，较常用的为圆形和方形，其中以圆形为多。接近开关按其供电方式分有直流和交流两种，按输出形式又可分为二线制、三线制、四线制等。

②电容式接近开关

电容式接近开关的工作原理是：根据检测物体的有无，接近开关的检测面(正电极)与大地之间静电电容会发生变化。该电容串接在开关的振荡回路中，电源接通后振荡器不工作。当电容增加时，会引起振荡器发生振荡。检测振荡的有无边便可检测物体是否存在，振荡信号经过电路的处理控制电子开关的导通和截止，向外输出ON/OFF信号。

电容式接近开关能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得较大的动作距离，通常用来检测非金属材料和检测各种导电或不导电的液体或固体，如木材、纸张、塑料、油、玻璃和水等。对非金属物体动作距离取决于材料的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。

③霍尔式接近开关

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象称为霍尔效应。

霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关称为霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。能在各类恶劣环境下可靠地工作。若体为金属，当检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的霍尔式接近开关。

④接近开关应用

检验距离。检测电梯、升降设备的停止、启动、通过位置检测车辆的位置，防止两车相撞检测工作机械的设定位置，以及移动机器或部件的极限位置;回转体的停止位置，阀门的开或关位置。

尺寸控制。金属板冲剪的尺寸控制装置;自动选择、鉴别金属件长度;检测自动装卸时堆物高度检测物品的长、宽、高和体积。

● 检测物体的存在。生产包装线上有无产品包装箱;有无产品零件。

● 转速与速度控制。控制传送带的速度，控制旋转机械的转速，与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。

计数及控制。检测生产线**过的产品数高速旋转轴或盘的转数计量;零部件计数。

检测异常。检测瓶盖有无;产品合格与不合格判断;包装盒内的金属制品缺乏与;否区分金属与非金属零件;产品有无标牌检测;起重机危险区报警;安全扶梯自动启停。

计量控制。产品或零件的自动计量;检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量;检测浮标控制面高度、流量;检测不锈钢桶中的铁浮标;仪表量程上限或下限的控制;流量控制;水平面控制。

● 光电开关

光电开关又称为无接触检测和控制开关。它利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用，对物体的位置、形状、标志、符号等进行检测。

光电开关是一种新兴的控制开关。在光电开关中较重要的是光电器件，是把光照强弱的变化转换为电信号的传感元件。光电器件主要有发光二极管、光敏电阻、光电晶体管、光电耦合器等，它们构成了光电开关的传感系统。

光电开关按检测方式可分为对射式、反射式和镜面反射式三种类型。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。

对射式由和组成，结构上两者是相互分离的，如图1.3-10所示。在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50m。

图1.3-10 对射式光电开关图示

特征：辨别不透明的反光物体;有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次;不易受干扰，可以可靠地使用在野外或者有灰尘的环境中;装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。

漫反射式是把和做成一体，发射的光直接照射到被检测物体上，检测物体产生漫反射，根据反射的情况使开关状态发生变化，如图1.3-11所示。这是类似于人的眼睛的一种检测器，与对射式相比作用距离较短，但仅需配单线即可，是常用的光电开关。

图1.3-11漫反射式光电开关图示

特征：有效作用距离由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定;较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常可以达到粗定位;采用背景抑制功能调节测量距离对目标上的灰尘敏感，对目标变化了的反射性能敏感。

镜面反射式也是把和做成一体的光电开关。它与漫反射式不同的是，多了一块多棱反射镜，当被测物体在光电与反射镜之间通过时，光路被遮断，使开关状态发生变化，如图1.3-12所示。这种检测形式作用距离比对射式短，长于漫反射式，只需要配单线即可。其调整也比对射式方便。它的缺点是如果被测物体表面平整且有光泽，则容易产生误动作。

图1.3-12 镜面反射式光电开关图示

特征辨别不透明的物体;借助反射镜部件，形成高的有效距离范围;不易受干扰，可以可靠地使用在野外或者有灰尘的环境中。

槽式光电开关是一种把和做成一体的对射式光电开关，通常是标准的 U 字结构，其和分别位于U形槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U 形槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号，如图1.3-13所示。槽式光电开关可以比较地高速变化，分辨透明与半透明物体。

图1.3-13 槽式光电开关图示

如果被检测物体是一个圆周上有许多小孔的测速码盘，则测速码盘旋转时，槽式光电开关能够输出一个高速脉冲串。

光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测，如图1.3-14所示。通常光纤传感器也分为对射式和漫反射式。

图1.3-14 光纤式光电开关图示

光由开关能非培触 无损伤地检测各种固体、液体、透明体、烟雾等。它具有体积小、功能多、寿命长、功耗低、精度高、响应速度、距离远和抗光、电、磁干扰性能好等优点。它广泛应用于各种生产设备中，用于物体检测、液位检测、行程控制、产品计数、速度监测、尺寸控制、宽度鉴别、色斑与标记识别、自动门、人体接近开关和防盗警戒等，成为自动控制系统和生产线中不可缺少的重要元件。

3)数据量元器件

数据量指从输入端口输入一组二进制开关量整体，也就是说从输入端口输入的是一个 N 位二进制数。常用的数据量输入设备有拨码开关、数字开关和编码器等，如图1.3-15所示。数据量元器件也叫脉冲信号元器件。

图1.3-15 拨码开关、数字开关和**式编码器图示

拨码开关是一组独立的开关。把它们与输入端口顺序连接时，可以组成一组N位二进制数(N为开关的个数)，PLC可以通过指令将该N位二进制读入到内存中，二进制数的值由开关的通断状态组合确定。这是PLC早期人机对话的方式。

数字开关是一个4位拨码开关组合，占用4个输入端口。拨动其显示十进制数(0~9)，把一个用8421 BCD编码的状态组合送入PLC。人机对话比拨码开关方便很多。

编码器是把一个高速脉冲串或一组高速脉冲串通过输入端口送入PLC，用来表示定位控制中物体位置值。

拨码开关和数字开关为无源数据量元器件，而编码器为有源数据量元器件。

为了防止输入触点的振动和干扰噪音影响，通常会在PLC的数字量输入端口设置RC滤波器或数字滤波器。但是，这种滤波方式是需要一定时间的，而对一些无触点的电子开关来说，它们没有抖动和干扰噪音，可以高速输入，输入滤波时间的延迟影响了这些开关信号的高速输入。为此，许多PLC都针对特定的数字量输入端口设置了滤波时间调整功能，使这些*的输入端口允许输入高速脉冲信号。

2. 输出端口连接元器件

PLC 输出端口有三种输出方式继电器输出、晶体管输出和可控硅输出。三种输出方式连接的端口设备(又称负载)会略有不同。

1)开关量输出负载

PLC的输出端口仅仅是一个控制开关(继电器输出为有触点开关，晶体管输出和可控硅输出为无触点开关)。当控制外接负载时，负载的电源也必须由外部提供。根据负载使用电源的性质，负载可分为直流负载和交流负载。继电器输出可以直接接直流负载，也可以接交流负载，晶体管输出只能接直流负载，可控硅输出只能接交流负载。

根据负载特性，开关量端口的负载有阻性负载和感性负载两大类。阻性负载有指示灯、电阻丝等，感性负载有各种电磁继电器、接触器、各种控制电磁阀、电磁铁(图 1.3-16)、交流报警器等。为保护输出开关触点和电子开关，在直接直流感性负载时，应加接续流二极管在连接交流感性负载时，应加接阻容浪涌吸收器。

图1.3-16 电磁阀、电磁铁图示

2)数据量输出元器件

把连续编号的一组输出开关量作为一个整体输出就是一个二进制数据量输出。这种输出常用来控制如七段数码显示管(图 1.3-17)或打印机等类似的元器件。数字量输出必须用晶体管输出型PLC。

图1.3-17 七段数码显示器图示

3)脉冲信号输出设备

PLC*了2～4个输出口为高速脉冲输出口。具有高速脉冲输出口的PLC必须是晶体管型 PLC。这个高速脉冲输出口主要用来与伺服驱动器或步进驱动机(图1.3-18)相连接，通过发送高速脉冲驱动伺服电机或步进电机作定位控制运行。

图1.3-18 伺服驱动器、步进驱动器图示

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