详解传感器与PLC输入类型匹配逻辑，含西门子S7-1200、三菱FX3U实操案例
在工业自动化项目中，PLC输入模块选型的核心是匹配传感器类型——PNP或NPN传感器需对应PLC的源型（Sourcing）或漏型（Sinking）输入，否则会导致信号无法识别、设备损坏等问题。
本文将系统梳理PNP/NPN传感器与源型/漏型输入的核心逻辑，包括电流方向、公共端连接、地区应用偏好，并通过西门子S7-1200（欧系）、三菱FX3U（日系）两个实操案例，帮助工程师快速完成选型与接线。
PNP和NPN是基于晶体管结构的传感器输出类型，命名源于内部半导体结构（PNP三极管/NPN三极管），核心区别在于信号输出时的电流方向和电平状态：
PNP传感器：输出高电平（+24V），电流从传感器信号端流出，经负载流向0V形成回路
NPN传感器：输出低电平（0V/GND），电流从+24V经负载流入传感器信号端，形成回路
三线制传感器线缆颜色规范（通用标准）：
棕色线：接+24V电源正极
蓝色线：接0V电源负极（GND）
黑色线：传感器信号输出端（接PLC输入端子）
源型（Sourcing）和漏型（Sinking）是PLC输入模块的电流流向定义，直接决定了适配的传感器类型：
电流方向：电流从外部设备（传感器）流入PLC输入端子
公共端（COM）：接电源负极（0V/GND）
有效电平：高电平（+24V）有效
适配传感器：PNP传感器（输出高电平）
核心逻辑：PLC输入端子接收外部流入的电流，触发信号识别
电流方向：电流从PLC输入端子流出，流向外部设备（传感器）
公共端（COM）：接电源正极（+24V）
有效电平：低电平（0V/GND）有效
适配传感器：NPN传感器（输出低电平）
核心逻辑：PLC输入端子向外提供电流，经传感器到GND形成回路，触发信号识别
传感器的PNP/NPN类型本质是内部晶体管的导通特性：
NPN晶体管：基极施加正电压时导通，电流从集电极流向发射极，对应传感器输出低电平
PNP晶体管：基极施加负电压时导通，电流从发射极流向集电极，对应传感器输出高电平
| 对比维度< | PNP传感器 + 源型输入PLC< | NPN传感器 + 漏型输入PLC |
|---|---|---|
| 输出信号电平 | 高电平（+24V） | 低电平（0V/GND） |
| 电流方向 | 传感器 → 负载 → 0V（电流流入PLC） | +24V → 负载 → 传感器（电流流出PLC） |
| PLC公共端（COM）连接 | 接0V/GND（共阴） | 接+24V（共阳） |
| 有效电平 | 高电平有效 | 低电平有效 |
| 地区应用偏好 | 欧系（西门子、施耐德）、中国 | 日系（三菱、松下）、北美 |
| 抗干扰能力 | 强（兼容接地系统，减少共模噪声） | 较弱（高电平公共端易与外壳形成压差） |
| 典型PLC型号 | 西门子S7-1200/1500、施耐德M241 | 三菱FX3U/FX5U、松下FP7 |
选型需遵循“传感器类型→设备环境→PLC支持类型→接线确认”的逻辑，步骤如下：
确定传感器类型：查看传感器手册，确认是PNP还是NPN输出（优先按项目现有传感器统一类型）
判断设备环境：
欧系设备为主（西门子、施耐德）：优先选PNP传感器+源型输入PLC
日系设备为主（三菱、松下）：优先选NPN传感器+漏型输入PLC
确认PLC输入类型：查看PLC手册，确认输入模块是源型、漏型或兼容型（部分PLC支持两种类型切换）
匹配公共端接线：根据PLC输入类型，正确连接COM端（源型接0V，漏型接+24V）
避免混用类型：同一COM组内的PLC输入端子，必须接入同一类型传感器（全PNP或全NPN）
程序逻辑适配：NPN+漏型组合为低电平有效，需确认程序中是否需要逻辑反转（避免信号识别错误）
PLC型号：西门子S7-1214C DC/DC/DC；输入类型：源型输入（默认）；传感器：PNP型光电开关（检测物料到位）；电源：24V DC开关电源
西门子S7-1200系列PLC本体输入默认是源型输入，COM端（1M/2M）需接0V/GND，适配PNP传感器。可通过手册确认：S7-1200的数字量输入模块（如SM 1221）标注“Source”或“漏源型可切换”（需通过软件设置）。
选用PNP NO（常开）型光电开关，接线如下：
传感器棕色线 → 24V电源正极
传感器蓝色线 → 24V电源负极（GND）
传感器黑色线 → S7-1200输入端子（如I0.0）
S7-1200 COM端（1M） → 24V电源负极（GND）
物料遮挡光电开关时，传感器输出高电平（+24V），电流流入PLC I0.0端子
PLC程序中I0.0变为“1”（高电平有效），触发后续逻辑（如物料夹紧）
物料离开时，传感器输出低电平，I0.0变为“0”，逻辑复位
若现场只有NPN传感器，需通过信号转换适配源型输入：
方案1：使用中间继电器（NPN传感器控制继电器线圈，继电器常开触点接PNP逻辑）
方案2：使用光耦转换模块（将NPN低电平信号转换为PNP高电平信号）
方案3：部分S7-1200模块支持漏源型切换，通过TIA Portal软件设置为漏型输入，COM端改接+24V
PLC型号：三菱FX3U-32MR/ES-A；输入类型：漏型输入（默认）；传感器：NPN型接近开关（检测气缸到位）；电源：24V DC开关电源
三菱FX3U系列PLC本体输入默认是漏型输入，COM端（COM1/COM2）需接+24V，适配NPN传感器。手册标注“漏型”或“NPN对应”，部分型号支持漏源型切换（需通过端子跳线）。
选用NPN NO（常开）型接近开关，接线如下：
传感器棕色线 → 24V电源正极
传感器蓝色线 → 24V电源负极（GND）
传感器黑色线 → FX3U输入端子（如X0）
FX3U COM端（COM1） → 24V电源正极（+24V）
气缸靠近接近开关时，传感器导通，输出低电平（0V），电流从PLC X0端子流出，经传感器到GND
PLC程序中X0变为“1”（低电平有效，程序内部自动识别），触发后续逻辑（如气缸返程）
气缸离开时，传感器断开，X0变为“0”，逻辑复位
若现场只有PNP传感器，需通过信号转换适配漏型输入：
方案1：使用中间继电器（PNP传感器控制继电器线圈，继电器常闭触点接NPN逻辑）
方案2：使用光耦转换模块（将PNP高电平信号转换为NPN低电平信号）
方案3：通过FX3U的端子跳线切换为源型输入，COM端改接0V，直接适配PNP传感器
1. 禁止混用类型：同一COM组的PLC输入端子，必须接入同一类型传感器（全PNP或全NPN），否则会导致电源短路或信号失效
2. 公共端接线正确：源型输入COM接0V，漏型输入COM接+24V，接反会导致传感器无法触发信号
3. 信号转换适配：若传感器与PLC输入类型不匹配，必须使用中间继电器或光耦模块转换，不可直接接线
4. 线缆规范：传感器线缆需使用屏蔽线，与动力线保持10cm以上距离，减少电磁干扰；线缆长度建议不超过100米
5. 程序逻辑适配：NPN+漏型组合为低电平有效，部分PLC程序需逻辑反转（如X0=0时触发），需提前确认
6. 电源匹配：传感器电源需与PLC输入模块兼容（通常为24V DC），避免电压过高烧毁模块
| 问题现象< | 可能原因< | 排查方案 |
|---|---|---|
| 传感器触发但PLC无信号 | 1. 传感器与PLC输入类型不匹配；2. COM端接线错误；3. 线缆断线或接触不良；4. 电源故障 | 1. 重新确认传感器（PNP/NPN）和PLC输入类型（源型/漏型）；2. 检查COM端接线（源型接0V，漏型接+24V）；3. 用万用表测量传感器黑线是否有电平变化（PNP触发时+24V，NPN触发时0V）；4. 检查24V电源是否正常输出 |
| PLC输入信号抖动 | 1. 电磁干扰；2. 传感器安装距离不当；3. 电源纹波过大 | 1. 传感器线缆改用屏蔽线，远离动力线；2. 调整传感器安装距离（接近开关通常为1-5mm）；3. 电源端添加滤波器，减少纹波 |
| 混用类型后模块发热 | 同一COM组接入PNP和NPN传感器，导致电源短路 | 立即断电，重新梳理传感器类型，确保同一COM组类型一致，更换烧毁的限制发布或模块 |
| 无法确定PLC输入类型 | 1. 手册缺失；2. 模块无明确标注 | 1. 访问PLC官网下载手册（西门子https://support.industry.siemens.com，三菱https://www.mitsubishielectric.com/fa/zh/）；2. 用万用表测量：COM接0V时，输入端子有微弱电流流入为源型；COM接+24V时，输入端子有微弱电流流出为漏型 |
如需进一步获取选型资料，可通过以下途径：
1. PLC厂商官网：下载产品手册和接线图（西门子工业支持中心、三菱FA官网）
2. 传感器厂商手册：确认传感器输出类型和接线要求
3. 技术论坛：工控网、中华工控网等平台交流选型经验
4. 参考链接：ROHM半导体PNP/NPN详解、PLC I/O接线图解
