離散或數(shù)字式傳感器在自動化系統(tǒng)中無處不在。在繼電器邏輯時代，甚至在可編程邏輯控制器(PLC)出現(xiàn)之前，已經(jīng)開始使用數(shù)字式傳感器，在簡化PLC邏輯方面，現(xiàn)在仍發(fā)揮著作用。離散傳感器發(fā)送開/關(guān)（是/否）信號，通常允許PLC忽略模擬閾值、死區(qū)、檢測速度和其他復(fù)雜性。

這些信號可能意味著“檢測到部件”、“設(shè)備氣壓高于80PSI”、“執(zhí)行機構(gòu)已到達預(yù)定位置”、“在某一溫度下的加熱器”或其它工況。強大的設(shè)備功能的實現(xiàn)，高度依賴于以正確的方式使用適合的傳感器。上述每個工況，都可能使用不同類型的傳感器。

常見離散傳感器類型

下面是用于自動化的各種常見的離散傳感器。

限位開關(guān)

目前仍在廣泛應(yīng)用的限位開關(guān)，配置一個機械開關(guān)，與零件接觸時打開或關(guān)閉。它們的形狀和尺寸各異，并可以提供諸如冗余觸點之類的選項。盡管機械式限位開關(guān)具有簡單、實用等特點，但許多應(yīng)用已開始轉(zhuǎn)而使用非接觸式固態(tài)傳感器，因為它更靈活、使用壽命更長。限位開關(guān)也有其局限性，因為它需要與被感知部分接觸。

簧片開關(guān)

簧片開關(guān)，主要用于氣動領(lǐng)域，配置了一個由磁鐵打開/關(guān)閉的機械開關(guān)。它們通常安裝在氣缸上，氣缸活塞內(nèi)有磁鐵。請注意，測量氣缸位置并不總是最佳的做法。例如，當(dāng)氣缸驅(qū)動聯(lián)動軸將部件推入預(yù)定位置時，如果活塞從連接中出來怎么辦？如果連接有溢出或反沖呢？更好的方式是測量接觸部件的板，而不是測量氣缸的位置。由于這些都是機械設(shè)備，因此同限位開關(guān)一樣，它們也有類似的壽命問題。因此可以使用固態(tài)繼電器形式的氣缸開關(guān)作為替代。

圖1：屏蔽與非屏蔽接近開關(guān)。注意非屏蔽類型上附加的黃色塑料。圖片來源：Breen設(shè)備自動化服務(wù)

接近開關(guān)

接近開關(guān)是另一種常見傳感器，通常采用電感原理，這就需要使用金屬（優(yōu)先選用含鐵的金屬）以便能正常工作。也可以使用有色金屬，如鋁和銅，但不能像檢測鐵一樣直接檢測這些金屬。在這種情況下，感知距離比較近，并且需要更大的感知目標(biāo)(有時甚至?xí)蟮綗o法使用)。在這種情況下，有兩種方法可以改善檢測：

1、把鋼質(zhì)螺絲安裝在有色金屬目標(biāo)上，以便接近開關(guān)能夠檢測到。

2、使用“大量程”或“非屏蔽”接近開關(guān)。因為這兩種類型的趨近式傳感器的頂端，有較少的金屬覆蓋，因此靈敏度也就更高。

確實存在某些其它類型的趨近式傳感器，利用非電感原理(電容和超聲波)，可以測量非金屬零件。但是，這種傳感器并不常見，因此，在談到接近開關(guān)時，通常認(rèn)為是電感類型的。

光電傳感器

光電傳感器，有一個光“發(fā)射器”和“接收器”。它們可集成安裝，也可分散安裝。這通常是跟蹤系統(tǒng)部件的一種低成本的方法。有時，光通過光纖的引導(dǎo)，或者直接在發(fā)射器/接收機中使用。檢測部件，通過將光反射回接收機(反射應(yīng)用)或通過阻斷光束到達接收器(直通光束應(yīng)用)來完成。

選擇適合的傳感器類型

在采購離散傳感器時有多種選擇。選擇過程中，一旦確定了與機械接口類型匹配的通用傳感器，還有其它需要考慮的因素：

●PNP與NPN：這是所有固態(tài)設(shè)備必需做的選擇。它代表電流方向。在美國，一般使用PNP類型的傳感器，但如果設(shè)備來自于其它國家，那就必須了解PLC輸入的類型。如果PLC手冊說“漏型輸入（sinkinginput）”，那它就是PNP類型的；如果說“源型輸入（sourcinginput）”，那它就是NPN類型的。某些輸入模塊，可以配置為兩者中的任意一個。在這種情況下，請先確認(rèn)連接到“公共”端的電源端子。如果公共端子為0Vdc，那它就是PNP類型；如果是24Vdc，則為NPN類型。

●2線與3線：這主要是機械觸點(2線)和固態(tài)觸點(3線)之間的選擇。

●快速斷開與集成電纜：許多傳感器提供兩種選擇，永久連接電纜或快速斷開連接。雖然成本略高，但“快速斷開”類型，通常更易于維護。如果傳感器斷開，則不需要新電纜。

在某一時期，從本質(zhì)上講，離散傳感器是真正的數(shù)字化，如機械壓力開關(guān)使用彈簧加載的隔膜，或基于汞的恒溫器，但界限正在逐漸模糊?，F(xiàn)代的離散傳感器，通常用于測量模擬量中的壓力、溫度、電感和亮度等參數(shù)，并使用小型計算器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字式的“是”或“否”。值得注意的是：現(xiàn)在，很多簡單的傳感器，都可以通過IO-Link等技術(shù)，將模擬信息傳遞回PLC。如果數(shù)據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生，并配置了一臺計算機，為什么不利用它呢？這是最新的趨勢，在市場上還沒有太多的應(yīng)用。PLC和梯形邏輯編程語言就是基于離散信號的概念之上。

光電傳感器的應(yīng)用技巧

可見光與紅外線的選擇。通常情況下，用戶必須將光聚集，如果使用可見光，則相對容易實現(xiàn)光的聚集，所以除非有必須使用紅外線的理由，盡量使用可見光。

串?dāng)_問題。這些傳感器的光線，會干擾其它傳感器和光幕。考慮到光不會保持一條線，而是一個錐，并且可能影響使用相同波長的其它設(shè)備(如圖2所示)。

圖2：光電傳感器的串?dāng)_問題。

有幾種方法可以幫助消除光電傳感器的串?dāng)_：

光線方向交替：當(dāng)光電傳感器彼此靠近時。例如，兩個光電傳感器測量傳送帶上6英寸的部件時，將第一個發(fā)射器布置在左側(cè)，將第二個發(fā)射器布置在右側(cè)。

使用不同的波長：例如，淺色光幕通常使用紅外線。如果在光幕附近使用光電傳感器，請使用可見光光電傳感器。

在發(fā)射器上配置光圈，以便縮小光錐。

亮“開”與暗“開”：傳感器在檢測到光時為開，或者當(dāng)它看不到光時為開？通?？梢允褂寐萁z刀或按鈕進行調(diào)節(jié)。

精度：簡單的光電傳感器應(yīng)用，無法提供精確的位置檢測。例如，帶反光式光電傳感器的傳送帶上的傳感盒子，其精度只能達到一英寸或兩寸。使用光纖或光圈，使發(fā)射光和接收區(qū)域盡可能小，可以有效提高精度。

激光器：雖然成本更高，但可以實現(xiàn)其它傳感器不能實現(xiàn)的測量功能，如測距離，而不是僅僅檢測阻擋/反射。它們還能檢測透明的零件，如塑料或玻璃。

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