// บทที่ 22.2 · PLC · I/O Wiring

การต่อสายอินพุต-เอาต์พุต PLC: ซิงก์-ซอร์ส เซนเซอร์ PNP/NPN เอาต์พุตรีเลย์-ทรานซิสเตอร์ โหลดเหนี่ยวนำ และแหล่งจ่าย 24 VDC

Q: เซนเซอร์ PNP ต่อกับอินพุตแบบไหน?

เซนเซอร์ PNP จ่าย +24 V ออกที่สายสัญญาณ (เป็นแหล่งจ่าย = sourcing) จึงต้องต่อกับอินพุตที่รับกระแสเข้าแล้วไหลลง 0 V (sinking input) ในทางปฏิบัติ PLC ที่มีขั้ว COM ร่วม ให้ต่อ COM ของกลุ่มอินพุตนั้นเข้า 0 V ส่วนเซนเซอร์ NPN ดึงสัญญาณลง 0 V ต้องต่อ COM เข้า +24 V

Q: ทำไมเซนเซอร์ 2 สายทำให้อินพุตติดค้าง?

เซนเซอร์ 2 สายต้องการกระแสเลี้ยงตัวเองแม้ตอนสถานะ OFF (กระแสรั่ว 0.5–1.5 mA) ถ้ากระแสนี้มากกว่ากระแส OFF สูงสุดที่อินพุตยอมรับ PLC จะอ่านเป็น ON ค้าง ต้องใช้อินพุต Type 3 หรือใส่ตัวต้านทาน bleeder ขนานอินพุตตามคู่มือ

โปรแกรมที่ถูกต้องจะไร้ค่าถ้าอินพุตอ่านผิดหรือเอาต์พุตไหม้ หน้านี้อธิบายการต่อสายด้วยทิศของกระแส ไม่ใช่ด้วยการจำ เมื่อเข้าใจว่า “ใครจ่าย ใครรับ” เรื่องซิงก์-ซอร์สและ PNP-NPN จะไม่สับสนอีก

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต 14 ต.ค. 2569

สรุปใน 30 วินาที

PNP จ่าย +24 V → ต่ออินพุตซิงก์ (COM → 0 V) · NPN ดึงลง 0 V → ต่ออินพุตซอร์ส (COM → +24 V)
เซนเซอร์ 3 สาย: น้ำตาล +24 V · น้ำเงิน 0 V · ดำ สัญญาณ
เอาต์พุตรีเลย์: AC/DC ได้ ช้า สึกหรอ · ทรานซิสเตอร์: DC เร็ว ไม่สึก
คอยล์ DC ใส่ไดโอด · คอยล์ AC ใส่ RC/วาริสเตอร์ · โหลดใหญ่ใช้รีเลย์ต่อกลาง

อินพุต 24 VDC: ซิงก์และซอร์ส พื้นฐาน

ภายในอินพุตดิจิทัลคือออปโตคัปเปลอร์ต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน กระแสไหลผ่าน LED ได้ทางเดียว ชื่อซิงก์/ซอร์สบอกทิศของกระแส ที่ขั้วอินพุต: อินพุตแบบซิงก์ “รับ” กระแสเข้า (ต้องมีอุปกรณ์ภายนอกจ่าย +24 V ให้) อินพุตแบบซอร์ส “จ่าย” กระแสออก (อุปกรณ์ภายนอกต้องดึงลง 0 V) PLC สมัยใหม่หลายรุ่นต่อได้ทั้งสองแบบ ขึ้นกับว่าต่อขั้ว COM ของกลุ่มเข้าขั้วไหน

รูป 1 · ลูกศรคือทิศกระแส: PNP “ผลัก” กระแสจาก +24 V เข้าอินพุต · NPN “ดึง” กระแสจากอินพุตลง 0 V

W1 Input current กระแสอินพุต

I_{in} \approx \frac{V - V_{LED}}{R_{in}} \approx \frac{24 - 1.2}{4.7\ \text{k}\Omega} \approx 5\ \text{mA}

ชนิดอินพุต 24 VDC ตาม IEC 61131-2 (ค่าโดยประมาณ — ดูคู่มือ PLC)
ชนิด	ON	OFF	ใช้กับ
Type 1	≥ 15 V และ ≥ 2 mA	≤ 5 V หรือ ≤ 0.5 mA	หน้าสัมผัส สวิตช์ เซนเซอร์ 3 สาย
Type 2	≥ 11 V และ ≥ 6 mA	≤ 5 V หรือ ≤ 2 mA	อุปกรณ์กินกระแสสูง (หายาก)
Type 3	≥ 11 V และ ≥ 2 mA	≤ 5 V หรือ ≤ 1.5 mA	เซนเซอร์ 2 สาย (กระแสรั่วสูง) และงานทั่วไป

W2 Two-wire sensor compatibility เซนเซอร์ 2 สายกับอินพุต

I_{leak,sensor} \le I_{OFF,max} \qquad V_{drop,sensor} \le 24 - V_{ON,min}

เซนเซอร์ 3 สายและสีสาย พื้นฐาน

สาย (IEC 60947-5-2)	หน้าที่	PNP	NPN
น้ำตาล (BN)	+24 V	+24 V	+24 V
น้ำเงิน (BU)	0 V	0 V	0 V
ดำ (BK)	สัญญาณ NO	ทำงาน = +24 V	ทำงาน = 0 V
ขาว (WH)	สัญญาณ NC (รุ่น 4 สาย)	กลับกัน	กลับกัน

ภูมิภาคเอเชียพบทั้ง PNP (นิยมในเครื่องจักรยุโรป) และ NPN (นิยมในเครื่องจักรญี่ปุ่นรุ่นเก่า) ซื้ออะไหล่ต้องตรงชนิด การต่อเซนเซอร์ผิดชนิดไม่ทำให้เสียหายทันทีแต่จะไม่ทำงาน หรืออ่านกลับค่า

ตัวอย่าง W-1

เปลี่ยนเซนเซอร์ NPN เป็น PNP ในเครื่องที่ COM อินพุตต่อ +24 V

กลุ่มอินพุตตอนนี้เป็นแบบซอร์ส (COM → +24 V) ใช้ได้เฉพาะเซนเซอร์ NPN
ถ้าทั้งกลุ่มเปลี่ยนเป็น PNP: ย้าย COM ของกลุ่มไปที่ 0 V ตรวจว่าไม่มีอุปกรณ์ NPN เหลือในกลุ่มนั้น
ถ้าเปลี่ยนตัวเดียวและย้าย COM ไม่ได้: เลือกเซนเซอร์ NPN ตามเดิม หรือใช้รีเลย์/โมดูลแปลงสัญญาณ

เอาต์พุต: รีเลย์ ทรานซิสเตอร์ ไทรแอก กลาง

รูป 2 · คอยล์คอนแทกเตอร์ AC ต่อผ่านเอาต์พุตรีเลย์พร้อม RC สนับเบอร์ · รีเลย์ 24 VDC ต่อผ่านเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ PNP พร้อมไดโอด

ชนิด	โหลด	ความเร็ว	อายุ	ข้อควรระวัง
รีเลย์	AC/DC ≤ 2 A ต่อจุด	~10 ms	10⁵–10⁶ ครั้ง (ลดลงกับโหลดเหนี่ยวนำ)	ไม่เหมาะกับการสวิตช์ถี่ (PWM ไฟกะพริบเร็ว)
ทรานซิสเตอร์ (PNP/NPN)	DC 0.3–0.5 A ต่อจุด	< 1 ms (รุ่นเร็ว µs)	ไม่สึก	DC เท่านั้น ลัดวงจรแล้วเสียได้ (บางรุ่นป้องกันในตัว)
ไทรแอก (SSR)	AC 0.5–1 A	ครึ่งรอบ	ไม่สึก	กระแสรั่วขณะ OFF อาจทำให้คอยล์เล็กไม่ปล่อย

W3 Inductive kick แรงดันกระชากตอนตัดคอยล์

v_L = L\frac{di}{dt} \qquad \text{ไม่มีตัวจำกัด: หลายร้อยโวลต์} \qquad \text{มีไดโอด: } V_{clamp} \approx V_{supply} + 0.7\ \text{V}

ไดโอดจำกัดแรงดันได้ดีที่สุดแต่ทำให้คอยล์ปล่อยช้าลง (กระแสวนนานขึ้น) ถ้าต้องการปล่อยเร็วใช้ไดโอดซีเนอร์หรือวาริสเตอร์ คอยล์ AC ใช้ RC สนับเบอร์หรือวาริสเตอร์ คอนแทกเตอร์รุ่นใหม่มีโมดูลกันกระชากเสียบได้ที่ A1-A2

รีเลย์ต่อกลาง (interposing relay)

เมื่อโหลดเกินพิกัดเอาต์พุต ต่างแรงดัน หรือเพื่อแยกวงจร PLC ออกจากภาคสนาม ใช้รีเลย์ 24 VDC ขนาดเล็กบนราง DIN เป็นตัวกลาง ถ้าเสียเปลี่ยนรีเลย์ราคาไม่กี่สิบบาทแทนโมดูลเอาต์พุต

สายสัญญาณแอนะล็อก กลาง

ใช้สายคู่บิดเกลียวมีชีลด์ ต่อชีลด์ลงดินด้านตู้ด้านเดียว (เว้นแต่คู่มือกำหนดให้ต่อสองด้านพร้อมสายปรับศักย์)
4–20 mA ทนสัญญาณรบกวนและสายยาวดีกว่า 0–10 V และตรวจสายขาดได้ (ต่ำกว่า 3.6 mA) — รายละเอียดใน 4–20 mA · NE 43
ทรานสมิตเตอร์ 2 สายต่อแบบลูป: +24 V → ทรานสมิตเตอร์ → อินพุตกระแส → 0 V ตรวจงบแรงดันลูปด้วย

พาวเวอร์ซัพพลาย 24 VDC และการต่อลงดิน กลาง

W4 24 VDC supply sizing ขนาดพาวเวอร์ซัพพลาย

I_{PSU} \ge 1.25\left(I_{CPU} + \sum I_{in} + \sum I_{sensor} + \sum I_{out\,(ทำงานพร้อมกัน)}\right)

ตัวอย่าง W-2

CPU 0.4 A · อินพุต 24 จุด × 5 mA · เซนเซอร์ 10 ตัว × 20 mA · รีเลย์ต่อกลาง 8 ตัว × 25 mA · โซลินอยด์ 4 ตัว × 0.3 A

รวม $0.4 + 0.12 + 0.2 + 0.2 + 1.2 = 2.12$ A
W4: $1.25 \times 2.12 = 2.65$ A → พาวเวอร์ซัพพลาย 24 V 5 A (หรือแยกโซลินอยด์ไปซัพพลายอีกตัว เพื่อไม่ให้กระแสกระชากรบกวน CPU)

IEC 60204-1 แนะนำให้วงจร 24 VDC เป็นระบบ PELV โดยต่อขั้ว 0 V ลงดินที่จุดเดียวในตู้ เพื่อให้การลัดลงดินของสายควบคุมทำให้ฟิวส์ขาดแทนที่จะทำให้อุปกรณ์ทำงานเองโดยไม่ตั้งใจ ใส่ฟิวส์หรือเบรกเกอร์ 24 V แยกกลุ่มอินพุต เอาต์พุต และ CPU

หยุดฉุกเฉิน: ห้ามพึ่งเพียงอินพุต PLC ทั่วไปในการหยุดฉุกเฉิน ต้องต่อผ่านรีเลย์เซฟตี้หรือ safety PLC ที่ตัดพลังงานโดยตรง และให้ PLC อ่านเพียงสถานะ (ดู ความปลอดภัย)

คำถามที่พบบ่อย

เซนเซอร์ PNP ต่อกับอินพุตแบบไหน?

เซนเซอร์ PNP จ่าย +24 V ออกที่สายสัญญาณ (เป็นแหล่งจ่าย = sourcing) จึงต้องต่อกับอินพุตที่รับกระแสเข้าแล้วไหลลง 0 V (sinking input) ในทางปฏิบัติ PLC ที่มีขั้ว COM ร่วม ให้ต่อ COM ของกลุ่มอินพุตนั้นเข้า 0 V ส่วนเซนเซอร์ NPN ดึงสัญญาณลง 0 V ต้องต่อ COM เข้า +24 V

ทำไมเซนเซอร์ 2 สายทำให้อินพุตติดค้าง?

เซนเซอร์ 2 สายต้องการกระแสเลี้ยงตัวเองแม้ตอนสถานะ OFF (กระแสรั่ว 0.5–1.5 mA) ถ้ากระแสนี้มากกว่ากระแส OFF สูงสุดที่อินพุตยอมรับ PLC จะอ่านเป็น ON ค้าง ต้องใช้อินพุต Type 3 หรือใส่ตัวต้านทาน bleeder ขนานอินพุตตามคู่มือ

อาจารย์มด · ธีรวุฒิ แสวงบุญ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี สมุทรปราการ · ดูโปรไฟล์