1. Einleitung: Warum kommt es zu einer “Inversion”? Eine Inversion ist kein Sensorfehler – es handelt sich um eine Diskrepanz zwischen den Konventionen
NPN vs PNP sensors differ in how their outputs switch current, while NO vs NC defines when the output turns on. For typical 24 VDC PLC inputs, PNP sensors connect to sinking inputs and NPN sensors connect to sourcing inputs. If a signal appears reversed, first verify electrical compatibility, then check switching mode and PLC program logic.
Diese Art von “Umkehrung” ist oft nicht auf einen Fehler bei der Sensorerkennung zurückzuführen, sondern auf eine Diskrepanz zwischen den Definitionen der Ausgangslogik und den Definitionen der Eingangslogik der SPS. Diskrete Ausgänge haben mindestens zwei Bedeutungsebenen:
• NPN/PNP: Hierbei handelt es sich um zwei verschiedene Ausgangsmodi (Ausgangspolarität/Ansteuerungsmodus). Sie legen fest, welchen Leitungszustand und welche Logikpegel der DI-Anschluss der SPS letztendlich aufweist.
• NO/NC: These are normally open / normally closed contact logic rules. They determine how the sensor switches current and which PLC input circuit it can work with. The PLC input bit also depends on the input module and wiring.
Bei Ultraschallsensoren (zum Beispiel dem ISUB100-Serie), funktioniert die Erkennung an sich möglicherweise einwandfrei; wenn jedoch die Lesekonvention auf der SPS-Seite umgekehrt ist, entsteht ein Fehler, der wie eine Inversion aussieht.
Der zentrale technische Ansatz lautet: Stellen Sie sicher, dass die Ausgangslogik eine überprüfbare Zuordnungsbeziehung darstellt – überprüfen Sie NPN/PNP, NO/NC und ordnen Sie diese dem gemeinsamen DI-Anschlusstyp der SPS zu.
2. Zunächst einmal muss man zwei Dinge klar voneinander trennen: Was durch NPN/PNP bestimmt wird und was durch NO/NC bestimmt wird.
Wenn Sie einen diskreten Sensor in einen SPS-Eingang integrieren, sollten Sie die “Ausgangsdefinition” unbedingt in zwei Ebenen unterteilen und diese getrennt betrachten:
• NPN/PNP regelt, wie die elektrische Seite das Signal an die SPS sendet.
• NO/NC gibt an, welchen Kontaktzustand der Ausgang auf der Logikseite aufweist, wenn er nicht ausgelöst ist bzw. ausgelöst ist.
An incompatible NPN/PNP output and PLC input is an electrical compatibility issue and may prevent the input from operating correctly. Separately, the NO/NC behavior or PLC program logic may be opposite to the intended application logic.
2.1 NPN/PNP: Legt fest, “wie der Ausgang mit dem gemeinsamen DI-Anschluss der SPS zusammenarbeitet”
NPN und PNP sind zwei verschiedene Ausgangsmodi (Ausgangspolarität/Ansteuerungsmodus). Sie bestimmen im Betrieb, in welcher Beziehung der Ausgangsstrom (bzw. der Leitweg) des Sensors zum gemeinsamen Eingang der SPS steht – und beeinflussen damit, welchen Endzustand der DI-Eingang der SPS erkennt (in der Technik üblicherweise als gültiger/ungültiger Pegel entsprechend dem Typ des gemeinsamen Anschlusses ausgedrückt). Um zu beurteilen, ob eine Inversion auftritt, sollten Sie daher nicht als Erstes prüfen, ob die Ausgangsanzeigeleuchte leuchtet. Stimmen Sie stattdessen den Ausgangstyp des Sensors auf den Mechanismus des gemeinsamen Anschlusses des SPS-DI-Anschlusses ab. Bei der Integration müssen Sie – basierend auf der Konfiguration der digitalen Eingänge der SPS – überprüfen, ob der Ausgang auf NPN oder PNP eingestellt werden sollte, um sicherzustellen, dass das Ausgangssignal mit dem gemeinsamen Anschluss / dem gültigen Pegel kompatibel ist.
2.2 NO/NC: Legt die Kontaktlogik in den Zuständen “Nicht ausgelöst / Ausgelöst” fest
Die Abkürzung NO/NC steht für “normalerweise offen” bzw. „normalerweise geschlossen“ (Standard-Kontaktlogik). Sie definiert die Schaltbeziehung, die der Ausgang in zwei Zuständen aufweisen soll – nicht ausgelöst (Objekt nicht vorhanden / nicht in Position) und ausgelöst (Objekt vorhanden / in Position) – und beeinflusst damit die „gültige Definition“ auf der SPS-Seite.”
Eine intuitive Möglichkeit, dies zu verstehen, ist:
• NO (Normally Open – normalerweise offen): Wenn der Kontakt nicht ausgelöst ist, befindet er sich in der Regel im Zustand „ungültige Verbindung“ bzw. „offen“; nach der Auslösung wechselt er in den Zustand „gültige Verbindung“ bzw. „leitend“.
• NC (normalerweise geschlossen): Wenn der Kontakt nicht ausgelöst ist, befindet er sich in der Regel im Zustand „gültige Verbindung“ bzw. „geschlossen“; nach der Auslösung wechselt er in den Zustand „ungültige Verbindung“ bzw. „offen“.
Es ist wichtig zu beachten, dass NO/NC die logische Richtung bestimmt (ob der Ausgang bei Auslösung “gültig” oder “ungültig” werden soll). Die Diskrepanz zwischen NPN/PNP und dem gemeinsamen Anschluss wird dadurch nicht automatisch korrigiert; beide müssen aufeinander abgestimmt sein.
Der Schlüssel zur Vermeidung einer Vertauschung: Es geht nicht nur darum, den richtigen NPN/PNP-Typ oder den richtigen NO/NC-Typ auszuwählen. Stattdessen müssen Sie NPN/PNP (elektrische Polarität / Zuordnung zum gemeinsamen Anschluss) zusammen mit NO/NC (Richtung der Triggerlogik) aufeinander abstimmen und diese an den Typ des gemeinsamen DI-Anschlusses der SPS sowie an die Definition des gültigen Pegels anpassen.
3. Verwenden Sie eine “Logik-Zuordnungstabelle”, um die Zusammenhänge darzustellen
Um zu vermeiden, dass “die Verdrahtung zwar korrekt ist, die Logik jedoch vertauscht ist”, besteht die effektivste technische Methode darin, die Definitionen der Sensorausgänge (NPN/PNP + NO/NC) zusammen mit dem Typ der gemeinsamen Klemme des SPS-DI-Eingangs (gemeinsamer Pluspol / gemeinsamer Minuspol) in dieselbe Bewertungskonvention umzuwandeln – das heißt:Wenn sich das Objekt in Position befindet bzw. ausgelöst wurde und wenn sich das Objekt nicht in Position befindet bzw. nicht ausgelöst wurde, sollte der SPS-DI im Programm als High-Pegel (gültig = 1) oder Low-Pegel (ungültig = 0) ausgewertet werden.
The table above is based on a common operating mode for 24V discrete DI: when the sensor output matches the PLC DI common terminal type, the sensor output being conducting corresponds to the DI being valid. A mismatch between the sensor output type and the PLC input circuit is an electrical compatibility issue, not a reliable way to invert logic. Verify the current path and the module wiring requirements before evaluating NO/NC behavior.Different PLC input modules may differ slightly in their display method / valid definition, but the selection basis for the mapping relationship still follows the same logic. Ultimately, please confirm using the “field validation” in Section 5.
3.1 So nutzen Sie diese Tabelle, um die Ursache der “Inversion” zu ermitteln”
• Überprüfen Sie zunächst, ob es sich bei dem SPS-DI-Eingang um Fall A oder Fall B handelt: Prüfen Sie, ob COM mit dem gemeinsamen Pluspol (+24 V) oder dem gemeinsamen Minuspol (0 V) verbunden ist.
• Legen Sie anschließend die Kombination der Sensorausgänge fest: NPN/PNP + NO/NC.
• Passen Sie den Eingabewert (1 oder 0) an, der laut Tabelle an der Position „/“ gelesen bzw. ausgelöst werden soll. Wenn dies im Widerspruch zum Verhalten des Feldes steht, bedeutet dies in der Regel, dass mindestens eine Definition nicht übereinstimmt – am häufigsten:
o an incompatible NPN/PNP output and PLC input, which may prevent correct electrical operation;
o the NO/NC switching behavior or the PLC program logic is opposite to the intended application logic.
4. SPS-Verdrahtung und gemeinsame Eingangsklemme: Wo es üblicherweise zu einer Inversion kommt
“Inversion” ist nicht auf einen einzigen, eigenständigen Parameter zurückzuführen; sie tritt in der Regel in der Phase auf, in der Signaldefinitionen gegenseitig übersetzt werden: wenn die Konvention für die gemeinsame Eingangsanschlussklemme auf der SPS-Seite nicht mit der Konvention für die effektive Stromflussrichtung bzw. Polarität des Ausgangs auf der Sensorseite übereinstimmt oder wenn die Kontaktwahl (NO/NC) der Definition dessen entgegensteht, was “ausgelöst = gültig” bedeutet. Insbesondere beim Anschluss eines 3-/4-Leiter-Sensors an einen SPS-Eingang (DI) ist die Art der gemeinsamen Eingangsleitung (COM) der entscheidende Faktor dafür, ob ein Signal automatisch invertiert wird.
Darüber hinaus führen häufig auch die folgenden technischen Änderungen dazu, dass eine Inversion auftritt oder “ausgelöst” wird, zum Beispiel: der Austausch des SPS-Eingangsmoduls (verschiedene Module haben unterschiedliche gültige Definitionen/Anzeigemethoden), der Austausch von isolierten/Erweiterungs-E/A oder die Änderung der Verdrahtung während der Wartung, ohne gleichzeitig sicherzustellen, dass die Sensorversion (NPN/PNP, NO/NC) und die Einstellungen der gemeinsamen DI-Klemme der SPS konsistent bleiben.
Der wichtigste Prüfpunkt für die Inversion: Typ des gemeinsamen Anschlusses der SPS-DI • Gemeinsamer Pluspol (COM an +24 V angeschlossen): Wenn der externe Lastkreis nach dem Prinzip “gültig = leitend” aufgebaut ist, erkennt die SPS-DI dies in der Regel als gültigen High-Pegel (1). • Gemeinsamer Minuspol (COM an 0 V angeschlossen): Wenn der externe Stromkreis hergestellt wird, ändert sich die Zuordnung von “gültig” für den SPS-DI entsprechend der Konvention für den gemeinsamen Anschluss und wird schließlich auf der Programmseite als die Seite angezeigt, auf der der hohe oder niedrige Pegel gelesen wird.
5. Workflow zur Validierung und Fehlerbehebung
Es wird empfohlen, die Fehlerbehebung in eine wiederverwendbare Schritt-für-Schritt-Checkliste umzuwandeln, um wiederholtes Ausprobieren bei der Verkabelung zu vermeiden: 1. Überprüfen Sie den Typ der gemeinsamen DI-Klemme der SPS (gemeinsamer Pluspol / gemeinsamer Minuspol). Orientieren Sie sich dabei an der Klemmenbeschriftung oder dem Handbuch des Moduls. 2. Überprüfen Sie, ob es sich bei der Sensorausgangsversion um NPN oder PNP handelt. 3. Überprüfen Sie, ob die Ausgangskontaktlogik NO oder NC ist. 4. Sehen Sie in der Zuordnungstabelle in Abschnitt 3 nach und überprüfen Sie den gültigen Pegel (High/Low), der für den SPS-DI in den Zuständen “in/ausgelöst” und „nicht in/nicht ausgelöst“ gelesen werden sollte. 5. Schnelle Überprüfung vor Ort: Beobachten Sie, ob die SPS-Eingangsanzeige bzw. der vom Programm ausgelesene Wert sowohl im Zustand „in Position“ als auch im Zustand „nicht in Position“ mit der Tabelle übereinstimmt. 6. Wird eine Inversion festgestellt, passen Sie zunächst die „Logikausrichtung“ an (durch Vertauschen von NO/NC oder Austausch der entsprechenden Polaritätsversion bzw. Anpassung der gemeinsamen Klemme), um wiederholte Verdrahtungsversuche und eine fortwährende Abhängigkeit von einer Inversion im SPS-Programm zu vermeiden.
6. Fazit: Die kürzeste Regel zur Vermeidung von Inversion
To reduce wiring and logic errors, verify three things separately: NPN/PNP electrical compatibility, NO/NC switching behavior, and the PLC application logic. Confirm the expected raw input bit in both triggered and not-triggered conditions, and document any intentional program inversion.
FAQ
Frage 1: Ich habe es richtig verkabelt, aber die Anzeige ist immer noch verkehrt herum. Was ist am wahrscheinlichsten, dass nicht richtig ausgerichtet wurde?
A1: First verify electrical compatibility and wiring using the sensor and PLC module manuals. Then check the sensor’s NO/NC behavior and compare the raw PLC input bit and program logic with the intended application state.
Frage 2: Bei der Umstellung auf eine andere Station kehrt sich die Position um – warum?
A2: Check whether the two stations use different PLC input modules, COM wiring, sensor output versions, NO/NC settings, or PLC program logic. Verify electrical compatibility first, then compare the raw input bit and the application logic at both stations.
Frage 3: Nach dem SET-Lernvorgang bzw. der Fehlersuche tritt die Inversion deutlicher zutage. Ist das plausibel?
A3: Teaching or adjustment can change the switching point or detection window. If the signal changes repeatedly near a boundary, check the taught settings, hysteresis, target stability, and response time. This is different from a consistently inverted application signal. Teaching normally does not change the sensor’s NPN/PNP electrical output type.
Frage 4: Wenn es eindeutig invertiert ist, kann ich es dann einfach direkt im SPS-Programm invertieren?
A4: Yes. If the sensor and PLC input are electrically compatible and the raw input is stable, program inversion can be a valid long-term design choice. Document the inversion and use clear variable names for both the raw input and the application state. Program inversion cannot fix an incompatible electrical connection and should not be treated as a safety measure.
Frage 5: Wie kann ich vor Ort schnell feststellen, ob es sich um „Active-High“ oder „Active-Low“ handelt?
A5: Observe the raw PLC input bit in both triggered and not-triggered conditions, and compare it with the sensor output state and module documentation. If voltage polarity matters, measure the output voltage relative to the correct reference point. A PLC bit of 1 or 0 alone does not necessarily establish whether the sensor output voltage is active-high or active-low.
Frage 6: Wenn es sich um einen Punkt handelt, der mit einer Verriegelung oder der Sicherheit zusammenhängt (und ein ausfallsicheres Verhalten erfordert), wie sollten dann NO und NC ausgewählt werden?
A6: Define the required safe state through a risk assessment and select appropriately rated sensors, input devices, diagnostics, and control architecture. An NC output alone does not make a sensing function fail-safe. Follow the applicable safety requirements and the device manufacturers’ instructions.
-
ISSRSensor 500mm Hochpräzisions-Ultraschall-Abstandssensor mit kurzer Reichweite｜200kHz
-
ISSRSensor All-in-One-Ultraschallsensor: 1m Reichweite Füllstand & Objekterkennung
-
ISSRSensor – Hochpräziser Ultraschall-Etikettensensor für transparente und undurchsichtige Materialien
-
ISSRSensor M12-Ultraschall-Doppelbogenerkennung
-
ISSRSensor Ultraschall-Doppelbogensensor | Multi-Material-Erkennung für die Automatisierung
-
ISSRSensor Ultraschall-Bahnführungssensor Wandler 160kHz - Rechteckiger Kantenerkennungs- und Korrekturtaster
-
ISSRSensor F7J Ultraschallsensor der Economy-Serie