在处理离散输入或输出时，我们必须了解设备是灌电流还是源极。这些术语是指哪个设备提供电源，哪个设备提供接地，因为两者必须始终存在。
灌电流输入提供接地，而源极输入提供电源。灌电流设备接线不正确可能会损坏设备，因为您将以相反的方向施加电流。在许多典型的控制系统中，输出模块是源极的，输入模块是下沉的。因此，如果我们将源输出模块连接到灌电流输入设备，系统将正确检测输出的状态。
在我们研究 NPN 和 PNP 的晶体管项之前，下图显示了一个灌入的 PLC 输入，我们可以看到电压将被开关打开或关闭，PLC 会将其识别为输入 ON 或 OFF。
带灌电流 PLC 输入接线图的源头开关
图 1.使用机电开关提供电流（尚无晶体管）的灌电流 PLC 输入的简化版本。图片由Control Automation提供
下图显示了源极PLC输入，我们可以看到接地或公共连接通过开关而不是电源。
需要注意的是，在任何一种情况下都可以连接同一台交换机。开关本身并不局限于源极或下沉。
带源PLC输入接线图的沉降开关
图2. 使用机电开关为公共返回路径（尚无晶体管）供电的源极 PLC 输入的简化版本。图片由Control Automation提供
传感器中的 NPN 和 PNP 晶体管
3 线传感器还定义了灌电流和拉电流类型，但它们通常称为 NPN 或 PNP。负-正-负 （NPN） 等同于下沉，正-负-正 （PNP） 相当于源。
这些术语通常与传感器或继电器一起使用，用于定义设备需要如何接线。激活后，NPN 传感器将启用接地路径（直流共回路）。如果我们看一个有基极 （B）、发射极 （E） 和集电极 （C） 的晶体管，当基极存在足够的正电流时，电流将从集电极流向发射极。
此示例显示了当向传感器呈现特定波长的光（通常为可调强度）时，NPN 光学光电传感器如何提供所需的电流。PLC提供信号线电流，传感器通电时会有少量电流流向蓝线。该模块会将其识别为“通电”或“真实”信号。
NPN传感器内部有什么，或者下沉传感器内部有什么？
图3. NPN灌电流传感器的电路图，显示了公认的3线传感器连接颜色和源PLC模块。图片由Control Automation提供
PNP 传感器的工作方式相反——当传感器被激活时，信号端子将具有电压;当传感器未激活时，信号将为零伏。晶体管也是如此。对于PNP晶体管，当基极具有足够的电流路径时，电流将从发射极流向集电极和基极。
由于传感器的功能会根据传感器是 PNP 还是 NPN 而变化，因此了解您使用的传感器类型非常重要。由于晶体管的内部结构是两个相对的二极管，如果使用错误类型的传感器，来自PLC的电流就无法流动。因此，如果使用错误的传感器类型，信号将始终显示为“false”或“low”。
PNP 传感器内部有什么，或者采购传感器内部有什么？
图4. PNP 源传感器的电路图显示了公认的 3 线传感器连接颜色。图片由Control Automation提供
为什么有NPN传感器和PNP传感器？
这一切可能看起来令人困惑，您可能想知道为什么我们甚至有不同类型的传感器和晶体管。有几个原因，一个是位置。根据我的经验，PNP 传感器在北美很常见，但这不是硬性规定。
在北美，没有电气安全标准规定使用 PNP 传感器;但是，请考虑整个 I/O 系统。PNP 源极传感器与灌电流控制器输入模块相匹配。每个输入端子都通过模块内部接地。如果电线与金属机箱接触，则结果是端子处于非活动状态。相反，NPN传感器需要一个在每个输入端子上都带有带电24 V电压的源极模块。如果现在有任何电线松动，就会发生接地故障。
另一方面，NPN 晶体管可以比等效的 PNP 器件更快地传输信号，因为 N（负）变化粒子的电子迁移率比硅器件中的 P（正）带电空穴快得多。因此，对于高速开关应用，如高速编码器信号或PWM（脉宽调制）控制，您可能需要考虑NPN型I/O模块。
在许多器件中，NPN晶体管是的电流放大器，因为它对基极输入端的正电压做出反应。这意味着典型的控制器，如小型Arduino和类似平台，可以很容易地驱动NPN晶体管。然而，采购传感器结构的优势意味着 PNP 是许多传感器应用的。
关于 NPN 和 PNP 输出安全的说明
在考虑可能造成伤害的输出模块、安全系统或运动设备时，我们应该使用 PNP 输出或源式继电器连接，因为可能会发生意外运动。这与电源侧和地侧开关的概念密切相关。
对于NPN设备，信号连接找到接地的场景将激活设备。这意味着，如果电缆磨损并暴露出信号线，而该线恰好自行接地，则可能会发生意外运动，因为控制运动的设备将被绕过。当人们在里面守卫和处理设备时，可能会发生这种情况。有些人可能会争辩说，切换负极可以减少拱形闪光并减少触点的磨损。虽然对于大电流电路来说可能是正确的，但控制电路通常使用低电压、~24 VDC 和低电流。
NPN 和 PNP 输出的比较，以及如果发生故障（红色虚线）可能发生的情况。
图5. NPN 和 PNP 输出的比较，以及如果发生故障（红色虚线）可能发生的情况。图片由欧姆龙自动化提供
在使用 PNP（源极）模块控制灌电流负载的更安全版本中，接地信号线的情况将绕过负载，而不是控制。控制模块可能会有一些过流损坏，但运动装置不会被激活，从而实现了更高的安全性。
