先分清楚三種輸出
乾接點是沒有主動提供電壓的開關狀態;機械繼電器用線圈帶動金屬接點,關斷時通常有明確的開路,但接點有壽命、反彈與最小負載問題;晶體管或固態輸出用半導體控制電流,關斷時可能仍有漏電流,導通時也有壓降。把三者都叫「接點」會漏掉最重要的相容性條件。乾接點描述的是不主動供電的介面特性,機械繼電器描述的是元件技術,兩者不是互斥分類:繼電器的隔離接點常就是乾接點。
| 輸出型式 | 要看的資料 | 常見誤判 |
|---|---|---|
| 乾接點 | 接點額定電壓/電流、絕緣與回路電源 | 以為接點會自己輸出 24 V |
| 機械繼電器 | AC/DC 額定、最小負載、壽命與線圈抑制 | 只看最大電流 |
| 晶體管/固態 | OFF 漏電流、ON 壓降、最小負載與頻率 | 以為 OFF 等於零電流 |
| 高阻抗 PLC 輸入 | OFF 門檻、輸入阻抗、濾波 | 忽略微小電流也可能形成電壓 |
本文案例以固態輸出接到高阻抗數位輸入為主,並用一個機械接點低電流案例對照。數字取自官方資料表或明示的案例條件;沒有實際型號時,不提供可以直接施工的端子接法。
三個先問的問題
第一,負載在 OFF 時允許多少殘餘電流?第二,輸出在 ON 時需要多少電流、能承受多少壓降?第三,這個輸出是否要求最小負載才能可靠動作?這三問比單看「24 V、1 A」更能避免誤配。
案例一 漏電流如何讓 OFF 端仍有電壓
假設某固態輸出 OFF 時漏電流為 1 mA,後端 PLC 輸入可等效為 24 kΩ 的高阻抗測試模型。這是手算模型,不代表任何指定 PLC 輸入的實際阻抗。依 V=I×R,殘餘電壓約為 0.001 A×24,000 Ω=24 V。這個極端簡化結果提醒你:只量空載電壓,可能看到接近供電電壓,但不代表能提供正常負載電流。I×R 只作初估,實際電壓受到供電上限、漏電隨端電壓的變化及非線性輸入電路限制,不能當成精確的PLC模型。
再假設輸入等效為 4.7 kΩ,則 V=0.001×4700=4.7 V。若 PLC OFF 門檻是 11 V 以下,這個模型可能被判為 OFF;若輸入或外部電路的門檻不同,結果也會不同。真正判斷要把輸出漏電流、輸入 OFF 門檻與接線狀態放在同一張表。
| 條件 | 教學值 | 計算/觀察 | 結論 |
|---|---|---|---|
| OFF 漏電流 | 1 mA | I_off × R_in | 依輸入阻抗可能出現殘壓 |
| 輸入阻抗模型 A | 24 kΩ | 1 mA×24 kΩ=24 V | 不能只用空載表測判斷 |
| 輸入阻抗模型 B | 4.7 kΩ | 1 mA×4.7 kΩ=4.7 V | 可能低於 OFF 門檻 |
| ON 導通 | 資料表指定 | 看壓降與輸入電流 | 需核對 ON 門檻與最小負載 |
完成後應看到什麼結果:在指定負載或驗證負載下,OFF 電壓低於輸入 OFF 門檻,ON 電壓與電流達到輸入要求;反覆切換不應出現 PLC 輸入閃動。若只在裸量測時有高電壓,接上合適負載後才判讀,不要把空載讀值當成輸出能力。
最小負載 太小的電流也可能不可靠
機械接點常被認為可以任意接小訊號,但接點表面氧化膜、污染與長時間低電流動作,可能讓接觸電阻變得不穩。固態輸出則可能明確規定最小負載電流;低於該值時,輸出未必能維持製造商保證的行為。
| 檢查欄位 | 機械繼電器接點 | 固態/半導體輸出 |
|---|---|---|
| 關斷行為 | 通常開路,但看接點漏電/絕緣 | 依 OFF 漏電流資料表 |
| 導通行為 | 接觸電阻與反彈 | ON 壓降、熱與電流限制 |
| 最小負載 | 查 min. switching load 或適用負載 | 查 min. load current |
| 壽命 | 電氣/機械壽命、負載型式 | 熱循環、浪湧與半導體壽命 |
以下為 AC 固態繼電器的獨立資料表例,不可拿來接本篇 24 VDC 輸入案例。Phoenix Contact OPT-24DC/230AC/1 的官方資料列出最小負載 10 mA、漏電流小於 1 mA,並同時列出最大連續電流與最大湧入電流。這些欄位必須一起看;不能因為負載小於最大電流,就推論一定相容。不同型號的數字不同,本文不把它當成通用規格。
假負載不是萬用解法
若資料表允許以並聯電阻處理殘壓或最小負載問題,先計算功耗。例如 24 V 並聯 4.8 kΩ 的電阻電流為 24/4800=5 mA,功耗為 24²/4800=0.12 W;實際選件要留額定裕量並核對溫升。若輸出是 AC 或有指定 RC/旁路模組,不能直接套用這個 DC 算例。
假負載會持續耗電,也可能改變斷路器、輸出模組或安全診斷的行為。只有在輸出與輸入原廠資料表允許、功耗已計入、且工程審查接受時才使用。
失敗案例 高阻抗輸入誤判 ON
症狀是固態輸出命令 OFF,但 PLC 輸入 LED 偶爾亮,監看位元也會跳。先把問題拆成證據:輸出 OFF 漏電流多少?輸入 OFF 門檻多少?輸入端實測電壓多少?有沒有並聯負載、長線耦合或浪湧抑制元件?
| 症狀 | 假設 | 要取得的證據 | 處理方式 |
|---|---|---|---|
| OFF 時輸入仍 ON | 漏電流造成殘壓 | 輸出 OFF 電流與輸入端電壓 | 查資料表並評估合規假負載/介面 |
| 小電流接點偶爾不通 | 接點氧化或低於最小負載 | 接觸電阻與負載電流 | 改用適合低能量訊號的接點/介面 |
| ON 時輸入不穩 | 輸出壓降或回路電阻過大 | ON 電壓、輸入電流與線路 | 核對門檻、線路及負載 |
| 啟動時跳脫 | 負載湧入超出輸出 | 浪湧、額定與保護曲線 | 選有對應能力的輸出與保護 |
先隔離設備致動器,確認測試不會造成動作。
在輸出 OFF 與 ON 兩種狀態量測負載端電壓;必要時以資料表指定方法量電流。
核對 PLC 輸入 OFF/ON 門檻、輸入阻抗與濾波,不用只看 LED。
若加假負載,重新計算 24 VDC 電源電流與電阻功耗,再做溫升與長時間測試。
最後把型號、版本、量測點與結果記錄在配線文件。
失敗時先查哪裡
先查輸出型式與資料表,再查實際負載和輸入門檻;不要先把 PLC 程式改成反相。反相只能改畫面邏輯,不能消除 OFF 漏電流、接點不可靠或輸出壓降。
適用型號 限制與常見問題
適用型號與限制
本文適用於一般 24 VDC 控制介面、PLC 數位輸入、機械繼電器與低功率固態輸出的相容性初查。Phoenix Contact 的 OPT-24DC/230AC/1 只作為官方數字示例,不能代表 Q 系列 QY 輸出、QX 輸入或其他品牌模組。Q06UDVCPU 是 CPU,QJ71C24N 是通訊模組;外接負載必須另核對所使用的 QX/QY 等 I/O 模組。安全回路、急停、煞車與防爆介面必須由合格工程設計,不能用本文假負載算例替代。
常見問題
問:量到 OFF 仍有 24 V,是輸出壞了嗎?答:先看輸出漏電流與負載阻抗,空載電壓不等於可供電流。問:繼電器最大 2 A,1 mA 訊號一定可以嗎?答:還要查最小負載與接點適用性。問:並聯電阻都能消除漏電嗎?答:要依輸出/輸入資料表與功耗計算確認,不能套一個固定值。
參考:Phoenix Contact OPT-24DC/230AC/1 官方資料表:最小負載電流 10 mA、漏電流 <1 mA、最大連續電流、最大湧入電流與 ON 壓降等欄位。