NPN과 PNP는 외우기보다 전류가 어디에서 어디로 흐르는지 보면 된다.
24V 3선식 센서를 PLC에 연결할 때 가장 많이 헷갈리는 Sinking, Sourcing, COM 배선과 실제 점검 방법을 한 번에 정리한다.
PLC에 근접센서나 포토센서를 연결할 때 가장 많이 나오는 질문이 있다. NPN Sensor는 PLC COM을 어디에 연결해야 하고, PNP Sensor는 왜 반대로 연결해야 하는가?
NPN과 PNP를 트랜지스터 기호만으로 외우면 현장에서 다시 헷갈리기 쉽다. 실무에서는 Sensor가 ON되었을 때 Output에서 전류를 공급하는지, 아니면 0V 방향으로 전류를 받아들이는지를 먼저 보는 것이 가장 빠르다.
NPN Sensor는 Output을 0V 방향으로 연결하는 Sinking Output이다. 일반적으로 +24V를 공급하는 Sourcing PLC Input과 연결한다.
PNP Sensor는 Output에서 +24V를 공급하는 Sourcing Output이다. 일반적으로 0V로 전류를 받아들이는 Sinking PLC Input과 연결한다.
1. NPN과 PNP를 가장 쉽게 이해하는 방법
센서가 ON되었을 때 검은색 Output Wire가 어떤 전압 쪽으로 연결되는지를 생각하면 쉽다.
| Sensor Output | Sensor가 ON되면 | 전류 관점 | 일반적인 표현 |
|---|---|---|---|
| NPN | Output이 0V 쪽으로 연결됨 | 외부에서 들어온 전류를 0V로 Sink | Sinking Output |
| PNP | Output에서 +V가 나옴 | Sensor가 부하 쪽으로 전류를 Source | Sourcing Output |
이 설명은 제조사 공식 자료와도 일치한다. NPN Output은 Load를 +전원과 Sensor Output 사이에 두고, PNP Output은 Sensor Output과 -전원 사이에 Load를 두는 구조다.
NPN = Output이 0V 쪽으로 내려간다.
PNP = Output에서 +24V가 나온다.
2. Sinking과 Sourcing은 정확히 무슨 뜻일까?
Sourcing은 전류를 공급하는 쪽이고 Sinking은 전류를 받아서 0V 방향으로 흘려보내는 쪽이다. 이 용어는 +와 -의 방향이 있는 DC I/O에서 사용한다.
PNP Sensor의 경우 Sensor가 Source 역할을 하고 PLC Input이 Sink 역할을 한다. NPN Sensor에서는 역할이 반대다. PLC Input에서 전류를 공급하고 Sensor가 마지막에 0V로 Sink한다.
3. 여기서 가장 많이 헷갈린다: Sensor Type과 PLC Input Type은 반대다
NPN Sensor를 사용한다고 해서 PLC도 NPN Output처럼 동작해야 하는 것이 아니다. 전류가 한 바퀴 돌아야 입력회로가 동작하므로 서로 반대 역할이 필요하다.
| Field Device | Field Device 역할 | 필요한 PLC Input 역할 | 일반적인 PLC COM |
|---|---|---|---|
| NPN Sensor | Sinking Output | Sourcing Input | +24V |
| PNP Sensor | Sourcing Output | Sinking Input | 0V |
일부 제조사는 PLC Input 자체의 전류방향을 기준으로 Sourcing Input, Sinking Input이라고 표시한다. 반면 어떤 자료는 "NPN Input", "PNP Input"처럼 연결 가능한 Sensor Type을 기준으로 표현하기도 한다. 이름만 보지 말고 COM의 극성과 내부 Input Circuit을 확인하는 것이 가장 확실하다.
4. NPN Sensor의 PLC 배선
일반적인 24V DC 3선식 Sensor를 기준으로 설명해보자. 많은 산업용 Sensor에서 Brown은 +V, Blue는 0V, Black은 Output으로 사용된다. 다만 최종 배선은 반드시 해당 Sensor의 Datasheet를 확인해야 한다.
Sensor가 ON되면 Black Output이 내부 Transistor를 통해 0V 방향으로 연결된다. 그러면 전류는 다음 경로로 흐른다.
따라서 NPN Sensor를 사용할 때는 일반적으로 PLC Input Circuit이 +24V 쪽에서 전류를 공급할 수 있어야 한다. 이 때문에 PLC COM을 +24V에 연결하는 구성이 많이 사용된다.
5. PNP Sensor의 PLC 배선
PNP Sensor가 ON되면 Black Output으로 +24V가 공급된다. 전류는 PLC Input Circuit을 통과한 뒤 0V로 돌아간다.
그래서 PNP Sensor를 사용할 때는 일반적으로 PLC COM을 0V에 연결하는 Sinking Input 구조를 사용한다.
6. COM은 무조건 0V가 아니다
PLC를 처음 배울 때 COM은 GND라고 생각하기 쉽다. 하지만 DC Input Module의 COM은 해당 Input Group의 기준이 되는 공통단자다.
NPN Sensor를 받기 위한 Sourcing Input에서는 COM이 +24V가 될 수 있고, PNP Sensor를 받기 위한 Sinking Input에서는 COM이 0V가 될 수 있다.
같은 PLC 제조사에서도 Module에 따라 Input Circuit이 다를 수 있다. 배선하기 전에 Terminal Diagram에서 COM이 어느 극성에 연결되어야 하는지 반드시 확인해야 한다.
7. Sensor Wire 색상은 어떻게 보는가?
산업용 3선식 DC Sensor에서 흔히 보는 구성은 다음과 같다.
| 색상 | 일반적인 기능 | M12에서 흔한 Pin |
|---|---|---|
| Brown | +V | Pin 1 |
| Blue | 0V | Pin 3 |
| Black | Control Output | Pin 4 |
| White | 추가 Output 또는 기능선 | Pin 2 |
실제 근접센서 제조사 자료에서도 Brown +V, Blue 0V, Black Output 구성을 널리 사용한다. 하지만 Dual Output, NC Output, IO-Link, Safety Sensor에서는 White나 다른 Wire가 추가될 수 있으므로 색만 보고 배선하면 안 된다.
8. NO와 NC는 NPN, PNP와 다른 개념이다
NPN과 PNP는 Output Transistor가 전류를 어떤 방향으로 Switching하는지를 말한다. NO와 NC는 Sensor의 검출 상태와 Output Logic 관계를 말한다.
| 항목 | 무엇을 정하는가 | 예 |
|---|---|---|
| NPN / PNP | Output의 전류 방향 | Sinking 또는 Sourcing |
| NO / NC | 검출 상태에서 Output이 ON인지 OFF인지 | Normally Open, Normally Closed |
따라서 NPN NO, NPN NC, PNP NO, PNP NC가 모두 가능하다. "NPN이면 NO"처럼 연결해서 외우면 안 된다.
9. PLC Input Module이 Sink/Source 겸용이면 어떻게 연결할까?
일부 DC Input Module은 COM 극성을 바꿔서 Sinking과 Sourcing 양쪽으로 사용할 수 있다. 이 경우 Module Manual에서 허용하는 방식에 따라 COM을 +24V 또는 0V에 연결한다.
하지만 하나의 COM을 공유하는 Input Group에서는 Point마다 NPN과 PNP를 마음대로 섞을 수 없는 경우가 많다. 같은 Common Group은 동일한 극성으로 사용하는 것이 기본이다.
COM을 여러 Input이 공유하는 Module이라면 해당 Group 전체의 배선방식이 COM 극성에 의해 결정될 수 있다. 반드시 Module의 Internal Circuit과 Common Group 구성을 확인한다.
10. Sensor LED는 켜지는데 PLC Input이 안 들어오는 이유
현장에서 꽤 자주 발생하는 상황이다. Sensor 자체는 검출해서 LED가 켜지지만 PLC Online Monitor에서는 Input이 OFF인 경우다.
| 원인 | 확인 방법 |
|---|---|
| NPN과 PNP 불일치 | Sensor Output Type과 PLC Input Circuit 확인 |
| COM 극성 오류 | COM이 +24V인지 0V인지 Terminal Diagram과 비교 |
| 0V 기준 미공유 | 별도 Power Supply 사용 시 Current Return Path 확인 |
| Output Wiring 오류 | Brown, Blue, Black 실제 기능 확인 |
| PLC Input Threshold 미달 | Input ON Voltage와 Input Current 확인 |
| Sensor 고장 | Black Output을 Multimeter로 직접 측정 |
11. Multimeter로 NPN, PNP를 빠르게 확인하는 방법
Datasheet를 바로 찾기 어려운 유지보수 상황에서는 Sensor Output Voltage를 측정하면 방향을 빠르게 파악할 수 있다.
PNP Sensor
Blue 0V를 기준으로 Black Output Voltage를 측정한다. Sensor ON 상태에서 Black이 약 +24V로 올라가면 PNP Sourcing Output일 가능성이 높다.
NPN Sensor
NPN Output은 ON되면 Black이 0V 쪽으로 당겨지는 구조다. 다만 Open Collector Output은 Load나 PLC Input이 연결되지 않은 상태에서는 Multimeter 측정값만으로 정확히 판단하기 어려울 수 있다.
특히 NPN Sensor의 Black Wire를 아무 부하 없이 측정하고 "24V가 안 나온다"며 고장으로 판단하면 안 된다. 실제 Load 또는 PLC Input을 포함한 Current Path에서 측정한다.
12. 다른 전원공급기를 사용하면 0V를 연결해야 할까?
Sensor와 PLC가 서로 다른 24V Power Supply에서 공급될 수 있다. 이 경우 단순한 비절연 DC Input이라면 전류가 돌아갈 Reference Path가 필요하다.
PNP Sensor가 +24V를 PLC Input으로 보내더라도 두 System 사이에 Return Path가 없으면 Input Current가 흐르지 않는다. 따라서 Input Module의 내부 Isolation 구조와 Power Supply 구성에 따라 0V 또는 필요한 Reference를 연결해야 한다.
반대로 Channel 또는 Group이 Galvanic Isolation되어 있고 Manufacturer가 별도 전원을 허용하는 구조라면 해당 Wiring Diagram을 따른다.
13. 전압만 맞으면 되는 것이 아니다: PLC Input 사양도 봐야 한다
24V Sensor와 24V PLC라고 해서 무조건 호환되는 것은 아니다. PLC Digital Input에는 ON Voltage, ON Current, OFF Voltage, OFF Current 같은 Threshold가 있다. Sensor 쪽에는 Residual Voltage와 Leakage Current가 있다.
| Sensor 사양 | PLC 사양 | 왜 확인하는가 |
|---|---|---|
| Output Voltage / Residual Voltage | Input ON Voltage | ON 상태를 확실히 인식하는지 |
| Leakage Current | Input OFF Current | OFF인데 Input이 켜지는지 |
| Maximum Output Current | Input Current | Sensor Output Capacity가 충분한지 |
| Response Time | Input Filter | 빠른 Pulse를 놓치지 않는지 |
특히 DC 2선식 Sensor는 Sensor 자체가 동작하기 위한 Leakage Current가 Load를 통해 흐를 수 있어 OFF 상태에서도 PLC Input이 완전히 0이 되지 않을 수 있다. 2선식 Sensor는 단순히 NPN과 PNP 3선식 회로처럼 생각하지 말고 Manufacturer의 PLC 접속조건을 별도로 확인하는 것이 좋다.
14. NPN과 PNP 중 어느 쪽을 선택해야 할까?
전기적으로 한쪽이 무조건 더 좋은 것은 아니다. 가장 중요한 것은 기존 설비, PLC Input Module, Sensor Line-up, 고객 표준과 유지보수 체계를 일관되게 맞추는 것이다.
일부 시장이나 장비에서 PNP가 많이 사용되는 관행은 있지만 이것이 CE 인증의 필수조건이라는 뜻은 아니다. CE Marking 자체가 PNP Sensor 사용을 요구하지도 않는다.
- 기존 PLC Input Module이 어떤 Sensor Output을 지원하는가?
- 기존 설비가 NPN 또는 PNP 중 하나로 표준화되어 있는가?
- 교체용 Sensor를 현지에서 쉽게 구할 수 있는가?
- Common Group에 다른 Sensor Type이 이미 연결되어 있는가?
- 고객의 Electrical Standard가 있는가?
- Sensor Output의 Leakage Current와 PLC Input Threshold가 맞는가?
15. PLC Output의 NPN과 PNP도 원리는 같다
지금까지는 Sensor에서 PLC Input으로 들어오는 신호를 설명했다. PLC Transistor Output에서도 같은 원리가 적용된다.
| PLC Output | 동작 | Load 위치 |
|---|---|---|
| NPN Output | Output을 0V 방향으로 Sink | +24V와 PLC Output 사이 |
| PNP Output | Output에서 +24V를 Source | PLC Output과 0V 사이 |
즉 PLC Input과 Output을 공부할 때도 이름을 따로 외우지 말고 실제 Current Path를 그려보면 된다.
16. 현장에서 30초 안에 확인하는 순서
명판과 Datasheet에서 NPN 또는 PNP를 확인한다.
Input Module의 COM 극성과 Internal Circuit을 확인한다.
Sensor ON/OFF 상태에서 Black Wire 전압을 측정한다.
+24V에서 0V까지 전류 Loop를 손으로 따라가 본다.
17. 최종 정리
| 항목 | NPN | PNP |
|---|---|---|
| Sensor Output | Sinking | Sourcing |
| Sensor ON 시 Black | 0V 방향으로 연결 | +V 공급 |
| 일반적으로 필요한 PLC Input | Sourcing Input | Sinking Input |
| 일반적인 PLC COM | +24V | 0V |
| Current Flow 핵심 | PLC에서 Sensor로 | Sensor에서 PLC로 |
PLC NPN PNP 배선은 트랜지스터 기호를 외우는 문제라기보다 전류가 어디에서 출발해서 어디로 돌아가는지 확인하는 문제다.
NPN Sensor는 Current를 0V로 Sink하므로 PLC Input 쪽에서 Current를 Source해야 한다. PNP Sensor는 +24V를 Source하므로 PLC Input이 0V 방향으로 Current를 Sink해야 한다.
그리고 실제 현장에서는 Sensor 이름보다 PLC Input의 Internal Circuit, COM 극성, ON/OFF Threshold와 Sensor의 Residual Voltage, Leakage Current까지 확인하는 것이 중요하다.
OMRON - NPN transistor output과 PNP transistor output 차이
OMRON E2E NEXT - DC 3-wire PNP Output Circuit과 배선색
AutomationDirect - 3-wire Sinking / Sourcing Device와 PLC Input 연결
TerryPack 참고글
'【회로-전장 실무】' 카테고리의 다른 글
| 【회로-전장 실무】 4-20mA와 0-10V 차이 | PLC Analog Input 배선과 Scaling (1) | 2026.10.09 |
|---|---|
| 【회로-전장 실무】 ADC란? | 분해능, 샘플링, 기준전압과 전류센서 실무 (0) | 2026.10.07 |
| 【회로-전장 실무】 모터 드라이버 회로 설계 | 절연, DC Link, 단락, 열 설계 핵심 (0) | 2026.10.06 |
| 【회로-전장 실무】 MCU 모터 제어 보드 설계 | Encoder, PWM, ADC, Current Sensor 구성 (0) | 2026.10.04 |
| 【회로-전장 실무】 AMR BMS는 왜 필요할까? | SOC, SOH, Precharge, 병렬 배터리, 회생제동 실무 (0) | 2026.09.20 |
