Бесконтактные логические элементы

В любой электрической схеме управления можно рассмотреть логическую взаимосвязь между ее элементами. Например, если проанализировать схему реверсивного управления с помощью магнитных пускателей, можно обнаружить, что необходимым условием одного из пускателей является отключенное состояние другого. Эта логическая связь осуществляется размыкающими контактами магнитных пускателей.

В некоторых схемах логическая связь объединяет несколько элементов. На рис. 7.3 приведены схемы включения реле. Необходимым условием включения реле К является одновременное замкнутое состояние контактов К1 и К2 (рис. 7.3, а), а для включения реле К в схеме (рис. 7.3, б) достаточно замыкания К1 или К2. В первом случае выполняется логическая связь «И», а во втором случае логическая связь «ИЛИ».

 

Рис. 7.3. Схемы включения реле: а)– при замыкании контактов К1 и К2; б)– при замыкании контактов К1 или К2

В основу логических элементов заложены наиболее часто встречающиеся в электрических схемах логические связи. Логические элементы получили свои названия по осуществляемым ими логическим связям. Различают основные и дополнительные логические элементы.

К основным относятся элементы, выполняющие логические связи И, ИЛИ, НЕ и их комбинации ИЛИ – НЕ, И – НЕ.

Логические элементы имеют один или несколько входов и один выход. Логический элемент И характеризуется тем, что сигнал на его выходе появляется только при одновременной подаче сигналов на все входы. В логическом элементе ИЛИ сигнал на выходе появляется при подаче сигнала хотя бы на один из его входов. Элементы И и ИЛИ имеют не менее двух входов. Элемент НЕ имеет один вход.

Логические элементы применяются в схемах управления в качестве промежуточных элементов. Они выполняют различные элементарные операции, позволяющие получить нужную последовательность включения исполнительных элементов схемы.

Логические элементы выполняют те же функциональные операции, что и электромагнитные контактные реле. Они имеют два устойчивых состояния – «включено» и «выключено», которые обозначаются соответственно цифрами 1 и 0. Для электромагнитного реле цифра 1 обозначает замкнутое состояние контакта, а цифра 0 – разомкнутое. Для бесконтактного логического элемента цифра 1 указывает на наличие напряжения на его выходе, а цифра 0 – на отсутствие напряжения. Аналогично обозначаются и входные сигналы логических элементов буквой Х, а выходные – Y.

Логический элемент ИЛИ. Выполняет функциональную операцию логическое сложение. Сигал на выходе элемента появляется при наличии хотя бы одного входного сигнала – Х1 или Х2. Операция ИЛИ может выполняться для любого количества входных сигналов. Эту функцию можно реализовать в виде логического сложения . Тогда для различных сочетаний входных контактов – замкнутого (логическая 1) или разомкнутого (логический 0) – имеем: , , , (чисто логическое сложение).

Логический элемент И. Выполняет функциональную операцию логическое умножение. Сигнал на выходе элемента появляется только в том случае, когда оба входных сигнала равны 1. В остальных случаях .

Логический элемент НЕ. Выполняет функциональную операцию отрицания или инвертирования. При наличии входного сигнала Х1 = 1 выходной сигнал отсутствует (), а при отсутствии входного сигнала () выходной сигнал .

Логический элемент ИЛИ – НЕ. В этом комбинированном элементе при наличии хотя бы одного сигнала на входе (Х1, сигнал на выходе , а при отсутствии входных сигналов (Х1, Х2) . Кроме рассмотренных примеров логические элементы могут выполнять запоминание определенного уровня входного сигнала (операция «ПАМЯТЬ»), блокировку (операция «ЗАПРЕТ»), выдержку времени на включение и отключение, и другие функции.

Наиболее простым способом проектирования схем управления на логических элементах является перевод предварительно составленной релейно-контакторной схемы в бесконтактный аналог заменой сочетаний контакторов и реле эквивалентными бесконтактными логическими элементами. Логические функции можно реализовать на полупроводниковых элементах диодных, транзисторных или диодно-транзисторных в обычном или интегральном исполнении.

На рисунке 7.4 показан узел схемы управления нереверсивным электроприводом с использованием бесконтактных логических элементов.

 

Рис. 7.4. Узел схемы управления нереверсивным электроприводом:

а) – релейно-контакторный эквивалент; б) – на бесконтактных логических элементах

В исходном состоянии сигналы:

Х1 – на входе элемента 2 (триггер),

Х2 – на выходе элемента 1 (И – НЕ);

Y – на выходе элемента 3 (усилителя) – равны нулю. Следовательно, контактор КМ отключен.

При нажатии на кнопку SВ2 появляется сигнал Х1 на входе элемента 2, триггер открывается и пропускает этот сигнал через усилитель на катушку контактора. Контактор срабатывает и подключает электродвигатель к сети.

Отключение электродвигателя от сети осуществляется нажатием на кнопку SB1 или при размыкании контакта КК электротеплового реле. При этом триггер переключается и на его выходе устанавливается нулевой сигнал. В результате размыкается цепь питания катушки контактора.