Примеры использования логических элементов в схемах

Рассмотрим несколько узлов электрических схем, наиболее часто встречающихся в электроприводе. На рис. 3, а показан узел питания катушки контактора К.

Рис. 3. Узлы схем с логическими элементами: 1 - 8 — номера входа и выхода

При нажатии кнопки КнП ток проходит по линии и срабатывает контактор. Его главные контакты (на схеме не показаны) подключают двигатель к сети, а контакты К, замыкаясь, шунтируют кнопку КнП. Теперь ток будет протекать по этим контактам, а кнопку КнП можно отпустить. Под действием пружины она размыкает свои контакты, но катушка будет продолжать питаться через контакты К. При нажатии кнопки КнС линия разрывается и контактор отпускается.

Этот узел можно выполнить на логических элементах. В схему входят катушка контактора К, кнопки КнП и КнС, два логических элемента ИЛИ — НЕ и усилитель. Исходное состояние х₁=0 и х₂=0, тогда на выходе элемента 1 получим у₁=х₁+х₂=0+0=1. На выходе элемента 2 — у₅=х₃+х₄=1+0=0, т. е. катушка обесточена, реле не срабатывает.

Если нажать КнП, то y₁=x₁+х₂=1+0=0. На выходе элемента 2 у₅=x₃+х₄=0+0=1. По катушке проходит ток и контактор срабатывает. Сигнал у₂ подается на вход х₂ но у₁ от этого не меняется, так как у₁=x₁+х₂=1+1=0. Таким образом, катушка контактора находится под током.

Если нажать кнопку КнС, то на вход второго элемента будет подаваться сигнал х₄=1, тогда у₂=х₃+х₄=0+1=0 и контактор отпускается.

Рассмотренная схема способна "запоминать" команды: сигнал у₂ остается неизменным, даже если отпустить кнопку.

Такую же функцию памяти можно осуществить с помощью триггера. Если на вход подать сигнал х₁=1, то на выходе появится сигнал у = 1 и будет оставаться неизменным до тех пор, пока не нажмем кнопку КнС. Тогда триггер переключается и на выходе появляется сигнал у = 0. Он будет оставаться без изменения до тех пор, пока снова не нажмем кнопку КнП.

На рис. 3, б показан узел электрической блокировки двух реле РВ (вперед) и РН (назад), исключающий их одновременное срабатывание, так как это приведет к короткому замыканию. Действительно, при нажатой кнопке КнВ срабатывает реле PB, а его блок-контакты размыкаются и катушка РН не сможет оказаться под током, даже если нажать кнопку КнН. Отметим, что шунтирование замыкающих контактов кнопок здесь не предусмотрено, т. е. узел памяти отсутствует.

В схеме с логическими элементами при нажатии кнопки КнВ на первом элементе получим х₁=1, у₂=х₁=0. На втором элементе y₇=х₅+х₆=y₂+х₆=0+0=1

Реле РВ срабатывает и сигнал y₇ подается на вход элемента 4 (y₇-х₈=1). На входе элемента 3 сигнал отсутствует (х₂ = 0), тогда у₄=х₂=1. На четвертом элементе: y₁₀=х₈+х₉=х₈+y₄=1+1=0, т. е. реле РН сработать не может, даже если нажать кнопку КнН. Тогда получим такой же результат: у₁₀=х₈+х₉=х₈+y₄=1+0=0.

На рис. 3, в показан узел отпускания реле в случае нажатия кнопки КнС или размыкания контактов конечного выключателя ВК. В схеме с логическими элементами в исходном положении у₃=х₁+х₂=0+0=1, т. е. катушка реле находится под током. При нажатии кнопки КнС получим y₃=x₁+х₂=1+0=0 и реле отпускается.

На рис. 3, г показан узел включения реле в случае нажатия кнопки КнП при замкнутом контакте ВК. В схеме с логическими элементами в нормальном состоянии контактов получим у₇=х₆=у₆=х₄=у₃=х₁х₂=0•0=0. Если нажата только кнопка КнП, то у₇=х₁х₂=1•0=0. Если замкнут только контакт ВК, то у₇=х₁х₂=0•1=0. При замыкании КнП и ВК получим у₇=х₁х₂=1•1=1. Это означает, что реле срабатывает.

На рис. 3, д показана схема управления двумя реле Р₁ и Р₂. При подаче напряжения на цепь срабатывает реле времени РВ, его контакты в линии 3 размыкаются мгновенно. Схема готова к работе. При нажатии кнопки КнП срабатывает реле Р₁, его контакты замыкаются, шунтирут кнопку. Другие контакты в линии 2 размыкаются, а в линии 3 замыкаются. Реле РВ отпускается и его контакты с выдержкой времени замыкаются, срабатывает реле Р₂. Таким образом, после нажатия кнопки КнП реле Р₁ срабатывает сразу, а Р₂ — через некоторое время.

В схеме с логическими элементами узел "Память" построен на триггере. Пусть на выходе у него сигнал отсутствует (у₃ = 0), реле Р₁ и Р₂ обесточены. Нажимаем кнопку КнП, появляется сигнал на выходе триггера. Срабатывает реле Р₁ и начинает отсчет времени элемент ЭВ.

Когда появится сигнал у₅ = 1, срабатывает реле Р₂. При нажатии кнопки КнС триггер переключается и тогда у₃ = 0. Реле Р₁ и Р₂ отпускаются.

Типовые узлы с логическими элементами широко применяют в более сложных схемах, причем такие схемы гораздо проще, чем схемы на релейно-контакторной аппаратуре.