Существует множество ситуаций управления, требующих инициирования действий, когда в ПЛК реализуется определенная комбинация условий логических функций.
Логические функции ПЛК
Скажем, для автоматического сверлильного станка может быть условие, что двигатель сверла должен активироваться при активации концевых выключателей, которые указывают на наличие заготовки и положение сверла как находящееся на поверхности заготовки.
Такая ситуация включает в себя логическую функцию И, причем условие A И условие B должны быть реализованы для того, чтобы произошел выходной сигнал. В этом разделе рассматриваются такие логические функции.
ПЛК И ЛОГИКА
На рисунке 1.7a показана ситуация, когда на выход не подается питание, пока два нормально разомкнутых переключателя не замкнуты. Переключатель A и переключатель B должны быть замкнуты, что, таким образом, дает логическую ситуацию «И».
Мы можем думать об этом как о системе управления с двумя входами A и B (рис. 1.7b). Выход есть только тогда, когда A и B включены. Таким образом, если мы используем 1 для обозначения сигнала включения и 0 для обозначения сигнала выключения, то для того, чтобы на выходе была 1, мы должны, чтобы A и B оба были равны 1.
Говорят, что такая операция контролируется логическим вентилем, а взаимосвязь между входами логического вентиля и выходами заносится в таблицу в форме, известной как таблица истинности. Таким образом, для вентиля И мы имеем:
Примером логического элемента «И» является система блокировки управления станком, так что ею можно управлять только тогда, когда защитное ограждение находится на своем месте и включено питание.
На рис. 1.8а показана система логических элементов И на лестничной диаграмме. Лестничная диаграмма начинается с j j, нормально разомкнутого набора контактов, обозначенного входом A, для обозначения переключателя A, и последовательно с ним j j, другого нормально разомкнутого набора контактов, обозначенного входом B, для обозначения переключателя B.
Затем строка заканчивается буквой O, обозначающей вывод. Для того чтобы был выход, должны присутствовать как вход A, так и вход B, т. е. контакты входа A и входа B должны быть замкнуты (рис. 1.8б). В общем:
На лестничной диаграмме контакты на горизонтальной ступени, то есть последовательные контакты, представляют собой логические операции И.
ПЛК ИЛИ ЛОГИКА
На рисунке 1.9а показана электрическая цепь, в которой на выход подается питание, когда переключатель A или B, оба нормально разомкнутые, замкнуты.
Это описывает логический вентиль ИЛИ (рис. 1.9b), в котором вход A или вход B должен быть включен, чтобы был выход.
Таблица истинности:
На рисунке 1.10a показана система логических элементов ИЛИ на лестничной диаграмме, на рисунке 1.10b показан эквивалентный альтернативный способ построения той же схемы.
Лестничная диаграмма начинается с j j, нормально разомкнутых контактов, обозначенных входом A, для обозначения переключателя A, и параллельно с ним j j, нормально разомкнутых контактов, обозначенных входом B, для обозначения переключателя B.
Чтобы на выход подавалось напряжение, вход A или вход B должен быть закрыт.
(рисунок 1.10в). Затем строка заканчивается буквой O, обозначающей вывод. В общем:
Альтернативные пути, предоставляемые вертикальными путями из главной ступени лестничной диаграммы, т. е. параллельные пути представляют собой логические операции ИЛИ.
Примером системы управления воротами операционной является конвейерная лента, транспортирующая продукты в бутылках к упаковке, где активируется дефлекторная пластина для отклонения бутылок в контейнер для отходов, если вес не находится в определенных пределах или на бутылке нет крышки.
ПЛК НЕ ЛОГИЧЕСКИЙ
На рис. 1.11а показана электрическая цепь, управляемая нормально замкнутым выключателем. Когда на переключатель подается вход, он размыкается, и ток в цепи отсутствует.
Это иллюстрирует вентиль НЕ, в котором есть выход, когда нет входа, и нет выхода, когда есть вход (рис. 1.11c). Ворота иногда называют инвертором.
Таблица истинности:
На рисунке 11.11b показана система вентилей НЕ на лестничной диаграмме. Контакты входа А показаны как нормально замкнутые.
Это последовательно с выходом ( ). При отсутствии входа на вход А контакты замкнуты, поэтому есть выход. Когда есть вход на вход А, он открывается, и тогда выхода нет.
Примером системы управления воротами НЕ является свет, который включается, когда становится темно, т. е. когда нет входа света на датчик освещенности, есть выход.
ПЛК NAND LOGIC
Предположим, что мы следуем за логическим элементом И с логическим элементом НЕ (рис. 1.12a). Следствием наличия вентиля НЕ является инвертирование всех выходов вентиля И.
Альтернатива, дающая точно такие же результаты, — поместить вентиль НЕ на каждый вход, а затем выполнить ИЛИ (рис. 1.12б).
Встречается та же самая таблица истинности, а именно:
Оба входа A и B должны быть 0, чтобы на выходе была 1.
Выход имеется, когда вход A и вход B не равны 1.
Комбинация этих вентилей называется вентилем И-НЕ (рис. 1.13).
Примером системы управления воротами NAND является сигнальная лампа, которая загорается, если на станке не был активирован предохранительный выключатель и не активирован концевой выключатель, сигнализирующий о наличии заготовки.
ПЛК НОР ЛОГИК
Предположим, что мы следуем за логическим элементом ИЛИ логическим элементом НЕ (рис. 1.14a).
Следствием наличия логического элемента НЕ является инвертирование выходов логического элемента ИЛИ.
Альтернативный вариант, который дает точно такие же результаты, состоит в том, чтобы поместить вентиль НЕ на каждый вход, а затем вентиль И для результирующих инвертированных входов (рис. 1.14b).
Ниже представлена результирующая таблица истинности:
Комбинация вентилей ИЛИ и НЕ называется вентилем ИЛИ. Выход существует, когда ни вход A, ни вход B не равен 1.
На рис. 1.15 показана лестничная диаграмма системы NOR.
Когда вход A и вход B не активированы, имеется выход 1. Когда X400 или X401 равны 1, выходной сигнал равен 0.
Логика исключающего ИЛИ (XOR) ПЛК
Логический элемент ИЛИ выдает выходной сигнал, когда один или оба входа равны 1.
Однако иногда возникает необходимость в вентиле, который выдает выход, когда любой из входов равен 1, но не когда оба равны 1, т. е. имеет таблицу истинности:
Такой вентиль называется исключающим ИЛИ или исключающим ИЛИ.
Один из способов получения такого вентиля — использование вентилей НЕ, И и ИЛИ, как показано на рисунке 1.16.
На рис. 1.17 показана лестничная диаграмма системы вентилей «исключающее ИЛИ». Когда вход A и вход B не активированы, выходной сигнал равен 0.
Когда активирован только вход A, верхняя ветвь приводит к выходу, равному 1. Когда активируется только вход B, тогда нижняя ветвь приводит к выходу, равному 1.
Когда оба входа A и вход B активированы, выходной сигнал отсутствует.
В этом примере логического элемента вход A и вход B имеют два набора контактов в цепях, один из которых нормально разомкнут, а другой нормально закрыт.
При программировании ПЛК каждый вход может иметь столько наборов контактов, сколько необходимо.
ПЛК Эксклюзивная логика NOR (XNOR)
