В схемах автоматичного та програмного управління різними виробничими процесами, в пристроях сигналізації та блокування в якості елементів дискретної дії з двома станами входу та виходу широко використовують електромагнітні реле. В залежності від поєднання сигналів, які надходять від вхідних пристроїв (пускові кнопки, кінцеві та прохідні вимикачі), такі схеми дозволяють отримувати необхідну послідовність вмикання виконувальних пристроїв (електроприводів, тягових електромагнітів, електропневматичних і електрогідравлічних клапанів та ін.). По суті, такі схеми втілюють логічні операції тієї чи іншої складності, які складаються з елементарних логічних операцій І, АБО, НЕ . При цьому проходження по обмотці реле струму, достатнього для спрацьовування, приймається за “1” на вході реле, відсутність струму в обмотці чи його зменшення до струму відпускання – за “0” на вході. Замкнений стан контактів приймається за “1”, розімкнений – за “0”, як на виході реле, так і на його вході, якщо обмотка вмикається контактами попереднього реле.
Логічні операції за допомогою реле можливо здійснити або шляхом комбінації вмикання декількох обмоток в багатообмоточних реле, або шляхом комбінації вмикання контактів реле.
Перший спосіб вимагає наявності у реле стількох обмоток, скільки вхідних величин має логічний зв’язок. В цьому випадку струми та кількість витків окремих обмоток повинні бути розраховані так, щоб намагнічувальна сила (НС) спрацьовування чи відпускання реле досягалася тільки при потрібній логічній комбінації вхідних сигналів (струмів) в окремих обмотках реле. Найбільш придатним для цієї мети є поляризоване реле з декількома обмотками.
Наприклад, для здійснення операції І на n входів реле потрібно мати n обмоток, кожна з яких повинна створювати намагнічувальну силу, яка дорівнює 1/n НС спрацьовування. В цьому випадку реле спрацьовує тільки при наявності всіх n сигналів на вході. При цьому, для відпускання реле при відсутності хоча б одного сигналу необхідно, щоб НС n-1 обмоток була менша НС відпускання. Звідси очевидний основний недолік цього способу, який полягає в необхідності особливої стабільності струмів в обмотках.
Таблиця 2.1
Найбільш зручний та розповсюджений другий спосіб – виконання логічних операцій на однообмоточних реле шляхом різних вмикань контактів.
Розглянемо різні схемні рішення з реле, на яких здійснюються деякі логічні операції і які використовують в пристроях автоматичного управління. Для креслення схем використовують умовні позначення, частина яких приведена в таблиці 2.1. Часто позначення обмоток та контактів одного і того ж самого реле віднесені на кресленні далеко один від одного. В таких випадках зручне таке цифрове маркування: обмотку реле позначають буквою Р, а контакти – К з двома числами, перше з яких означає номер реле, а друге, відділене дефісом, – номер обмотки чи контакту. Наприклад, К12‑4 – четверті контакти дванадцятого реле, Р5‑2 – друга обмотка п’ятого реле і т.п. Буквами КВ позначають кінцевий, а ПВ – прохідний вимикачі.
Схему І на n входів виконують шляхом послідовного вмикання контактів замикання n реле. На рис. 2.1, а приведена така схема на три входи. Напруга на виході схеми з’являється тільки при розмиканні всіх контактів А, В, С, тобто при поданні сигналів (струмів) в обмотки всіх трьох реле.
Р = А*В*С.
На контактах розмикання цих реле, які під’єднані послідовно (рис. 2.1,б), здійснюється операція АБО з запереченням:
Р = А+В+С.
Логічну операцію АБО на n входів виконують паралельним вмиканням контактів замикання n реле. На рис. 2.1, в приведено схему на три входи А, В, С. Напруга на виході з’явиться при замиканні будь-якого з контактів, тобто
Р = А+В+С.
Рис. 2.1. Логічні релейні елементи
На контактах розмикання цих реле може бути здійснена операція І з запереченням, якщо вмикати ці контакти паралельно (рис. 2.1, г):
Р = А + В +С= АВС.
Операцію НЕ виконують за допомогою контакту розмикання реле, який увімкнено послідовно з виходу (рис. 2.1, д):
Р = А.
При складанні схем простіших логічних операцій методом, який ми розглянули, мінімальне число реле дорівнює числу вхідних величин та, як правило, не залежить від кількості операцій, що виконуються, оскільки майже завжди вдається підібрати реле, що має достатньо велику кількість контактів замикання та розмикання.
Рис. 2.2. Елементи релейних схем
Логічна схема, яка здійснює операцію ПАМ’ЯТЬ, являє собою реле з самоблокуванням. Її широко використовують для кнопкового управління будь-яким пристроєм (рис. 2.2, а). При натисканні кнопки Вкл. замикається коло обмотки реле Р1, і воно спрацьовує, замикаючи блок-контакт К1‑1. Після відпускання кнопки Вкл., коло обмотки залишається замкненим через К1‑1 до тих пір, доки воно не буде перерване короткочасним натисканням на кнопку Відкл. При цьому реле приходить в нормальний стан.
Якщо за вхідну величину А прийняти стан кнопки Вкл., а за величину В – кнопки Відкл., за вихідну величину Р схеми прийняти стан контактів замикання К1‑2 цього реле, то поведінку схеми можливо описати виразом:
Р = (А+С)*В,
де за С прийнято стан блок-контакту К1‑1.
Взаємоблокування (рис. 2.2, б) використовують для попередження спрацьовування одного реле, якщо в цей момент часу вже спрацювало друге реле. Одночасне спрацьовування двох реле може призвести до виходу системи з ладу (наприклад, одночасна передача на двигун напруг лівого та правого обертання). Для здійснення взаємоблокування контакти розмикання одного реле, наприклад К1‑1, вмикають в коло обмотки другого реле.
При включенні В1 спрацьовує реле Р1 і контактами К1‑1 розмикає коло реле Р2, тому при включеному В1 замикання вимикача В2 не може призвести до спрацьовування реле Р2. Аналогічно діють контакти К2‑1 в колі обмотки реле Р1.
Васюра А.С. – книга “Електромагнітні механізми та виконавчі пристрої автоматики”