Релейно-контакторная аппаратура уже во многом не удовлетворяет требованиям автоматизации сложных технологических процессов в отношении надежности и быстроты действия, а также сроков службы. Поэтому на смену ей приходят так называемые логические элементы, которые в отличие от реле и контакторов не имеют движущихся частей, что повышает надежность их работы и практически приводит к неограниченному сроку службы. Логическим элементом называется устройство, имеющее один или несколько входов и один выход.
Логические элементы не имеют контактов, разрывающих ток, и поэтому взрывобезопасны. Они малочувствительны к влияниям внешней среды, не требуют регулирования и наладки в процессе эксплуатации. Все эти свойства открывают широкие перспективы к решению их применения. Логические элементы выполняют с использованием электронных ламп, полупроводниковых диодов, транзисторов и магнитных сердечников.
Рис. 12.21. К принципу работы логических элементов
Принцип работы логических элементов можно пояснить соответствующими действиями обычных контактных реле в схеме, приведенной на рис. 12.21, а, предусматривающей появление сигнала на выходе лишь в том случае, если поданы все сигналы на входе.
Логический элемент И с тремя входами действует подобно схеме с тремя реле (рис. 12.21,б). Катушка контактора К в релейной схеме получит питание лишь в случае одновременного замыкания контакторов реле РП1, РП2, и РП3, катушки которых могут получить питание при замыкании контактов а, b, с.
Рис. 12.22. Таблица основных логических элементов
Рис. 12.23. Схема включения логического элемента, выполненная с применением электронной лампы
В схеме с логическим элементом катушки контактора получат питание также в случае замыкания контактов а, b, с, подающих сигнал на вход, при этом логический элемент И выполняет функции трех электромагнитных реле (рис. 12.21, в). Комбинации из основных логических элементов дают возможность получить более сложные схемы. Логические элементы различаются в зависимости от того, какое действие на выходе вызывает подача сигнала на входе.
Логический элемент, у которого при подаче сигнала на вход появляется сигнал на выходе, называется повторителем. Логический элемент называется инвертором или элементом «нет», если при подаче сигнала на вход сигнал на выходе исчезает.
Логическим элементом ИЛИ называется такой элемент, сигнал на выходе которого появляется при подаче сигнала на один из входов. А логический элемент И — тот, у которого сигнал на выходе появляется в случае, если поданы сигналы на все входы. На рис. 12.22 приведены условные обозначения, релейный эквивалент и функциональная формула основных логических элементов. Различные схемы автоматического управления, выполнявшиеся ранее на контактных реле, можно осуществить, применяя основные логические элементы или комбинации из них.
Дальше приводятся примеры применения логических элементов с бесконтактной аппаратурой взамен схем управления, которые ранее выполнялись на контактных реле. На рис. 12.23 показана принципиальная схема включения логического элемента НЕ на электронном триоде. Она состоит в следующем.
При отсутствии сигнала на входе сетка лампы имеет отрицательный потенциал Е с, лампа заперта, анодный ток I а отсутствует. Напряжение на выходе U вых, равное Еа — Iara≈Ео, будет иметь высокий потенциал, так как отсутствует падение напряжения на сопротивлении га. При подаче положительного сигнала на вход лампа открывается, появляется анодный ток и в результате падения напряжения на rа напряжение на выходе резко уменьшается, т. е. сигнал высокого уровня на выходе появляется при отсутствии сигнала на входе.
