ЛОГИКА ТРАПА

Обозначения «L1» и «L2» не сослаться к 2 полюсам поставкы 120 ВПТ, если в противном случае после того как я замечены. L1 будет «горячим» проводником, и L2 будет заземленным («нейтраль») проводником. Эти обозначения не имеют ничего сделать с индукторами, как раз сделать вещи смущая. Фактическая сила трансформатора или генератора поставляя к этой цепи снята для простоты. В реальности, цепь смотрит что-нибудь подобное:

Типично в промышленных цепях логики релеего, но всегда, рабочем потенциале для контактов переключателя и катушках релеего будет 120 вольтов AC. AC более низкого напряжения тока и даже системы DC иногда построены и документированы согласно диаграммам «трапа»:

Пока переключатель контактирует и катушки релеий все подходящ rated, оно реально не имеет значение что уровнем напряжения тока выбирает для системы для того чтобы работать с.

Заметьте номер «1» на проводе между переключателем и светильником. В реальном мир, тот провод был бы обозначен с тем номером, using бирки shrink жары или прилипателя, везде, где было удобно определить. Проводы водя к переключателю были бы обозначены «L1» и «1,» соответственно. Проводы водя к светильнику были бы обозначены «1» и «L2,» соответственно. Эти номера провода делают агрегат и обслуживание очень легкими. Каждый проводник имеет свой собственный уникально номер провода для системы управления он использовал внутри. Номера провода не изменяют на любых соединении или узле, даже если размер провода, цвет, или изменения длины идя в или из место включения. Конечно, предпочтительно поддерживать последовательные цветы провода, да ведь это всегда практически. Имеет значение что любое одно, электрически непрерывный пункт в управляемой схеме обладает таким же номером провода. Примите этот раздел цепи, например, с проводом #25 как одиночный, электрически непрерывный пункт продевая нитку к много по-разному приспособлений:

В диаграммах трапа, приспособление нагрузки (светильник, катушка релеего, катушка соленоида, etc.) почти всегда нарисовано на right-hand стороне rung. Пока оно не имеет значение электрически где катушка релеего расположена внутри rung, она имеет значение который конец электропитания трапа заземлен, для надежной деятельности.

Взятие например эта цепь:

Здесь, светильник (нагрузка) расположен на right-hand стороне rung, и поэтому будет земным соединением для источника питания. Это будет никакими аварией или совпадением; довольно, будет целевым элементом хорошей практики конструкции. Предположите что провод #1 был случайно прийти в контакте с землей, изоляция того провода будучи протертым так как чуть-чуть проводник пришел в контакте с после того как он заземлен, проводник металла. Наша цепь теперь действовала бы как это:

С обеими сторонами светильника соединенного к земле, светильник «будет замкнут накоротко вне» и неспособно для того чтобы получить силу осветить вверх. Если переключатель должны был закрыть, то был бы short-circuit, немедленно дуя взрыватель.

Однако, учитывайте случилось бы к цепи с таким же недостатком (проводом #1 приходя в контакте с землей), кроме того что это время мы обменим положения переключателя и взрывателя (L2 все еще заземлено):

Это время случайно зазмеление провода #1 принудит силу к светильнику пока переключатель не будет иметь никакое влияние. Гораздо безопасне иметь систему дует взрыватель в случае земляного повреждения чем иметь систему uncontrollably подпитывает светильники, релеих, или соленоиды в случае такого же недостатка. Для этой причины, нагрузки необходимо всегда расположиться наиболее ближайше заземленному проводнику силы в диаграмме трапа.

• ПРОСМОТРЕНИЕ:
• Иногда вызываемыми диаграммами трапа («логикой трапа») будут типом электрической нотации и symbology част используемым для того чтобы проиллюстрировать как электроие-механическ переключатели и релеие соединены.
• 2 вертикальных линии вызваны «рельсами» и attach к противоположным полюсам электропитания, обычно 120 вольтам AC. L1 обозначает «горячий» провод и L2 AC «нейтральный» (заземленный) проводник.
• Горизонтальные прямые в диаграмме трапа вызваны «рангами,» каждое одно представляя уникально ветвь параллельной цепи между полюсами электропитания.
• Типично, проводы в системах управления маркированы с номерами and/or письмами для идентификации. Правило, все постоянно соединенные (электрически пункты общего) должно принести такой же ярлык.

Функции логики цифров

Мы можем построить просто функции логики для нашей постулативной цепи светильника, using множественные контакты, и документируем эти цепи довольно легк и постижимо с дополнительными рангами к нашему первоначально «трапу.» Если мы используем стандартное двоичное обозначение для состояния переключателей и светильника, то (0 для сработано или выключено; 1 для после того как я сработано или после того как я подпитано), таблица правды можно сделать для того чтобы показать как логика работает:

Теперь, светильник приходит дальше если или сработаны контакт a или контакт b, то потому что все, котор оно принимает для светильника, котор нужно подпитать иметь по крайней мере один курс для течения от L1 провода для того чтобы связать проволокой 1. Мы имеем будет функцией просто ИЛИ логики, снабженной с ничего больше чем контакты и светильник.

Мы можем передразнить И функцию логики путем связывать проволокой 2 контакта последовательно вместо параллели:

Теперь, светильник подпитывает только если контакт a и контакт b одновременно сработаны. Курс существует для течения от L1 провода к светильнику (проводу 2) если и, то только если оба контакта переключателя закрыты.

Логически заворот, или НЕ, функция можно выполнить на контакте input просто путем использование normally-closed контакта вместо normally-open контакта:

Теперь, светильник подпитывает если контакт не сработан, и выключает, то когда контакт сработан.

Если мы принимаем наше ИЛИ функцию и переворачиваем каждый «входной сигнал» через пользу normally-closed контактов, то мы закончимся вверх с функцией NAND. В специальной ветви математики известной как булевская алгебра, это влияние тождественности функции строба изменяя с заворотом входных сигналов описано DeMorgan's Теоремой, вопросом, котор нужно исследовать более подробно в более последней главе.

Светильник будет подпитан если любой контакт unactuated. Он идет вне только если оба контакта сработаны одновременно.

Likewise, если мы принимаем наше И функцию и переворачиваем каждый «входной сигнал» через пользу normally-closed контактов, то мы закончимся вверх с a НИ задействуемся:

Картина быстро показывает когда цепи трапа сравнены с их двойниками строба логики:

• Контакты параллели соответствующи к ИЛИ стробу.
• Контакты серии соответствующи к И стробу.
• Normally-closed контакты соответствующи к НЕ стробу (инвертору).

Мы можем построить функции combinational логики путем собирать контакты в series-parallel расположениях, также. В следующий примере, мы имеем функцию Exclusive-OR построенную от сочетание из И, ИЛИ, и стробов инвертора (НЕ):

Верхний rung (контакт a NC последовательно без контакта b) будет эквивалентом комбинации строба верхней части NOT/AND. Нижний rung (ОТСУТСТВИЕ контакта a последовательно с контактом b NC) будет эквивалентом комбинации строба дна NOT/AND. Параллельное связь между 2 ранга на проводе 2 формы эквивалентом ИЛИ строба, в позволять или rung 1 или, котор звенят 2 подпитать светильник.

Для того чтобы сделать функцию Exclusive-OR, мы должны использовать 2 контакта в входной сигнал: одно для сразу входного сигнала и другое для «перевернули» входной сигнал. 2 контакта «a» физическ сработаны таким же механизмом, как 2 контакта «b». Общяя ассоциация между контактами обозначена ярлыком контакта. Не будет предела к сколько контакты в переключатель можно представить в диаграмме трапа, как каждый новый контакт на любом переключателе или релеий (или normally-open или normally-closed) используемое в диаграмме просто маркировано с таким же ярлыком.

Иногда, контакты многократной цепи на одиночном переключателе (или релеий) обозначены ярлыками смеси, как «A-1» и «A-2» вместо 2 ярлыка «a». Это может быть специально полезно если вы хотите специфически обозначить, то установлено контактов на каждых переключателе или релеем использует для часть цепи. Для ради простоты, я воздержусь от такой разработанный обозначать в этом уроке. Если вы видите общий ярлык для множественных контактов, то вы знаете те контакты все сработаны таким же механизмом.

Если мы желаем перевернуть выход любой switch-generated функции логики, то мы должны использовать релеего с normally-closed контактом. На пример, если мы хотим подпитать нагрузку основанную на противоположность, то, или НЕ, normally-open контакта, мы smogли сделать это:

Мы вызовем релеего, «релеий управления 1,» или CR1. Когда катушка CR1 (символизированного с парами скобок на первом rung) подпитана, контакт на втором rung раскрывает, таким образом выключающ светильник. От переключателя a к катушке CR1, функция логики noninverted. Normally-closed контакт сработанный катушкой CR1 релеего обеспечивает логически функцию инвертора для того чтобы управлять светильником напротив того из состояния возбуждения переключателя.

Прикладывающ эту стратегию заворота до одна из наших функций inverted-input созданных более раньше, как OR-to-NAND, мы можем перевернуть выход с релеим для того чтобы создать noninverted функцию:

От переключателей к катушке CR1, логически функция то из строба NAND. Контакт CR1's normally-closed обеспечивает один окончательный заворот для того чтобы повернуть функцию NAND в И функцию.

• ПРОСМОТРЕНИЕ:
• Контакты параллели логически соответствующи к ИЛИ стробу.
• Контакты серии логически соответствующи к И стробу.
• Нормальн закрытые (N.C.) контакты логически соответствующи к НЕ стробу.
• Релеего необходимо использовать для того чтобы перевернуть выход функции строба логики, пока просто normally-closed контакты переключателя достаточно для того чтобы представить перевернутые входные сигналы строба.

Цепи разрешительных и блокировки

Практическое применение логики переключателя и релеего в системах управления где несколько отростчатых условий должны быть соотвествованы прежде чем механизм позволен начать. Хорошим примером этого будет управление горелки для больших печей сгорания. Для того НОП горелки в большой печи, котор нужно начать безопасн, система управления спрашивает «позволение» от нескольких отростчатых переключателей, включая топливное давление высоких и низкого уровня, проверку подачи вентилятора воздуха, положение демфера стога вытыхания, положение входного люка, etc. каждое отростчатое состояние вызвано разрешительным, и каждый разрешительный контакт переключателя связан проволокой последовательно, так как если любое одно из их обнаруживает опасное состояние, то цепь будет раскрына:

Если все разрешительные условия соотвествованы, то CR1 подпитает и зеленый светильник будет LIT. В реальной жизни, больше чем как раз был бы подпитан зеленый светильник: соленоид обычно управления релеего или вентиля горючего был бы помещен в том rung цепи, котор нужно подпитать когда все разрешительные контакты были «хороши: », совсем закрыто. Если не соотвествовано любое одно из разрешительных условий, то будет сломан шнур серии контактов переключателя, CR2 выключит, и красный светильник осветит.

Заметьте что высокий контакт топливного давления normally-closed. Это потому что мы хотим контакт переключателя раскрыть если топливное давление получает слишком высоким. В виду того что «нормальное» состояние любого переключателя давления когда нул давлений (низкого уровня) прикладывается к ему, и нами хочет этот переключатель раскрыть с чрезмерно (высоким) давлением, мы должны выбрать переключатель который закрын в своем нормальном состоянии.

Другое практическое применение логики релеего в системах управления где мы хотим обеспечить 2 несовместимых случая не могут произойти в то же самое время. Пример этого находится в реверзибельном управлении мотора, где 2 контактора мотора связаны проволокой для того чтобы переключить полярность (или последовательность участка) к электрическому двигателю, и мы не хотим передние и обратные контакторы подпитанные одновременно:

Когда M1 контактора подпитано, 3 участка (a, b, и c) подключены сразу к стержням 1, 2, и 3 из мотора, соответственно. Однако, когда контактор M2 подпитан, фазирует a и b обратите, a идя поехать на автомобиле стержень 2 и b идя поехать на автомобиле стержень 1. Это реверсирование участка связывает проволокой результаты в моторе закручивая противоположное направление. Препятствуйте нам рассмотреть управляемую схему для этих 2 контакторов:

Примите примечание normally-closed контактом «OL», который будет термально контакт перегрузки активированный элементами «подогревателя» связанными проволокой последовательно с каждым участком мотора AC. Если подогреватели получают слишком горячими, то контакт изменит от своего нормального (закрытого) положения к быть открыт, который предотвратит любой контактор от подпитывать.

Эта система управления будет работать отлично, пока никто нажимы обе кнопки в то же самое время. Если кто-то должны было сделать то, то участки a и b были бы закорочены совместно на основании факта что M1 контактора посылает участки a и b прямо к мотору и контактору M2 обращает их; фазируйте a замкнул накоротко для того чтобы фазировать и наоборот b. Очевидно, это будет плохая конструкция системы управления!

Для того чтобы предотвратить это возникновение от случаться, мы можем конструировать цепь так, что energization одного контактора предотвратит energization другого. Это вызвано блокировать, и оно accomplished через пользу вспомогательных контактов на каждом контакторе, как такое:

Теперь, когда M1 будет подпитано, normally-closed вспомогательный контакт на втором rung будет открыт, таким образом предотвращающ M2 от быть подпитанным, даже если сработано «обратное» кнопка. Likewise, energization M1's предотвращен когда M2 подпитан. Было добавлены, что отразило примечание, также, как дополнительный провод нумерует (4 и 5) изменения проводки.

Оно должен быть замечен что это не будет единственная дорога блокировать контакторы для того чтобы предотвратить условие short-circuit. Некоторые контакторы приходят после того как они оборудованы с вариантом механически блокировки: рукоятка соединяя armatures 2 контакторов совместно так, что они физическ будут предотвращены от одновременного закрытия. Для дополнительной безопасности, электрические блокировки могут все еще быть использованы, и должно к простоте цепи не будет серьезного основания не использовать их в дополнение к механически блокировкам.

• ПРОСМОТРЕНИЕ:
• Контакты переключателя установленные в rung логики трапа конструированный для того чтобы прервать цепь если некоторые физические условия не соотвествованы, то вызваны разрешительными контактами, потому что система требует позволения от этих входных сигналов активировать.
• Контакты переключателя конструированные для того чтобы предотвратить систему управления от принимать 2 несовместимых действия сразу (как приводить электрический двигатель в действие вперед и ОН назад одновременно) вызваны блокировками.

Управляемые схемы мотора

Контакты блокировки установленные в управляемую схему мотора ранее раздела работают отлично, но мотор побежит только покуда каждый переключатель кнопка будет держаться вниз. Если мы хотели держать, то мотор даже после оператора принимает его или её руку с командного выключателя, мы smog изменить цепь в несколько другой способ: мы smogли заменить переключатели кнопка с тумблерами, или мы smogли добавить еще некоторые логику релеего к «защелке» управляемая схема с одиночным, однократно возбуждением любого переключателя. Препятствуйте нам увидеть как второй подход снабжен, в виду того что он общ использован в индустрии:

Когда «переднее» кнопка будет сработано, M1 подпитает, закрывающ normally-open вспомогательный контакт в порядке того переключателя. Когда кнопка будет выпущено, контакт закрытого M1 вспомогательный будет поддерживать течение к катушке M1, таким образом запирающ на задвижку «переднюю» цепь в положении "ОН"а. Такой же вид вещи случится когда будет отжато «обратное» кнопка. Эти параллельные вспомогательные контакты иногда названы seal-in контактирует, смысль «уплотнения» слова необходимо такая же вещь как защелка слова.

Однако, это создает новую проблему: как остановить мотор! По мере того как цепь существует справедливо теперь, мотор побежит или вперед или ОН назад как только соответствуя переключатель кнопка отжат, и продолжит побежать покуда будет сила. Для того чтобы остановить любую цепь (вперед или ОН назад), мы требуем некоторых середин для оператора прервать силу к контакторам мотора. Мы вызовем этот новый переключатель, останавливаем:

Теперь, если или передними или обратными цепями заперты на задвижку, то они могут быть «после того как они расцеплены» однократно отжимать кнопка «стопа», которое раскроет или переднюю или обратную цепь, выключая подпитанный контактор, и возвращающ контакт seal-in к своему нормальному (открытому) положению. Переключатель «стопа», имеющ normally-closed контакты, дирижирует силу к или передним или обратным цепям после того как он выпускан.

До тех пор, настолько хорошо. Препятствуйте нам рассматривать другой практически аспект нашей схемы управлением мотора прежде чем мы прекращаем добавить к ему. Если наш постулативный мотор повернул, то механически нагрузка с много моментом, как большой вентилятор воздуха, мотор могла продолжать поплавать вдоль побережья для существенного количества времени после того как кнопка стопа была отжата. Это smogло быть проблемно если оператор должны был попытаться обратить направление мотора без ждать вентилятор для того чтобы остановить повернуть. Если вентилятор все еще плавал вдоль побережья вперед и было отжато «обратное» кнопка, то мотор боролся бы для того чтобы отжать что инерция большого вентилятора как она попыталась начать поворачивать в обратный, рисуя чрезмерно течение и потенциальное уменьшение жизни мотора, механизмов привода, и вентилятора. Мы могли полюбить для того чтобы иметь будет некоторым видом time-delay функции в этой системе управления мотора для того чтобы предотвратить такой преждевременный запуск от случаться.

Препятствуйте нам начать путем добавлять несколько time-delay катушки релеего, одно в порядке каждой катушки контактора мотора. Если мы используем контакты, то задерживают возвращающ к их нормальному состоянию, эти релеие обеспечат нам «память» чего направление мотор на последнем месте было приведено в действие для того чтобы повернуть. Мы хотим каждый time-delay контакт, котор нужно сделать должен раскрыть ногу starting-switch противоположной цепи вращения на несколько секунд, пока вентилятор плавает вдоль побережья к остановке.

Если мотор бежал в переднем направлении, и, то M1 и TD1 будут подпитаны. Был подпитан этим быть случаем, normally-closed, timed-closed контактом TD1 между проводами 8 и 5 немедленно раскроет момент TD1. Когда кнопка стопа отжата, контакт TD1 ждет конкретно указанное количество времени перед возвращающ к своему normally-closed положению, таким образом держать обратную цепь кнопка открытым для продолжительности поэтому M2 нельзя подпитать. Когда времена TD1 вне, контакт закроет и цепь позволит M2 быть подпитанным, если обратное кнопка отжато. В близком образе, TD2 предотвратит «переднее» кнопка от подпитывая M1 до тех пор пока не выключить prescribed задержка по времени после M2 (и TD2).

Тщательный наблюдатель заметит что функции time-interlocking TD1 и TD2 представляют контакты M1 и M2 блокируя резервные. Мы можем получить освобожданными вспомогательных M1 контактов и M2 для блокировок и как раз пользы TD1 и контактов TD2's, в виду того что они немедленно раскрывают когда их соответственно катушки релеего подпитаны, таким образом «фиксировать вне» один контактор если другое подпитано. Каждый раз релеий задержки будет служить двухцелевое: предотвращать другой контактор от подпитывать пока мотор бежит, и предотвращать такой же контактор от подпитывать до prescribed времени после выключения мотора. Приводя к цепь имеет преимущество быть простоее чем ранее пример:

• ПРОСМОТРЕНИЕ:
• Катушки контактора мотора (или «стартера») типично обозначены письмом «m» в диаграммах логики трапа.
• Непрерывная деятельность мотора с однократно переключателем «старта» по возможности если normally-open контакт «seal-in» от контактора подключен в порядке переключателя старта, то так, что как только контактор подпитан он будет поддерживать силу к себе и держит «после того как он заперт на задвижку» дальше.
• Релеие задержки по времени общ использованы в больших управляемых схемах мотора для того чтобы предотвратить мотор от быть начатым (или обращено) до тех пор пока определённое количество времени не истечь от случая.

Fail-safe конструкция

Цепи логики, ли после того как я состояли из электроих-механическ релеих или полупроводниковых стробов, можно построить в много другой способ выполнить такие же функции. Будет обычно никто «правильно» дорога конструировать сложную цепь логики, но будут обычно дороги которые более лучшие чем другие.

В системах управления, безопасностью будет (или по крайней мере быть) важный приоритет конструкции. Если будут множественные дороги в цифровую управляемую схему можно конструировать для того чтобы выполнить задача, и одна из тех дорог случается держать некоторые преимущества в безопасности над другими, то та конструкция более лучшее одним, котор нужно выбрать.

Препятствуйте нам взглянуть на просто системе и рассмотреть как она могла быть снабжена в логике релеего. Предположите что большая лаборатория или промышленное здание должна быть оборудованным при система пожарной сигнализации, активированная любое одним из нескольких запирая на задвижку переключателей установленных повсеместно в средство. Система должна работать так как сирена сигнала тревоги подпитает если сработано любое один из переключателей. Во-первых блестнян она кажется как если бы логика релеего должна быть неимоверно просто: как раз используйте normally-open контакты переключателя и соединяйте их все в порядке одина другого:

Необходимо, это ИЛИ функция логики снабженная с 4 входными сигналами переключателя. Мы smogли расширить эту цепь для того чтобы включить любой число входных сигналов переключателя, каждый новый переключатель будучи добавлянными к параллельной сети, но я буду ограничивать ее до 4 в этом примере для того чтобы держать вещи просто. Во всяком случае, будет элементарной системой и кажется, что будет меньшяя возможность тревоги.

За исключением в случае отказа проводки, то. Природа электрических контуров такое что «открытые» отказы (открытый переключатель контактирует, сломанные соединения провода, открытые катушки релеего, дунутые взрыватели, etc.) статистически более правоподобны для того чтобы произойти чем любой другой тип отказа. С тем в разуме, она делает чувство проектировать цепь для того чтобы быть как можно веротерпима к такому отказу. Препятствуйте нам предположить что соединение провода для переключателя #2 должны было потерпеть неудачу открытое:

Если этот отказ должны был произойти, то результат был бы что переключатель #2 не более длиной подпитает сирену если сработано. Это, очевидно, не хорошо в системе пожарной сигнализации. Если система регулярно не испытать (хорошая идея так или иначе), никто знали бы была проблема до тех пор пока кто-то не попытаться использовать тот переключатель в случае опасности.

Если система был re-engineered звуком сигнал тревоги в случае открытого отказа? Та дорога, отказ в проводке привела бы к в ложном сигнале тревоги, сценарии очень более предпочтительном чем то из иметь переключатель молчком терпит неудачу и не действует после того как оно. Для того чтобы достигнуть этой цели конструкции, мы re-wire переключатели так как открытый контакт звучал сигнал тревоги, довольно чем закрытый контакт. Что был случай, переключателями быть normally-closed и последовательно друг с другом, приводящ катушку в действие релеего которая после этого активирует normally-closed контакт для сирены:

Когда все переключатели unactuated (регулярно положение operating этой системы), будет подпитано релеий CR1, таким образом держащ контакт CR1 открытой, предотвращающ сирену от быть приведенным в действие. Однако, если любые переключатели сработаны, то релеий CR1 выключит, закрывающ контакт CR1 и звучающ сигнал тревоги. Также, если будет пролом в проводке везде в верхнем rung цепи, то сигнал тревоги будет звучать. Когда будет открыно что сигнал тревоги ложен, работники в средстве знают что что-то потерпело неудачу в аварийной системе и что для этого нужно быть отремонтированным.

Я а, цепь более сложна чем она была перед добавлением релеего управления, и система smogла все еще потерпеть неудачу в «молчком» режиме с сломленным соединением в нижнем rung, но будет все еще более безопасной конструкцией чем первоначально цепь, и таким образом предпочтительно от точки зрения безопасности.

Эта конструкция цепи названа fail-safe, должно к своей предназначенной конструкции для того чтобы не выполнить обязательство к самому безопасному режиму в случае общего отказа как сломленное соединение в проводке переключателя. Fail-safe конструкция всегда начинает с предположением о самом правоподобном виде проводки или неисправности элемента системы, и после этого пытается установить вещи так как такой отказ причинит цепь подействовать в самой безопасной дороге, «самую безопасную дорогу» будучи обусловливанным физическими характеристиками процесса.

Примите например electrically-actuated клапан (соленоида) для поворачивать дальше охлажденную воду к машине. Подпитывать катушку соленоида двинет armature после этого или раскрывает или закрывает механизм клапана, в зависимости от что вроде клапан мы определяем. Весна возвратит клапан к своему «нормальному» положению когда соленоид будет выключен. Мы уже знаем что открытый отказ в катушке проводки или соленоида более правоподобн чем краткость или любой другой тип отказа, поэтому мы должны конструировать эту систему для того чтобы находиться в своем самом безопасном режиме при выключенный соленоид.

Если это будет охлажденной водой, то мы контролируем с этим клапаном, шансами будем им безопасне для того чтобы иметь охлажденную воду повернуть дальше в случае отказа чем отключить, последствия машины без хладоагента обычно строги. Это намеревается мы должно определить клапан поворачивает дальше (раскройте вверх) после того как он выключан и поворачивается (закрывает вниз) после того как оно подпитывано. Это может показаться, что «ОН назад» имело клапан setup эта дорога, но оно сделает для более безопасной системы в конце.

Одно интересное применение fail-safe конструкции находится в индустрии производства электроэнергии и распределения, где большим автоматам защити цепи нужно быть раскрынным и закрынным электрическими сигналами управления от защитных релеих. Если релеий 50/51 (мгновенное и приурочьте перегрузки по току) идет управлять, что автомат защити цепи задействовал (раскрыть) в случае чрезмерно течения, то должны мы конструировать его так, что релеий закроет контакт переключателя для посылки сигнала «отключения» к выключателю, или раскрываем контакт переключателя для того чтобы прерывать регулярно сигнал "ОН"а начать отключение выключателя? Мы знаем что открытое соединение будет самыми правоподобными для того чтобы произойти, но будет самым безопасным положением системы: выключатель открытый или выключатель закрыли?

Сперва, оно показался бы что будет безопасне иметь большое отключение автомата защити цепи (раскройте вверх и отключите силу) в случае открытого недостатка в защитной управляемой схеме релеего, как раз как мы имели невыполнение обязательства системы пожарной сигнализации к положению сигнала тревоги с любым отказом переключателя или проводки. Однако, вещи не настолько просто в мире наивысшей мощности. Иметь большой автомат защити цепи огульн задействовать открытое будет никаким малым делом, специально когда клиенты в зависимости от продолжаемой поставкы электричества поставить стационары, системы радиосвязей, системы водоочистки, и другие важные инфраструктуры. Для этой причины, инженеры электрической системы имеют вообще соглашались конструировать защитные цепи релеего для того чтобы вывести наружу закрытый сигнал контакта (приложенная сила) раскрыть большие автоматы защити цепи, намереваясь что любые открытый отказ в проводке управления идут незамеченный, просто выходящ выключатель в положение статус-кво.

Это идеально ситуация? Конечно не. Если защитное релеий обнаруживает условие, то перегрузок по току пока проводка управления неудачный открытыми, она не будет задействовать открыто автомат защити цепи. Как первая конструкция системы пожарной сигнализации, «молчком» отказ будет очевидн только когда система необходима. Однако, проектировать сети управления другая дорога -- так как любые открытый отказ немедленно закрыли бы автомат защити цепи, потенциальн чернящ вне большие зелья решетки силы -- реально не более лучшая алтернатива.

Вся книга smogла быть написана на принципах и практиках хорошей конструкции fail-safe системы. По крайней мере здесь, вы знаете несколько принципы: та проводка клонит терпеть неудачу открытое более часто чем замкнуто накоротко, и то классификация аварий и повреждений электрической системы управления (раскройте) должно быть таким что оно показывает and/or срабатывает настоящий процесс в самом безопасном другом режиме. Эти фундаментальные принципы удлиняют к non-electrical системам также: определите большинств единый режим отказа, тогда проектируйте систему так, что классификация аварий и повреждений probable установит систему в самом безопасном условии.

• ПРОСМОТРЕНИЕ:
• Цель fail-safe конструкции должна сделать систему управления как можно веротерпимым к правоподобным проводке или неисправностям элемента системы.
• Самый общий тип проводки и неисправности элемента системы «раскрывает» цепь, или сломанное соединение. Поэтому, fail-safe система должна быть конструирована для того чтобы не выполнить обязательство к своему самому безопасному режиму деятельности в случае открытой цепи.

Programmable регуляторы логики

Перед пришествием цепей полупроводниковой логики, логически системы управления были конструированы и построены исключительн вокруг электроих-механическ релеих. Релеие далеко от устарелого в самомоднейшей конструкции, но были заменены в много из их бывших ролей как механизмы управления logic-level, после того как я relegated наиболее часто к тем применениям требуя сильнотоковому and/or высоковольтному переключению.

Системы и процессы требуя «включено-выключено» управления изобилуют в самомоднейших коммерции и индустрии, но такие системы управления редк построены от того электроие-механическ релеие или дискретные стробы логики. Вместо, вычислительные машины дискретного действия заполняют потребность, которая может быть запрограммирована для того чтобы сделать разнообразие логически функции.

В последних 1960's американская, котор компания назвала сподвижниц Бэдфорд выпустил вычислительный прибор они вызвали MODICON. По мере того как акроним, оно намеревался модульный цифровой регулятор, и более поздно былся именем разделения компании посвященного к конструкции, изготовьте, и сбывание этих одноцелевых компьютеров управления. Другие фирмы инженерства начали их собственные варианты этого приспособления, и оно окончательн пришло быть знанным в non-proprietary терминах как PLC, или Programmable регуляторе логики. Цель PLC должна была сразу заменить электроие-механическ релеих как элементы логики, заменяя вместо полупроводниковую вычислительную машину дискретного действия с, котор хранят программой, способной для того чтобы подражать соединению много релеих для того чтобы выполнить некоторые логически задачи.

PLC имеет много «input» стержни, до которые он интерпретирует положения «максимума» и «низкого уровня» логически от датчиков и переключателей. Он также имеет много выходных терминалов, до которые он выводит наружу сигналы «максимума» и «низкого уровня» привести света, соленоиды, контакторы, малые моторы, и другие приспособления в действие одалживая к включено-выключено управлению. В усилии сделать PLCs легким запрограммировать, их язык программирования был конструирован для того чтобы походить диаграммы логики трапа. Таким образом, промышленные электрик или инженер-электрик привычные к схемам логики трапа чтения чувствовали бы удобными программирующ PLC для того чтобы выполнить такие же функции управления.

PLCs будет промышленными компьютерами, и по мере того как такие их входной сигнал и выходные сигналы типично 120 вольтов AC, как раз как электроие-механическ релеие управления, котор они были конструированы для того чтобы заменить. Хотя некоторое PLCs имеет способность к сигналам напряжения тока DC входного сигнала и выхода низкоуровневым величины используемой в вентилях совпадения логики, это будет исключением и не правилом.

Стандарты соединения сигнала и программировать меняют несколько между по-разному моделями PLC, но они подобны достаточно для того чтобы позволить «родовое» введение к PLC программируя здесь. Следующий иллюстрация показывает просто PLC, по мере того как она могла появиться от вида спереди. 2 стержня винта предусматривают соединение до 120 вольтов обозначенного AC для приводить сети в действие PLC внутренне, L1 и L2. 6 стержней винта на левой стороне предусматривают соединение к вводным устройствам, каждый стержень представляя по-разному входной сигнал «канал» с своими ярлык «x». Стержнем винта lower-left будет «общее» соединение, которое вообще подключено к L2 (нейтральному) источника питания 120 ВПТ.

Внутри снабжения жилищем PLC, подключенного между каждым стержнем входного сигнала и общим стержнем, приспособление opto-isolator (светоиспускающий диод) которое снабубежит электрически изолированный сигнал логики «максимума» сети компьютера (фототранзистор интерпретирует свет СИД) когда 120 ВПТ силы приложенной между соответственно стержнем входного сигнала и общим стержнем. Показывая СИД на передней панели PLC дает визуально индикацию «подпитанного» входного сигнала:

Выходные сигналы произведены сетями компьютера PLC активируя приспособление переключения (транзистор, ТРИАК, или даже электроое-механическ релеего), подключая стержень «источника» к любому «Y-» обозначили выходные терминалы. Стержень «источника», соответственно, обычно подключен к стороне L1 источника питания 120 ВПТ. Как с каждым входным сигналом, показывая СИД на передней панели PLC дает визуально индикацию «подпитанного» выхода:

В этой дороге, PLC может взаимодействовать с реальный приспособлениями как переключатели и соленоиды.

Фактическая логика системы управления установлена внутри PLC посредством компьутерной программы. Эта программа диктует который выход получает подпитанным под которым входным сигналом подготовляет. Хотя кажется, что будет диаграмма логики трапа, с символами переключателя и релеего, там будется программа самей никакие фактические контакты переключателя или передайте катушки работая внутри PLC для того чтобы создать логически отношения между входным сигналом и выходом. Эти будут мнимыми контактами и катушками, если вы будете. Программа вписана и осмотрена через персональный компьютер соединенный к порту PLC программируя.

Рассматривайте следующий цепь и программу PLC:

Когда переключатель кнопка unactuated (unpressed), никакая сила не послана к входному сигналу X1 PLC. После программы, которая показывает normally-open контакт X1 последовательно с катушкой Y1, никакая «сила» не будет послана к катушке Y1. Таким образом, выключенные остатки выхода Y1 PLC, и светильник индикатора подключили к ему остают темными.

Если отжат переключатель кнопка, однако, то, сила будет послана к входному сигналу X1 PLC. Любые и все контакты X1 появляясь в программу примут сработанное положение (non-normal), как если бы они были контактами релеего сработанными подпитывать названной катушки релеего «X1». В этот случай, подпитывать входной сигнал X1 причинит normally-open контакт X1 будет «близко,» посылающ «силу» к катушке Y1. Когда катушка Y1 программы «подпитает,» реальный выход Y1 станет подпитанным, освещающ вверх по светильнику соединенному к ему:

Его необходимо понять что контакт X1, катушка Y1, прошивочные провода, и «сила» появляясь в индикацию все персонального компьютера фактически. Они не существуют как реальные электрические компоненты. Они существуют по мере того как команды в компьутерной программе -- часть средства программирования только -- то как раз случается походить диаграмма реального релеего схематическая.

Равн важно для того чтобы понять что персональный компьютер используемый для показа и для того чтобы редактировать программы PLC не обязательно для деятельности PLC продолжаемой. Как только программа была нагружена к PLC от персонального компьютера, персональный компьютер может быть отключен от PLC, и PLC будет продолжаться последовать за запрограммированными командами. Я вклюаю индикацию персонального компьютера в эти иллюстрации для вашего ради только, в помощи для того чтобы понять отношение между настоящий условиями (закрытие переключателя и состояние светильника) и состоянием программы («силой» через фактически контакты и фактически катушки).

Показаны поистине сила и многосторонность PLC когда мы хотим изменить поведение системы управления. В виду того что PLC будет programmable приспособлением, мы можем изменить свое поведение путем изменять команды, котор мы даем его, без заново скомпоновать электрические компоненты подключенные к ему. Например, предположите мы хотело сделать эту функцию цепи переключател-и-светильника в перевернутом способе: нажмите кнопку для того чтобы сделать светильник повернуть, и выпустите ее для того чтобы сделать ее повернуть дальше. Разрешение «оборудования» требовало бы, чтобы normally-closed переключатель кнопка был заменен для normally-open переключателя в настоящее время в месте. Разрешение «средства программирования» гораздо легке: как раз измените программу так, что X1 контакта будет normally-closed довольно чем normally-open.

В следующий иллюстрации, мы имеем измененную систему показанную в положении где кнопка unactuated (отжимаемо):

В этой следующей иллюстрации, переключатель показан после того как он сработан (отжато):

Одно из преимуществ снабжать логически управление в средстве программирования довольно чем в оборудовании будет что входные сигналы можно повторно использовать так много времена в программе как обязательно. Например, примите следующий цепь и программу, конструированные для того чтобы подпитать светильник если по крайней мере 2 из 3 переключателей кнопка одновременно сработаны:, то

Для того чтобы построить схему эквивалентности using электроие-механическ релеие, 3 релеего с 2 normally-open контактами каждое быть использованным, для предусмотрения 2 контактов в переключатель входного сигнала. Using PLC, однако, мы можем запрограммировать так много контакты по мере того как мы желаем для каждого «x» input без добавлять дополнительное оборудование, с каждого входного сигнала и каждый выход ничего больше чем однобитово в памяти PLC цифровой (или 0 или 1), и можно вспомнить так много времена по необходимости.

Furthermore, в виду того что каждый выход в PLC ничего больше чем бит в своей памяти также, мы можем задать контакты в программе PLC «сработанной» состоянием выхода (y). Примите например эту следующую систему, управляемую схему мотора стартстопную:

Переключатель кнопка подключил к X1 входного сигнала подачи как переключатель «старта», пока переключатель подключил к X2 входного сигнала подачи как «стоп.» Другой контакт в названной программе, Y1, использует состояние катушки выхода как контакт seal-in, сразу, так как контактор мотора будет продолжаться быть подпитанным после того как будет выпущен переключатель кнопка «старта». Вы можете увидеть, что normally-closed X2 контакта показалось в покрашенный блок, показывая что они находятся в закрытом («электрически дирижирующ») положении.

Если мы должны были отжать кнопку «старта», то X1 входного сигнала подпитало бы, таким образом «закрывающ» контакт X1 в программе, посылающ «силу» к Y1 «катушке,» подпитывающ ое Y1 и придающ мощьности импульса 120 вольтов к реальной катушке контактора мотора. Параллельный контакт Y1 будет также «близко,» таким образом запирающ на задвижку «цепь» в подпитанном положении:

Теперь, если мы выпускаем кнопка «старта», то normally-open X1 «контакт» возвратит к своему «открытому» положению, но мотор будет продолжаться побежать потому что seal-in Y1 «контакт» продолжается снабдить «непрерывность» Y1 катушки «силы», таким образом держащ подпитанный выход Y1:

Для того чтобы остановить мотор, мы должны однократно отжать кнопка «стопа», которое подпитает входной сигнал X2 и «открытое» normally-closed «контакт,» ломающ непрерывность к катушка Y1 «: »

Когда кнопка «стопа» будет выпущено, input X2 выключит, возвращающ X2 «контакта» к своему нормальному, «закрытое» положение. Мотор, однако, не будет начинать снова до тех пор пока не сработать кнопка «старта», потому что было потеряно «seal-in» Y1:

Важный аспект, котор нужно сделать здесь что fail-safe конструкция как раз как важна в PLC-controlled системах по мере того как она находится в электроих-механическ relay-controlled системах. Одно должно всегда рассматривать влияния неудачный (открытой) проводки на приспособлении или приспособлениях controlled. В этом примере управляемой схемы мотора, мы имеем проблему: если проводка входного сигнала для X2 (переключателя «стопа») должны была потерпеть неудачу открытое, то не было бы дороги остановить мотор!

Разрешением к этой проблеме будет реверсирование логики между X2 «контакт» внутри программы PLC и фактический переключатель кнопка «стопа»:

Когда normally-closed переключатель кнопка «стопа» unactuated (отжато), будет подпитан входной сигнал X2 PLC, таким образом «закрывающ» X2 «контакт» внутри программы. Это позволяет мотор быть начатым когда X1 входного сигнала подпитано, и позволяет его продолжать побежать когда отжатое кнопка «старта» не длинними. Когда кнопка «стопа» будет сработано, input X2 выключит, таким образом «отверстие» X2 «контакт» внутри программы PLC и отключать мотор. Так, мы видим не будет рабочей разницы между этой новой конструкцией и ранее конструкцией.

Однако, если проводка входного сигнала на X2 входного сигнала должны была потерпеть неудачу открытое, то входной сигнал X2 выключил бы тем же самым способом, что когда будет отжато кнопка «стопа». Результат, после этого, для отказа проводки на входном сигнале X2 что мотор немедленно отключит. Это будет более безопасная конструкция чем ранее показанное одно, где отказ проводки переключателя «стопа» привел бы к в невозможности повернуть мотор.

В дополнение к элементам программы входного сигнала (x) и выхода (y), PLCs предусмотрите «внутренне» катушки и контакты без внутреннеприсущего соединения к внешнему миру. Эти использованы много этому же как «релеие управления» (CR1, CR2, etc.) использованы в стандартных цепях релеего: обеспечить заворот сигнала логики когда обязательно.

Продемонстрировать как одно из этих «внутренне» релеих могло быть использовано, рассмотреть следующий цепь и программу примера, конструированными подражать функции строба NAND three-input. В виду того что элементы программы PLC типично конструированы одиночными письмами, я вызову релеего «C1» внутреннего контроля довольно чем «CR1» как был привычен в управляемой схеме релеего:

В этой цепи, светильник останет освещенным пока любые кнопка останут unactuated (unpressed). Для того чтобы сделать светильник повернуть, мы сработать (давление) все 3 переключателя, как это:

Этот раздел на programmable регуляторах логики иллюстрирует как раз малый образец их возможностей. Как компьютеры, PLCs может выполнить функцияа времени (для эквивалента time-delay релеих), барабанчик sequencing, и другие предварительные функции с значительно большими точностью и надежностью чем по возможности using электроие-механическ приспособления логики. Большинств PLCs имеет емкость для далеко больше чем 6 входных сигналов и 6 выходов. Следующий фотоснимок показывает нескольк модули входного сигнала и выхода одиночного PLC Allen-Брэдли.

При каждый модуль имея 16 «пунктов» или после того как я input или выход, этот PLC имеет способность контролировать и контролировать множества приспособления. Помещать в шкаф управления, PLC принимает вверх меньшюю комнату, специально принимая во внимание соответствующий космос который необходимо электроими-механическ релеими для того чтобы выполнить такие же функции:

Одним преимуществом PLCs просто не может быть дублировано электроими-механическ релеими будет дистанционным контролем и управлением через сети вычислительной машины дискретного действия. Потому что PLC ничего больше чем одноцелевая вычислительная машина дискретного действия, он имеет способность связывать с другими компьютерами довольно легк. Следующий фотоснимок показывает персональный компьютер показывая графическое изображение реального процесса liquid-level (нагнетать, или «подъема,» станции для муниципальной системы обработки сточных вод) контролируемого PLC. Фактическая насосная установка расположена мили далеко от индикации персонального компьютера:

Вкладчики

Вкладчики к этой главе перечислены в хронологическом заказе их вкладов, от самой недавней к сперва. См. приложение 2 (список вкладчика) для дат и данных по контакта.

Роджер Hollingsworth (май 2003): Предложил дорогу сделать управляемую схему мотора PLC fail-safe.