Электроника:Цифровая электроника/Релейная логика/«Лестничные» диаграммы

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


«Лестничные» диаграммы[1]

Лестничные диаграммы – это специализированные схемы, обычно используемые для документирования логических систем промышленного управления.

Почему «лестничные»? Они и впрямь напоминают лестницу-стремянку: есть две вертикальные направляющие (которые ещё называют силовыми рельсами), изображающие на схемах подачу питания. И также присутствует некоторое число «ступеней» или «перекладин» (горизонтально расположенные провода с элементами цепи) – столько, сколько нужно чтобы представить количество схем управления.

Простейшая лестничная диаграмма, показывающую лампу, управляемую ручным переключателем, выглядит так:

Рис. 1. Простейшая лестничная диаграмма, с лампой, управляемой ручным переключателем.
Рис. 1. Простейшая лестничная диаграмма, с лампой, управляемой ручным переключателем.

Обозначения «L1» и «L2» относятся к двум полюсам источника питания 120 В переменного тока (если не указано иное). L1 – это «горячий» провод, а L2 – заземлённый провод («нейтраль»).

Эти обозначения не имеют ничего общего с индукторами (ведь индуктивность обычно тоже обозначается с помощью буквы L), а так делается всего лишь для того, чтобы вас запутать. Фактический трансформатор или генератор, питающий данную схему, для простоты опущен. На самом деле, цепь выглядит примерно так:

Рис. 2. Фактический трансформатор или генератор, питающий данную цепь.
Рис. 2. Фактический трансформатор или генератор, питающий данную цепь.

Как правило (не всегда), в промышленных релейных логических схемах рабочее напряжение для контактов переключателя и катушек реле составляет 120 вольт переменного тока.

Системы низкого напряжения переменного (или даже постоянного) тока иногда моделируются и документируются с использованием «лестничных» диаграмм:

Рис. 3. Лестничная диаграмма для системы низкого напряжения постоянного тока.
Рис. 3. Лестничная диаграмма для системы низкого напряжения постоянного тока.

Пока все контакты переключателя и катушки реле имеют соответствующие характеристики, на самом деле не имеет значения, какой уровень напряжения выбран для работы системы.

Важность нумерации проводов в цепи

Обратите внимание на цифру «1» на проводе между переключателем и лампой (рисунок 3 выше). Если по этой схеме построить реальную цепь, данный провод будет промаркирован термоусадочной или самоклеящейся этикеткой с этим номером, чтобы было удобно идентифицировать соответствующий участок.

Провода, ведущие к переключателю, будут обозначены «L1» и «1» соответственно. Провода, ведущие к лампе, будут иметь маркировку «1» и «L2» соответственно.

Такая нумерация проводов сильно упрощают сборку цепей и их обслуживание. Каждый провод имеет свой уникальный номер для системы управления, в которой он используется. Номера проводов не меняются ни на каком соединении или узле, даже если варьируются размер, цвет или длина провода при входе в точку соединения или выходе из неё.

Конечно, желательно поддерживать одинаковые цвета проводов, но это не всегда практично. Важно, чтобы любые электрически общие точки в цепи управления имели один и тот же номер провода.

Возьмём, к примеру, этот участок схемы с проводом № 25 являющийся электрически общим для многих различных устройств:

Рис. 4. Электрическая непрерывность отмечается точками с указанием одного и того же общего провода для множества различных устройств.
Рис. 4. Электрическая непрерывность отмечается точками с указанием одного и того же общего провода для множества различных устройств.

Расположение элементов на лестничной диаграмме

На диаграммах устройства нагрузки (лампа, катушка реле, катушка соленоида и т.д.) почти всегда отображается с справа.

Хотя электрически не имеет значения, расположена катушка реле в правой или левой части «ступеньки», для надёжной работы имеет значение, с какой стороны «лестницы» находится заземление для источника питания лестницы.

Возьмём, к примеру, эту схему:

Рис. 5. Электропитание «лестницы» заземлено, для надёжности.
Рис. 5. Электропитание «лестницы» заземлено, для надёжности.

Здесь нагрузка (лампа) расположена на правой половине «перекладины» и справа же и заземление источника питания.

И это не просто так; скорее, это целенаправленный элемент хорошего стиля проектирования.

Предположим, что провод №1 случайно оказался заземлён: из-за плохой изоляции оголенный провод вошёл в контакт с заземлённым металлическим кабелепроводом.

Тогда наша схема теперь будет работать так:

Рис. 6. Оголённый провод соприкасается с заземлённым металлическим кабелепроводом.
Рис. 6. Оголённый провод соприкасается с заземлённым металлическим кабелепроводом.

Если лампы заземлена с обеих сторон, она будет закорочена и не зажжётся, ибо не получит питание.

Если замкнуть переключатель, произойдёт короткое замыкание, немедленно выводящее из строя предохранитель.

Однако подумайте, что произойдёт при той же неисправности (провод №1 соприкасается с «землёй»), за исключением того, что на этот раз мы поменяем местами переключатель и лампу (L2 всё ещё заземлено):

Рис. 7. Отличие от схемы на рисунке 6 только в том, что переключатель и лампа поменялись местами.
Рис. 7. Отличие от схемы на рисунке 6 только в том, что переключатель и лампа поменялись местами.

На этот раз случайное заземление провода №1 приведёт к подаче питания на лампу, а размыкание переключателя не будет действовать.

Гораздо безопаснее пожертвовать предохранителем в случае замыкания на «землю» (рисунок 6), чем допустить неконтролируемое включение лампы, реле или соленоида в случае той же самой поломки (рисунок 7).

По этой причине именно нагрузка всегда должна быть расположена ближе всего к заземлённому силовому проводу на лестничной диаграмме.

Итог

  • Лестничные диаграммы (иногда называемые «релейной логикой» или «лестничной логикой») – это тип электрических обозначений и символов, часто используемых для иллюстрации того, как электромеханические переключатели и реле связаны между собой.
  • Две вертикальные линии называются «рельсами», которые уходят к противоположным полюсам источника питания, обычно это 120 вольт переменного тока. L1 обозначает «горячий» провод переменного тока, а L2 – «нейтраль» (заземлённый провод).
  • Горизонтальные линии на лестничной диаграмме называются «ступенями» («перекладинами»), каждая из которых представляет отдельную ветвь параллельной цепи между полюсами источника питания.
  • Обычно провода в системах управления маркируются цифрами и/или буквами для идентификации. Главное правило состоит в том, что все постоянно подключённые (электрически общие) точки должны иметь один и тот же идентификатор.

См.также

Внешние ссылки