继电器与逻辑运算的关系

1.继电器

图3-8a是继电器结构示意图，它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，线圈断电时处于断开状态的触点称为常开触点（例如图3-8中的触点3、4），处于闭合状态的触点称为常闭触点（例如图3-8中的触点1、2）。

线圈通电时，电磁铁产生磁力，吸引衔铁，使常闭触点断开，常开触点闭合。线圈电流消失后，复位弹簧使衔铁返回原来的位置，常开触点断开，常闭触点闭合。图3-8b是继电器的线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一个继电器可能有若干对常开触点和常闭触点。在继电器电路图中，用同一个由字母、数字组成的名称（例如KA2）来标注同一个继电器的线圈和触点。

图3-9是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安至几千安的异步电动机。

图3-8 继电器示意图

图3-9 异步电动机控制电路

按下起动按钮SB1，它的常开触点接通，电流经过SB1的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈。接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合。异步电动机的三相电源被接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SB1的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2、FR的常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。

在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行，同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。松开停止按钮SB2，其常闭触点闭合后，KM的线圈仍然失电，电动机继续保持停止运行状态。图3-9给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态（线圈通电、按钮被按下），用低电平表示0状态（线圈断电、按钮被放开）。

图3-9中的控制电路具有记忆功能，在继电器系统和PLC的梯形图中被大量使用，它被称为“起动/保持/停止”电路，或被简称为“起保停”电路。

2.逻辑运算(www.xing528.com)

某些物理量只有两种相反的状态，例如电平的高、低，接触器线圈的通电和断电等。它们被称为开关量。二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，可以用它们来表示开关量的两种状态。梯形图中的位软元件（例如辅助继电器M和输出继电器Y）的线圈“通电”时，其常开触点接通，常闭触点断开，称该软元件为1状态或ON状态。位软元件的线圈和触点的状态与上述的相反时，称该软元件为0状态或OFF状态。

使用继电器电路或PLC的梯形图可以实现开关量的逻辑运算。

梯形图中触点的串连可以实现“与”运算（见图3-10），触点的并联可以实现“或”运算，用常闭触点控制线圈可以实现“非”运算。用多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算。“与”、“或”、“非”逻辑运算的输入/输出关系见表3-4，逻辑运算表达式中的乘号和加号分别表示“与”运算和“或”运算，上划线表示“非”运算。图3-10各梯形图的右边是对应的指令表程序。单击工具条上的按钮 ，可以在梯形图和指令表显示方式之间切换。

图3-10 逻辑运算

a)与运算 b)或运算 c)非运算

表3-4 逻辑运算关系表

多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算，图3-9中的继电器电路实现的逻辑运算可以用逻辑代数表达式表示为

与普通算术运算“先乘除后加减”类似，逻辑运算的规则为先“与”后“或”。为了先作“或”运算（触点的并联），用括号将“或”运算式括起来，括号中的运算优先执行。