Na rysunku przedstawiono program sterowniczy realizujący funkcję logiczną
A. XNOR
B. OR
C. NAND
D. AND
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz EE.17-SG-20.06).
Na schemacie drabinkowym widać dwa styki normalnie zamknięte, oznaczone ukośną kreską, połączone równolegle i sterujące cewką wyjściową %Q0.0. To jest właśnie realizacja funkcji NAND. Dlaczego? Styk normalnie zamknięty w programie PLC przewodzi wtedy, gdy odpowiadający mu sygnał wejściowy ma stan 0. Mamy więc dwa zanegowane sygnały wejściowe: nie %I0.0 oraz nie %I0.1, a ponieważ gałęzie są równoległe, wystarczy przewodzenie jednej z nich, żeby załączyć wyjście. Logicznie daje to: Q = nie A lub nie B, czyli według prawa de Morgana Q = nie(A i B). To jest NAND. Wyjście %Q0.0 wyłączy się tylko wtedy, gdy oba wejścia %I0.0 i %I0.1 będą w stanie 1. W praktyce taki układ spotyka się np. przy blokadach, prostych warunkach bezpieczeństwa albo sygnalizacji, gdzie urządzenie ma działać dopóki nie pojawią się jednocześnie dwa warunki zabraniające pracy. Z mojego doświadczenia warto zawsze osobno sprawdzić typ styku w programie, bo styk NC w LAD nie musi oznaczać fizycznie styku NC na czujniku. Norma IEC 61131-3 dopuszcza taki zapis w języku LAD i ważne jest, żeby czytać go jako logikę programu, a nie wyłącznie jako schemat elektryczny przekaźnikowy jeden do jednego.
W tym zadaniu łatwo pomylić się, jeśli patrzy się tylko na kształt połączenia, a nie na typ styków. Samo połączenie równoległe faktycznie kojarzy się z funkcją OR, bo w klasycznej drabince prąd logiczny może popłynąć jedną albo drugą gałęzią. Ale tutaj oba styki mają ukośną kreskę, czyli są stykami normalnie zamkniętymi w sensie programowym. To oznacza negację sygnału wejściowego. Dlatego nie jest to zwykłe OR z wejść %I0.0 i %I0.1, tylko OR z ich negacji. Funkcja AND też nie pasuje, bo AND w LAD najczęściej realizuje się przez styki połączone szeregowo, i to zwykle normalnie otwarte, jeżeli mówimy o prostym warunku: oba sygnały muszą mieć stan 1. Na pokazanym rysunku wyjście nie czeka na jednoczesne pojawienie się dwóch jedynek, tylko wyłącza się dopiero wtedy, gdy obie jedynki są obecne. XNOR również jest inną koncepcją. XNOR daje stan 1, gdy wejścia są równe, czyli dla 0 i 0 oraz dla 1 i 1. Tutaj dla 1 i 1 wyjście będzie 0, więc tabela prawdy się nie zgadza. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś widzi dwie równoległe gałęzie i od razu wybiera OR, pomijając negację styków. W programowaniu PLC, szczególnie według zasad znanych z IEC 61131-3, trzeba czytać całość: rodzaj styku, sposób połączenia oraz cewkę wyjściową. Moim zdaniem najlepsza metoda to rozpisać sobie trzy krótkie przypadki: oba wejścia 0, jedno wejście 1, oba wejścia 1. Wtedy od razu widać, że tylko przy dwóch jedynkach %Q0.0 nie zostanie załączone, czyli jest to NAND.