KT10系列交流凸轮控制器
桥式起重机电气控制系统设计
1 引言(或绪论）1．1 课题简介本次毕业设计课题为“20/5t桥式起重机电气控制系统设计”。
其主要任务是将接触—继电器控制的传统桥式起重机利用PLC进行改造.用到的实验台是THJPES-2型机床PLC电气控制实训考核装置,所以本次任务的重点是完成模拟实验.本次设计的控制部分主要是西门子S7—200 PLC系统，并结合STEP7软件进行了简单的控制编程。
1．2桥式起重机在现代工业中的发展情况桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化重要的工具和设备.所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。
经过多年的发展,我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。
1．3PLC在工业自动控制中的应用可编程程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微机处理器为核心用作数字控制的专用计算机。
它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很简单。
PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能等优异性能,日益取代由大量中间继电器组成的传统继电—接触器控制系统在机械、化工、冶金等行业中的重要作用。
PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一.微电子技术与计算机技术的结合,使PLC 的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC 增添了使用上的灵活性。
起重机的电气控制
知识训练
在方轴上可以叠装不同形状的凸轮块，以使一系列动、静触 头按预先安排的顺序接通与断开。将这些触头接到电动机电 路中，便可实现控制电动机的目的 常用的凸轮控制器有KT10 , KT14型。额定电流有25 A , 60 A o型号含义如下:
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知识训练
凸轮控制器的常用技术数据有额定电流、工作位置数、触点 数等。按重复短时工作制设计，通电持续率为25 %。如用于 间断长期工作时，其发热电流不应大于额定电流。 凸轮控制器的图形符号如图7-2所示。竖虚线为工作位置，
(4)在重物下放时，电动机工作在再生发电制动状态。此时， 应将控制器手柄由零位直接扳至下降第五挡位，而且途径中 间挡位不许停留。往回操作，这是不允许的。
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知识训练
注意:该控制电路不能获得重载或轻载时的低速下降。为了 在下降时能获得准确定位，需采用点动操作，即将控制器手 柄在下降第一挡与零位之间来回操作，并配合电磁抱闸来实 现。 2.电路分析 在图7-6中，凸轮控制器左右各有5个工作位置，共有9对动 合主触点、3对动断触点，采用对称接法。其中4对动合主触 点接于电动机定子电路进行换相控制，实现电动机正反转;另 外的5对主触点接于电动机转子电路，实现转子电阻的接入和 切除。由于转子电阻采用不对称接法，在凸轮控制器提升或 下放的5个位置，逐级切除转子电阻，以得到不同的运行速度。 3对动断触点，其中一对用于实现零位保护，另两对动断触点 与上升限位开关SQ1和下降限位开关SQ2实现限位保护。
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知识训练
目前，各工矿企业仍大量使用旧型号的交流磁力控制盘。例 如，平移机构PQR9,PQR9A等系列，升降机构PQR10 , PQR10A等系列。本书以介绍PQR10A系列交流磁力控制盘 为主。 3.磁力控制器 磁力控制器由主令控制器与磁力控制盘组成。采用磁力控 制器控制时，只有尺寸较小的主令控制器安装在驾驶室内， 其余电气设备安装在桥架上的控制盘中。具有操作轻便、维 修方便、工作可靠、调速性能好等优点;但所用电气设备多、 投资大且线路较为复杂。所以，一般桥式起重机同时采用凸 轮控制器与磁力控制器控制，前者用于平移机构与副钩提升 机构，后者用于主钩提升机构。当对提升机构控制要求不高 时，则全部采用凸轮控制系统。
凸轮控制器
凸轮控制器控制电路图4—7为KT10—25J/1、KT14—25J/1、KT10—60J/1、KT14—61J/1型凸轮控制器原理图，用来控制起重机的平移或提升机构电动机。
（1）电路特点1）可逆对称电路。
凸轮控制器左右各有五个档位，采用对称接法，即控制器手柄处在正转和反转的相应位置时，电动机工作情况完全相同。
2）为减少转子电阻段数及控制转子电阻的触点数，采用凸轮控制器控制绕线型电动机时，转子串接不对称电阻。
3）在提升重物时，控制器第一档位为预备级，第二至第五档位提升速度将逐级提高，电动机工作于电动状态。
在重载下放时，电动机工作在再生发电制动状态。
此时，应将控制器手柄由零位直接扳至下降第五档位，而且途经中间档位不许停留。
往回操作时，也应从下降第五档位快速扳回零位，不然将引起重载高速下降，这是不允许的。
在轻载下放时，由于重物太轻，甚至重力矩小于摩擦转矩，为此电动机应工作在强力下降状态。
所以，该控制电路不能获得重载或轻载时的低速下降。
为了获得下降时准确定位，采用点动操作，即将控制器手柄在下降第一档与零位之间来回操作，并配合电磁阀抱闸来实现。
图4—8为凸轮控制器控制提升电动机机械特性。
由图可知，提升特性与下降特性对称，但“上1”特性为预备级；下降特性中A1～A5各点为重载下放重物时，电动机处于再生发电制动状态的稳定工作点；B点为轻载强力下放时，电动机处于反转电动状态的稳定工作点，这些稳态工作点的转速都较高。
（2）控制电路分析由图4—7可知，凸轮控制器SA在零位时有9对常开触点，3对常闭触点。
其中4对主触点用于电动机正反转控制；另5对主触点用于接入与切除电动机转子不对称电阻。
控制器3对常闭触点来实现零位保护、并配合两个运动方向的行程开关，SQ1、SQ2来实现限位保护。
控制电路设有过电流继电器KA1～KA3实现电动机过电流保护，紧急事故开关SQ3实现事故保护，操纵室顶端舱口开关SQ4实现大车顶上无人且舱口关好才可开车的安全保护等。
天车的电气控制 PPT
（二）电动机转子电路
用于控制起 重机吊钩的 升降
2．轻载下放重物
运行于第三 象限。不同的 档位可获得不 同的下降速度
（二）电动机转子电路
用于控制起 重机吊钩的 升降
可采运用行于点第动四操象作。的 方式速，度较即高将。控操制作器 的转手）时器迅轮第应的速将 手 扳在一凸轮至下 档轮从第降 与控零五（ 零制位档反位， 之间中来间不回允扳许动停以留点， 动起在重往回电操动作机时，也并 配合一制样，动以器免便引能起实 现较重准物高确速的下定降位而。
（三）保护电路
电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限 位保护和安全保护共六种保护功能 3如 继 流 线 从 4行 （ 左 分 5在 关 关 上 生． ． ．上 电 继 圈 而 程 如 行 别 KS好 无 事过 行 安QM所 器 电 支 切 开 ） 串 驾 人 故M6的流 程 全2和述 作 器 路 断 关 的 联 驶 ） 或驱线保终保事，过中电行在舱，出KS动圈护端护QA故起流，源程门才现K小01支限M、、紧重（一。终，能紧车的路位KS急机包旦此端使操急，自中保QA开的括出外限纵情S则22锁，护Q分的关控短现，位起况分6支还别动S被制路过保重，K别路串AM提断压电、电护机可1为中的入。供触下路过流，运断小。线了在点M（往载便其行开车圈舱2平串保S往 切 动） ；正的支口A时联证采 断 断保 一、1右路安，紧在桥用 触护 旦K反行采全M应急架K过 点， 发转和用，开M流过 熔 停断 车器 。FU作短路保护。
造成事故
3．重载下放重物
（三）保护电路
电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限 位保护和安全保护共六种保护功能
12．欠 零压保护与零位保护 接 采触 用器 按钮KMS本B起身动具，有S欠B电动压合保触护点的与功KM能的，自 当 锁电 动源 合电 触压点不相足并时联（的低电于路额，定都电具压有的零压85（%失）， K压M）因保电护磁功吸能力，不在足操而作复中位一，旦其断动电合，主必触须点再 和 次自 按锁 下触SB点才都能断重开新，接从通而电切源断。电源。 采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动 时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位， 这一保护作用称为“零位保护”
KT10系列交流凸轮控制器
技术参数
产品型号
KT10-25J/1 KT10-25J/2 KT10-25J/3 KT10-25J/5 KT10-60J/1 KT10-60J/2 KT10-60J/3 KT10-60J/5 国家标准 认证证书
额定电压 额定发热电流 操作频率 机械寿命 手柄操作力
（V）
（A）
(次/时) （万次） （kgf）
外形及安装尺寸
单位：mm
Hale Waihona Puke Delixi Electric
6
KT10 系列交流凸轮控制器
接线图
选型指南
产品名称 KT10
额定发热电流 □
25：25A 60：60A
线路特征代号 □
1：控制一台电机 2：控制两台电机，接触器换向 3：不可以调速 5：控制两台电机，直接换向
62
Delixi Electric
25
380
600
≤150
≤50
60
GB 14048.4-2003 CCC
辅助触头的接通与分断能力
电流类别 交流
触头额定 发热电流
（A）
通断条件 电流（A） 电压（V）
COSφ ±0.05
试验 次数 （次）
间隔 时间 （S）
通电 时间 （S）
5
8.8 1.1×380 0.2
50 5～10 0.06～0.2
KT10 系列交流凸轮控制器
产品特征
在外壳内装有凸轮轴、支柱和固定在支柱上的接触系统 接触系统作成转动式单断点，在动接触头的杠杆上带有滚子，在定子回路接触系统上
带有内衬陶土的铁质灭弧罩，在部分转子电路接触系统上带有铁质灭弧罩 控制器的定位是有定位棘轮，定位杠杆，定位弹簧实现的 控制器制成保护式具有钢板外壳，上下基座由铸铁制成
凸轮控制器的常见故障
凸轮控制器常见故障凸轮控制器一般有以下常见故障，可分别进行相应处理：(1)操作时有卡住现象和噪声。
其原因是：①滚动轴承损坏。
应检查更换轴承。
②紧固件嵌入轴承内，引起卡住。
应检查凸轮鼓是否嵌入异物或触点部分有无异物嵌入，若发现异物，应检查损伤情况，如果不能修复，则应予以更换。
(2)触点支架件烧焦。
其原因是：①触点温度过高，造成觚点的支架胶木件烧焦。
应检查使用是否合理，选用是否恰当，若不符合要求，则应立即更换。
②动、静触点接触不良，使触点烧毛，个别触点的支架胶木烧焦。
若触点烧毛，应使用细锉轻轻修整，若支架烧焦，则应予以更换。
③触点弹簧的超程过小。
若小于0.5mm，则应更换弹簧。
④触点弹簧损坏或有退火变软现象。
也应更换弹簧。
(3)触点烧熔。
其原因是：①触点弹簧脱落或断裂，导致触点压力不正常。
应更换弹簧。
②触点脱落或磨光。
应更换触点。
③外接电路发生故障。
应检修线路。
(4)定位不准或开间顺序不对。
其原因是：①凸轮片碎裂脱落或凸轮磨损，角度发生变化，造成开闭角度也发生变化。
应更换凸轮②棘轮机构损坏或严重磨损。
应更换棘轮机构。
2.凸轮控制器触点支架胶木烧焦或击穿的原因和处理方法凸轮控制器触点支架胶木的这类故障的原因和处理方法如下：(1)负载过大，应调换容量较大的控制器。
(2)动、静触点烧毛，造成触点接触电阻过大或接触不良而引起电弧，使触点过热。
可用细锉轻轻修整，但不得用砂布研磨，以免砂粒嵌入触点中，造成触点接触更加不良。
(3)触点弹簧失效，压力不足。
应更换弹簧，调整触点压力，使触点压力符合要求。
(4)使用环境恶劣或受雨淋，使触点支架胶木件的绝缘强度降低。
应改善环境条件，更换支架胶木件。
(5)由于触点长期温升过高，胶木变得焦酥易碎。
应检查控制器的选择是否合理、得当，规格是否符合要求。
凸轮控制器工作原理1定义亦称接触器式控制器。
因为它的动、静触头的动作原理与接触器极其类似。
至于二者的不同之处，仅仅有别于凸轮控制器是凭借人工操纵的，并且能换接较多数目的电器，而接触器系具有电磁吸引力实现驱动的远距离操作方式，触头数目较少。
10T龙门吊备件表
YT1-45Z/5
主钩电力液压推动器电机
YDT140-2 380V 140W
小跑制动电磁铁
MZD1
小跑制动器
TJ2-200
小跑电机
TJZR212-6 3.5KW
大跑交流凸轮控制器
KT10-60J/5 380V 60A
小跑交流凸轮控制器
KT10-25J/1 380V 25A
1
电流继电器
JL15 20A
2
控制变压器
KB-3000 380/220V
2
直流电源
S-145-24
1
空开
DZ47-63/2 C40
4
主交流接触器
CJ20-160
1
启动-调整型电阻器
RT54-200L-8/2 电阻5.4 2.68 1.2 15KW
1组
总电源断路器
HUM1-225 160A 380V
1
脚踏开关
LT 380V 5A
1
集电器
10T龙门吊备件表
名称
规格型号
数量
行程开关
JLXK-111 380V 5A
2
行程开关
LX10-11 38V 2.63A
4
主钩电机
JZR242-8 16KW
1
大跑电力液压制动器
YWZ-300/45
大跑电力液压推动器
YT1-45Z/5
大跑电力液压推动器电机
YDT140-2 380V 140W
大跑电机
YZR160M-6 7.5KW 380V
主钩交流凸轮控制器
KT10-60J/1 380V 60A
电阻器
RT12-6/1B 206V12.1A 3.5KW
西安东方电气股份有限公司 KTJ1交流凸轮控制器说明书
KTJ1-80/3 型之外其余皆相同。
欲使凸轮鼓停在需要的位置上，则靠定位机构来执行，定位机构由定位轮（14）定位器（15）和弹簧（16）组成。
操作控制器是借与凸轮鼓轴联在一起的手轮。
引入导线经控制器下基座的孔穿控制器可固定在墙壁、托架等的任何位置上,它有安装用的专用孔，躯壳上备有接地用的专用螺钉，手轮通过凸轮环而按地。
当转动手轮时，凸轮压下滚子，而使杠杆转动，装在杠杆上的动触头也随之转动。
继续的转动杠杆则触头分开。
关合触头以相反的次序转动手轮而进行之，凸轮离开滚子后，弹簧将杠杆顶回原位。
动触头对杠杆的转动即为触头的超额行程，其作用为触头磨损时保证触头间仍有必须的压力。
BA见页第4B见页第4图1(a).KTJ1-50型控制器概览图一、用途一及分类KTJ1 系列凸轮控制器主要用作起重机的交流电动机的起动，调速和换向。
控制器的额定电流分为50安和80安,又按线路的不同分作数种，大部份的控制器都具有可逆对称的电路,可用于起重机平移机构，亦可用于起重机的升降机构。
KTJ1-50/4型控制器则制成可逆非对称电路，只适用于起重机的升降机构。
KTJ1-50/1，KTJ1-80/1，KTJ1-80/3，KTJ1-50/4，KTJ1-50/6型控制器用作控制三相绕线式导步电动机。
KTJ1-50/2，KTJ1-50/5 型控制器用作同时控制两台三相绕线式异步电动机。
KTJ1 50/3型控制器用作控制三相鼠笼式异步电动机。
控制器适用于下列条件： 1、海拔高度不超过1000米；2、周围介质温度不高于+35℃和不低于-40℃(低于-15℃应用防冻之润滑剂润滑）3、 空气相对湿度不超过85%；控制器经过特殊处理后还适用于下列工作条件：（即TH） 1、周围介质温度不高于+40℃； 2、空气相对湿度不超过95%； 3、有毒菌存在和凝露的地方。
控制器不适用下列工作条件：1、在有能腐蚀金属和破坏绝缘的气体蒸汽或尘埃的环境中；2、在有爆炸危险的环境中；3、在没有防雨雪设备的地方；4、在有剧烈振动和颠簸的地方。
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(次/小时) (S) (万次)
数 f±0.05
KT10-25J/3
0.55 2000×10.2×Ue
6le 380
1.1
KT10-60J/3
0.35
-0.8
600 0.06-0.2 5
注：（1）le：控制鼠笼式电机工作电压为 380 伏时 KT10-25J/3 控制
器的额定工作电流为 11A。
控制鼠笼式电机工作电压为 380 伏时 KT10-60J/3 控制器的额定工作
KT10 系列交流凸轮控制器 一、用途
KT10 系列交流凸轮控制器（以下简称控制 器），主要用于交流 50HZ 电压至 380 伏的电动 机起动、调速、及换向之用，也适用于类似要 求的其它电力驱动系统。 二、 分类、型号及含义
2．1KT10 系列控制器按额定发热电流分 25A 和 60A 两种 2．2 型号及含义
KT10-25J/15F 6 6 25
①
KT10-25J/24 4 4 25
5
≯50 1．5
3．2 控制器定子触头的接通与分断 3．2．1 控制绕线式电机的控制器见表 2
接通与分断参数
试验次数
试验 每次通
控制器触
可逆
通断 接通 间隔 电时间
头种类 I/Ie U/Ue COSФ±0.05 转换
(次) (次) （S） （ms）
(次)
定子触头 4 1.1 0.65
5 20 100 5~10 60~200
注(1)I:试验电流，(2)Ie:额定发热电流，（3）U：试验电压，（4）
Ue：额定工作电压。
3．2．2 控制鼠笼式电机的控制器见表 3。
控制器
接通与分断参数 试验次数
型号
I/Ie
可逆 接通
转换 次数 接通 U/Ue COSФ±0.05
三、 技术数据 3．1 控制器的基本参数见表 1
型号
位置数
控制器额
机构 每小时
额定电 定功率 操作力 寿命 关合次
左 右 流（安）（千瓦） （N） （百 数不高
380 伏
万次） 于
KT10-60J/1 5 5 60
30 ≯50 1．5
KT10-60J/2 5 5 60
① ≯50 1．5
KT10-60J/3 1 1 60
4.2KT10-60J/控制器外形及安装尺寸见图 2.
图2 型号 KT10-60J/1 KT10-60J/2 KT10-60J/3 KT10-60J/5 KT10-60J/13F KT10-60J/15F KT10-60J/24 KT10-60J/14F B 422±4.85 422±4.85 422±4.85 522±5.5 C 252±4.05 272±4.05 252±4.05 352±4.45
30 ≯50 1．5 600③
KT10-60J/14F 6 6 60 2×11 ≯50 1．5
KT10-60J/15F 6 6 60
① ≯50 1．5
KT10-60J/24 4 4 60
16 ≯50 1．5
KT10-25J/13F 5 5 25
11 ≯50 1．5
KT10-25J/14F 6 6 25 2×5 ≯50 1．5
触头额
通断条件
试验 间隔
通电时间
电流类别 定发热 电流
次数 时间
电压（V）COSФ±0.05
(S)
电流 （A）
(次) (S)
交流
5 8.8 1.1×380 0.2
50 5~10 0.06~0.2
3．4 控制器定子电路触头的电寿命。
3．4．1 控制绕线式电机的控制器见表 5。
通断条件
操作频率 通电时间 寿命次数
16 ≯50 1．5
KT10-60J/5 5 5 60 2×11 ≯50 1．5
KT10-25J/1 5 5 25
11 ≯50 1．5
KT10-25J/2 5 5 25
① ≯50 1．5
KT10-25J/3 1 1 25
5
≯50 1．5
KT10-25J/5 5 5 25 2×5 ≯50 1．5
KT10-60J/13F 5 5 60
四、 外形及安装尺寸 4．1 KT10-25J/1 控制器外形及安装尺寸见图 1。
图1 型号 KT10-25J/1 KT10-25J/2 KT10-25J/3 KT10-25J/5 KT10-25J/13F KT10-25J/15F KT10-25J/24 KT10-25J/14F A 346±4.85 346±4.85 346±4.85 426±4.85 C 206±3.6 222±3.6 206±3.6 286±4.05
型号
电流（A）电压（V）COSФ±0.05 （次/小时） （S） （万次）
KT10 2．5le 380
系列
0．65
600 0．06~0.2 5
3.4.2 控制鼠笼式电机的控制器见表 6.
产品型号
通电条件 电流 电压 COSФ±0.0 （A）（V） 5
振荡频率
操作频率 通电时间 寿命次数
过振荡系
f±10%(KHZ)
(次) (次)
分断
振荡频率 f±10%(KHX)
每次 过振荡 试验
通电 系数 间隔
时间 r±0.05 (S)
(ms)
KT10-25J/3 12 10
KT10-60J/3
0.55 0.35
25 100 2000×10.2×Ue-0.8 1.1 5~10 6~200
注(1)I:试验电流 (2)Ie:控制鼠笼式电机工作电压为 380 伏的 KT10-25J/3 控制器的额 定工作电流为 10A.控制鼠笼式电机工作电压为 380 伏时 KT10-60J/3 控制器的额定工作电流为 25A. (3)U：试验电压。（4）Ue：额定工作电压。 3．3 控制器辅助触头的接通与分断能力见表 4。
电流为 25A。
3．5 辅助触头电寿命参数见表 7
额定发
接通条件
分断条件
产品
寿命
热电流
电流 电压
型号
电流（A）电压（V）COSФ±0.05
COSФ±0.05 次数
（A）
（A） （V）
KT1Байду номын сангаас 5
8
380
0．2 0．8 0．25 0．25 20 万
3．6 控制器的控制功率，可参照极限通断能力，电寿命参数选定。 山东德瑞电器有限公司
实现的。控制器制成保护式，具有钢板外壳，上下基座为铸铁制件。 当凸轮轴转动时，接触系统按规定的程序关合和断开。 六、随产品供应的技术条件 a、装箱单;b 、产品合格证；c、产品说明
七、使用与维修 7.1 控制器必须牢固地安装在墙壁或托架上。 7.2 在接线时必须按控制器的电气原理图接线，所有导线由基座下端 两接线孔引出。 7.3 在通电前，必须检查控制器、电动机、电阻器、保护屏、行程开 关和制动电磁铁的连接是否正确，必须检查接地是否牢靠，然后进行 空载运转。若控制器转到第一档位时，电动机未开始转动，则应停止 供电查明原因后，方可继续起动。电动机从开始运转到速度稳定以后， 控制器方可转到下一个位置，当由一个位置过渡到另一个位置时，冲 击电流不应超过继电器整定动作电流。如欲停止电动机，应将控制器 回转到起始位置（零位）。 7.4 控制器应定期检查，每周不应少于一次，并须遵守下列要求。 7.4.1 在摩擦部位应保持有一薄层的润滑剂（可采用工业凡士林油）。 7.4.2 触头的工作表面应无较大的溶斑，烧熔的部位可用细锉刀细致 修理，但不允许使用砂纸修理。 7.4.3 所有螺纹连接必须紧固，特别是触头和联结线部分；灭弧罩安 装必须牢靠。 7.4.4 清除控制器中的灰尘和泥土，可用压缩空气或干布擦抹。 7.4.5 损坏了的零件应及时更换。
五、 结构概述
控制器的结构见图 3 和图 4。在外壳内装有凸轮轴（1）、支柱（2） 和固定在支柱上的接触系统（3）。接触系统做成转动式单断点，在 动触头的杠杆（6）上带有滚子（5）；在定子回路接触系统上带有内 衬陶土铁质灭弧罩；在部分转子电路接触系统上带有铁质灭弧罩（4）。 控制器的定位是由定位棘轮（8），定位杠杆（7），定位弹簧（9）