KT10系列交流凸轮控制器

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。

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。

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。

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。

起重机的电气控制系统 The manuscript was revised on the evening of 2021起重机的电气控制系统一、概述起重机钢结构负责载荷支承；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的起动、运转、换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠是离不开电气有效的传动、控制与保护。

二、起重机电气传动起重机对电气传动的要求有：调速、平稳或快速起制动、纠偏、同步保持、机构间的动作协调、吊重止摆等。

其中调速常作为重要要求。

一般起重机的调速性能是较差的，当需要准确停车时，司机只能采取“点车”的操纵方法，如果“点车”次数很多，不但增加了司机的劳动强度，而且由于电器接电次数和电动机起动次数增加，而使电器、电动机工作年限大为缩短，事故增多，维修量增大。

有的起重机对准确停车要求较高，必须实行调速才能满足停准要求。

有的起重机要采用程序控制、数控、遥控等，这些技术的应用，往往必须在实现了调速要求后，才有可能。

由于起重机调速绝大多数需在运行过程中进行，而且变化次数较多，故机械变速一般不太合适，大多数需采用电气调速。

电气调速分为两大类：直流调速和交流调速。

直流调速有以下三种方案：✧固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速；✧可控电压供电的直流发电机——电动机的直流调速；✧可控电压供电的晶闸管供电——直流电动机系统的直流调速。

直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点。

缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。

交流调速分为三大类：变频、变极、变转差率。

✧变频调速技术目前已大量地应用到起重机的无级调速作业当中，电子变压变频调速系统的主体——变频器已有系列产品供货。

✧变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上，采用改变电机极对数来实现调速。

✧变转差率调速方式较多，如改变绕线异步电动机外串电阻法、转子晶闸管脉冲调速法等。

桥式起重机的电气控制电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制第八章：桥式起重机的电气控制学习目标:熟悉桥式起重机的基本结构、运动形式、主要技术参数及对电力拖动的要求掌握凸轮控制器控制的线路的组成、工作原理及保护环节了解PQR10B型主令控制器控制的线路的基本工作原理及联锁和保护熟悉桥式起重机常用的保护方法，会分析10t交流桥式起重机控制电路原理电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制第一节：桥式起重机概述案例：三峡1200/125t桥式起重机是世界上单钩起重量最大的起重机。

三峡工程1200/125t 桥式起重机主要用于吊装发电机组的转子(直径18.4米、重量1900吨)、定子等大型关键部件电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制第一节：桥式起重机概述起重机是一种用来起重与空中搬运重物的机通用的桥式起重机是机械制造工业中最广泛械设备，广泛应用于工矿企业、车站、港口、使用的起重机械，又称“天车”或“行车”, 仓库、建筑工地等部门。

它对减轻工人劳动它是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械物件的设备。

化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少桥式起重机按起吊装置不同，可分为吊钩桥的工具。

起重机包括桥式、门式、梁氏和旋式起重机、电磁盘桥式起重机和抓斗桥式起转式等多种，其中以桥式起重机的应用最广。

重机。

其中尤以吊钩桥式起重机应用最广。

桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重机与缆索起重机等。

电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制一、桥式起重机的主要结构和运动形式电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制一、桥式起重机的主要结构和运动形式电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制桥式起重机的运动形式①起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向前后运动；②小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架上的轨道作横向左右运动③在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上下运动实现重物在垂直、横向、纵向三个方向的运动电机与电气控制技术桥式起重机的电气控制二、桥式起重机主要技术参数(一)起重量又称额定起重量，是指起重机实际允许起吊小型：5 10t 的最大负荷量，以吨(t)为单位。

主令电器主令电器在自动控制系统中用于发送控制指令，能直接接通和断开控制电路，远距离发出手动指令去控制其他电器〔接触器、继电器等〕，也可以通过电磁式电器间接作用于控制电路，但不能直接分合主电路。

主令电器种类繁多，应用极广，常用的主令电器按其作用可分为控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器及其他主令电器〔脚踏开关、钮子开关、紧急开关〕等。

下面仅介绍控制线路中常用的主令电路〔1〕控制按钮控制按钮简称按钮，是最常用的主令电器。

按钮为手动控制，可作远距离电气控制使用。

以LA18、LA19系列为例，其外形结构如图18所示，其图形及文字符号如图19所示。

图18按钮外形及结构图1-按钮帽 2-复位弹簧 3-动触点 4-动合触点的静触点 5-动断触点的静触点 6、7-触点接线柱(a )SB SB (b )SB(c )〔a〕动合触点〔b〕动断触点〔c〕复式图19 按钮的图形和文字符号1〕结构与原理既有动合触点，也有动断触点的按钮称为复合式按钮，如图19所示。

常态时，无外力施于按钮帽1，静触点4断开，静触点5闭合。

当需要发出指令，有外力施于1上时，动触点3将动断触点5分断，动合触点4闭合。

当外力消失时，触点在复位弹簧2的作用下自动复位。

LA18系列按钮采用积木式结构，触头数目可按需要拼装，一般装成二动合、二动断，也可根据需要装配成1动合、1动断到6动合、6动断形式。

控制按钮可做成单式〔一个按钮〕、复式〔两个按钮〕和三联式〔3个按钮〕的形式。

为便于识别各个按钮的作用，防止误操作，通常在按钮帽上做出不同标志或涂以不同颜色，表示不同作用。

工作中为便于识别不同作用的按钮，防止误操作，国标GB5226-85对其颜色规定如下：①停止和急停按钮：红色。

按红色按钮时，必须使设备断电、停车。

②启动按钮：绿色。

③点动按钮：黑色。

④启动与停止交替按钮：必须是黑色、白色或灰色，不得使用红色和绿色。

⑤复位按钮：必须是蓝色；当其兼有停止作用时，必须是红色。

课题：接触器课时：3教学目标：掌握接触器的原理与使用方法教学重点：接触器的选用与连接教学内容：1．外形结构与符号交流接触器的外形结构及符号如图6.7所示，其中（a）为交流接触器的外形结构图，（b）为其图形符号。

接触器的文字符号为KM。

（1）电磁系统电磁系统由线圈、动铁心和静铁心等组成。

在铁心上装有一个短路铜环，其作用是减少交流接触器吸合时产生的振动和噪声，故又称减振环，如图6.8所示。

（2）触点系统触点系统分主触点和辅助触点。

主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对动合触点组成；辅助触点用以通断电流较小的控制电路，通常有动合和动断各两对触点。

（3）灭弧装置交流接触器中常采用的灭弧方法。

①电动力灭弧：电弧在触点回路电流磁场的作用下，受到电动力作用拉长，并迅速移开触点而熄灭。

②栅片灭弧：电弧在电动力的作用下，进入由许多间隔着的金属片所组成的灭弧栅之中，电弧被栅片分割成若干段短弧，使每段短弧上的电压达不到燃弧电压，同时栅片具有强烈的冷却作用，致使电弧迅速熄灭。

2．工作原理与型号含义其工作原理为：线圈得电以后，产生的磁场将铁心磁化，吸引动铁心，克服反作用弹簧的弹力，使它向着静铁心运动，拖动触点系统运动，使得动合触点闭合、动断触点断开。

一旦电源电压消失或者显著降低，以致电磁线圈没有励磁或励磁不足，动铁心就会因电磁吸力消失或过小而在反作用弹簧的弹力作用下释放，使得动触点与静触点脱离，触点恢复线圈未通电时的状态。

交流接触器型号表示方法及含义如下3．技术数据常用交流接触器的技术数据如课本中的表格所示。

4．使用与安装在安装接触器前，应先检查线圈电压是否符合使用要求；然后将铁心极面上的防锈油擦净，以免造成线圈断电后铁心不释放；最后检查其活动部分是否正常，如触点是否接触良好，有否卡阻现象等。

交流接触器在安装时要注意底面与安装处平面的倾角应小于5°；若有散热孔，则应将有孔的一面放在垂直方向上。

安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈，并拧紧螺钉以防松脱。

三判断题A级试题：1.吊运赤热金属的链条，应定期进行淬火处理以防脆化断裂。

（×）2.通过人体的电流强度并不与作用在人体上的电压成正比。

（√）3.制动器主要的作用是用来阻止悬吊重物下降，实现停车以及某些特殊情况下，按工作需要实现降低或调节机构运动速度。

（√）4.凸轮控制器是一种手动电器，可以切换交、直流接触线圈电路，以实现对天车各机构进行远距离控制。

（×）5.上升极限位置限制器，必须保证当吊具起升到极限位置时，自动切断起升机构的动力电源。

（√）液压缓冲器能吸收的撞击能量比弹簧缓冲器要小，且有较大的反弹力。

（×）6.铸造起重机主小车的起升机构用于吊运盛钢桶，副小车的起升机构用于倾翻盛钢桶和做一些辅助性工作，主、副小车可以同时使用。

（√）7.通用变频器的电气制动方法常用的有三种：直流能耗制动、电阻能耗制动（制动单元/制动电阻）、整流回馈。

（√）8.卷筒绳槽磨损超过2毫米的要重新车制，大修后绳槽应达到图样要求，但卷筒直径不应小于原直径的85%。

（×）9.为防止钩头上天，吊车上普遍设置了“三重保护”，三重保护电路起作用的先后顺序为预限位、重锤限位开关、螺旋式限位开关。

（×）10.在天车上减速机、卷筒、传动轴、车轮多数用直齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动。

（√）11.线接触钢丝绳每股由直径相同的钢丝捻成，钢丝与钢丝之间为线接触，接触应力低，故使用寿命长。

（×）12.驾驶室内总电源自动空气开关的开合位置应向上为“合”向下为“断”。

（√）13.钢丝绳直径减小达15%时应报废。

(×)14.每班第一次吊货物时，应将货物吊离地面0.5米以上，然后放下，以试验制动器的可靠性。

（×）15.当被吊物件小于天车额定负荷的50%时，方能三个机构同时开动。

（√）16.三相异步电动机转子绕组中的电流是由电磁感应产生的。

（√）17.重载时需慢速下降，可将控制器打至下降第一档，使电动机工作在反接制动状态。