亨士樂(lè)編碼器同步控制多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的技術(shù)解析

對(duì)于配備單個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的起重機(jī)，單個(gè)繩索的張力和扭矩?zé)o法滿足起吊大型物體的要求，因此一些大型起重機(jī)配備了多個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)。當(dāng)多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)僅使用傳統(tǒng)的亨士樂(lè)編碼器反饋的常變量控制方法時(shí)，由于液壓部件、結(jié)構(gòu)部件和摩擦等多種因素的差異，很難確保多臺(tái)起重機(jī)在起吊過(guò)程中每單位時(shí)間能夠收回和釋放相同長(zhǎng)度的鋼絲繩，導(dǎo)致吊鉤傾翻、滑輪組磨損，可能導(dǎo)致鋼絲繩股斷裂，甚至發(fā)生安全事故。圖1顯示了對(duì)多臺(tái)起重機(jī)使用等效控制方法所產(chǎn)生的危險(xiǎn)。

多卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)編碼器同步控制原理

在使用多卷?yè)P(yáng)機(jī)同步控制模式之前，請(qǐng)確保其吊鉤處于水平狀態(tài)，否則應(yīng)在HENGSTLER編碼器激活同步模式之前手動(dòng)調(diào)平吊鉤。進(jìn)入同步模式后，人機(jī)交互界面顯示同步控制相關(guān)信息，前后掛鉤調(diào)平界面顯示如圖2所示。



目前，風(fēng)同步控制的總體思路本質(zhì)上是激活風(fēng)同步模式，以其中一種風(fēng)為基準(zhǔn)，讓其他風(fēng)跟隨基準(zhǔn)風(fēng)，以同步旋轉(zhuǎn)并基于檢測(cè)到的牽拉和放繩的差異來(lái)調(diào)整其他絞盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)絞盤(pán)的同步升降。卷?yè)P(yáng)機(jī)的同步控制思想如圖3所示。



要使用卷?yè)P(yáng)機(jī)的幾種同步控制模式，需要設(shè)置A、B和C三個(gè)快門(mén)值。其中，A表示同步初始和設(shè)置閾值，B表示同步設(shè)置閾值，C表示同步報(bào)警閾值，A＜B＜C。此外，還需要將X設(shè)置為其他卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索縮回和卷起量與參考卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索收回和卷起量之差的亨士樂(lè)編碼器反饋的絕對(duì)值。如果X小于A，則同步控制系統(tǒng)考慮到幾個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到同步狀態(tài)，不需要調(diào)整。

a和B之間有一個(gè)不可調(diào)的間隔，旨在避免同步控制系統(tǒng)在某一點(diǎn)頻繁調(diào)整，導(dǎo)致卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。當(dāng)測(cè)量到B＜X＜C時(shí)，編碼器同步控制系統(tǒng)開(kāi)始調(diào)整，即通過(guò)增加或減少絞盤(pán)速度控制機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，X逐漸減小到X＜A。

如果系統(tǒng)靜止，X應(yīng)始終小于C。如果同步設(shè)置后的X超過(guò)C，即每個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的收繩和放繩量超過(guò)同步控制系統(tǒng)允許的最大偏差，則同步控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。如果你在這個(gè)時(shí)候繼續(xù)工作，這可能會(huì)導(dǎo)致滑輪和鋼絲繩磨損，在嚴(yán)重的情況下，還會(huì)導(dǎo)致事故。

三個(gè)A值A(chǔ)、B和C對(duì)應(yīng)于吊鉤的不同傾斜狀態(tài)。一些控制器不將這三個(gè)閾值設(shè)置為固定值，因?yàn)樗鼈兣c放大率有關(guān)，就像下面提到的前三個(gè)方案一樣。

雙卷?yè)P(yáng)同步控制方案

不同同步控制方案之間的差異在于檢測(cè)絞盤(pán)同步的不同方式。由于雙卷?yè)P(yáng)機(jī)和多卷?yè)P(yáng)機(jī)同步控制的相似性以及雙卷?yè)P(yáng)機(jī)同步控制應(yīng)用的廣泛性，本文討論了雙卷?yè)P(yáng)機(jī)的同步控制。目前，作者了解到，通常有五種用于雙風(fēng)的同步控制方案，如下所述。

（1） 安裝HENGSTLER編碼器碼盤(pán)和接近開(kāi)關(guān)

在滾筒邊緣安裝一個(gè)帶有凸臺(tái)的代碼盤(pán)。當(dāng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)側(cè)面亨士樂(lè)編碼器碼盤(pán)上的凸臺(tái)和凹口連續(xù)通過(guò)接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)發(fā)出的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)入控制器。控制器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集和計(jì)數(shù)，計(jì)算出每個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，并經(jīng)過(guò)整體處理后接收每個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的收繩和放繩量。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是檢測(cè)精度不高。代碼磁盤(pán)同步控制方案如圖4所示。



（2） 升降電機(jī)安裝計(jì)數(shù)器

在卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)中安裝一個(gè)計(jì)數(shù)器，用計(jì)數(shù)器計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速表旋轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)的齒數(shù)，即產(chǎn)生的脈沖信號(hào)數(shù)。然后根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)的減速比和卷筒的直徑轉(zhuǎn)換脈沖信號(hào)數(shù)，以在一段時(shí)間內(nèi)保持每個(gè)絞盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度以及繩索縮回和松開(kāi)的量，從而控制兩個(gè)絞盤(pán)的同步。一些制造商還在卷筒末端安裝HENGSTLER編碼器，根據(jù)編碼器信號(hào)控制雙卷?yè)P(yáng)機(jī)的同步，兩者的原理基本相同。與第一種方案相比，該方案更易于組裝，集成度更好，控制精度更高，應(yīng)用范圍更廣。

第一和第二控制基于兩個(gè)絞盤(pán)的完全相同的卷筒直徑和鋼絲繩直徑。如果兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒和鋼絲繩的直徑不同，則兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)不可能同步運(yùn)行。

（3） 用于安裝導(dǎo)輥的接近開(kāi)關(guān)

在每個(gè)提升卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)的導(dǎo)輥上安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，并在導(dǎo)輥外側(cè)安裝一個(gè)帶方齒的傳感器盤(pán)。當(dāng)導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)盤(pán)的方齒和凹口連續(xù)穿過(guò)接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)?？刂破鲗?shí)時(shí)執(zhí)行脈沖信號(hào)的累積計(jì)數(shù)，以計(jì)算絞盤(pán)的繩索縮回和釋放量，從而控制雙絞盤(pán)的同步。一些制造商直接或間接在導(dǎo)輥外側(cè)安裝亨士樂(lè)編碼器，以測(cè)量滑輪角度，從而控制雙卷?yè)P(yáng)機(jī)的同步。

第三種方案打破了第一種和第二種方案中雙卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒直徑和鋼絲繩直徑必須相同的限制，并具有更廣泛的應(yīng)用范圍。其缺點(diǎn)是存在鋼絲繩和滑輪相對(duì)推動(dòng)的可能性，這影響了同步控制的準(zhǔn)確性。

（4） 帶掛鉤的無(wú)線傾斜傳感器

在鉤梁中心附近安裝一個(gè)無(wú)線傾斜傳感器，并在轉(zhuǎn)盤(pán)或駕駛室附近安裝相應(yīng)的接收器。接收器將測(cè)量的角度信號(hào)發(fā)送到控制器。當(dāng)?shù)蹉^傾斜時(shí)，控制器根據(jù)角度調(diào)整相應(yīng)絞盤(pán)的速度，使兩個(gè)絞盤(pán)具有相同的繩索縮回和釋放量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)絞盤(pán)的同步控制。

該方案克服了前三種方案的缺點(diǎn)，可以適應(yīng)不同直徑的滾筒和鋼絲繩，而不必?fù)?dān)心鋼絲繩和導(dǎo)輥的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)導(dǎo)致同步控制信號(hào)失真。然而，由于掛鉤上安裝了無(wú)線傾斜傳感器，因此有必要每隔一段時(shí)間更換電池。此外，無(wú)線信號(hào)接收器在電氣裝置中需要高電磁抗擾度。

（5） 在臂頭兩側(cè)安裝激光測(cè)距儀

在臂頭兩側(cè)安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)的、阻尼的、垂直向下的激光測(cè)距儀，并在掛鉤兩側(cè)安裝一塊平板。如果吊鉤處于水平狀態(tài)，則在臂頭兩側(cè)測(cè)量的距離相同；當(dāng)?shù)蹉^傾斜時(shí)，臂頭兩側(cè)的測(cè)量距離不相同，表明兩側(cè)的繩索性能不同。距離信號(hào)被傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)信號(hào)差調(diào)整絞盤(pán)的速度，從而控制兩個(gè)絞盤(pán)的同步。

該方案在適應(yīng)不同直徑的滾軸和鋼絲繩時(shí)繼承了第四種方案的優(yōu)點(diǎn)。由于HENGSTLER編碼器電纜信號(hào)傳輸?shù)目箶_性強(qiáng)，克服了第四種方案的缺點(diǎn)。調(diào)車信號(hào)機(jī)還可以方便地計(jì)算吊鉤高度，為未來(lái)的智能化、自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制電梯控制創(chuàng)造條件。該方案結(jié)合鋼絲繩的提升比，還可以測(cè)量卷?yè)P(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的啟停行程和重載滑動(dòng)的優(yōu)化控制有積極的幫助。然而，該系統(tǒng)對(duì)大霧和暴雨等風(fēng)暴的適應(yīng)性需要提高。

注意事項(xiàng)

以上五種用于雙列車的同步控制器各有優(yōu)缺點(diǎn)：起重機(jī)控制方案的選擇取決于客戶需求、操作環(huán)境、控制精度和智能程度等因素。

對(duì)于使用前三種控制方案的起重機(jī)，有必要每隔一段時(shí)間交替使用兩臺(tái)起重機(jī)，以避免因長(zhǎng)期使用某一卷?yè)P(yáng)機(jī)而導(dǎo)致鋼絲繩直徑的變化。如果使用前兩種方案的起重機(jī)由于鋼絲繩直徑不同而不同步，則只能更換鋼絲繩。

使用同步控制時(shí)，應(yīng)注意可變發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉壓力的影響。也就是說(shuō)，當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)在重載下工作時(shí)，當(dāng)可變排量馬達(dá)A和B的油端之間的壓力差達(dá)到其分離壓力時(shí)，可變排量馬達(dá)處于壓力切斷保護(hù)狀態(tài)，擺動(dòng)板自動(dòng)擺動(dòng)到最大排量。如果此時(shí)你想通過(guò)改變電機(jī)的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)同步速度控制，效果非常小。

如果起重機(jī)配備了封閉式液壓系統(tǒng)，并采用同步控制方案，則應(yīng)設(shè)置二次提升保護(hù)程序。如果重物在從地面升起后再次上升或下降，如果液壓系統(tǒng)尚未設(shè)置拉動(dòng)重物的壓力，并且絞盤(pán)驅(qū)動(dòng)器打開(kāi)，則絞盤(pán)很可能會(huì)被拉動(dòng)穿過(guò)重物并沿相反方向旋轉(zhuǎn)。設(shè)置二次提升保護(hù)程序，控制器會(huì)記住之前卷?yè)P(yáng)機(jī)操作期間的壓力。當(dāng)再次提升或放下重物時(shí)，必須等待液壓系統(tǒng)達(dá)到或接近之前的操作壓力，然后才能打開(kāi)絞盤(pán)操作，這可以防止?jié)L筒被拉動(dòng)穿過(guò)重物，反之亦然。

此外，由于液壓系統(tǒng)內(nèi)部泄漏和液壓泵特性的差異，多個(gè)絞盤(pán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生壓力所需的時(shí)間無(wú)法同步。當(dāng)其中一個(gè)絞盤(pán)達(dá)到儲(chǔ)存壓力時(shí)，所有制動(dòng)器接合，其他絞盤(pán)由重物拉動(dòng)，反之亦然。如果在打開(kāi)HENGSTLER編碼器反饋信息的制動(dòng)器之前等待所有絞盤(pán)達(dá)到儲(chǔ)存壓力，那么由于壓力增加，快速建立壓力的回路可能會(huì)影響打開(kāi)制動(dòng)器時(shí)的系統(tǒng)壓力，從而影響液壓部件的使用壽命。

避免制動(dòng)沖擊的關(guān)鍵是將制動(dòng)器的打開(kāi)時(shí)間調(diào)整到系統(tǒng)壓力。經(jīng)過(guò)多次嘗試，我們找到了一個(gè)折衷的解決方案，以延長(zhǎng)絞盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的打開(kāi)條件。當(dāng)慢速壓力建立回路達(dá)到上一次存儲(chǔ)壓力的0.2倍或更多，而快速壓力建立回路到達(dá)存儲(chǔ)壓力的0.8倍或更多時(shí)，所有風(fēng)致動(dòng)器都可以打開(kāi)。經(jīng)過(guò)檢查，該方案不僅避免了由于多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)之間的壓力建立速度差異而造成的系統(tǒng)影響，還避免了卷?yè)P(yáng)機(jī)被重物拉下的風(fēng)險(xiǎn)。

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