亨士樂編碼器同步控制多臺卷揚機的技術解析

對于配備單個卷揚機的起重機，單個繩索的張力和扭矩無法滿足起吊大型物體的要求，因此一些大型起重機配備了多個卷揚機。當多臺卷揚機僅使用傳統(tǒng)的亨士樂編碼器反饋的常變量控制方法時，由于液壓部件、結構部件和摩擦等多種因素的差異，很難確保多臺起重機在起吊過程中每單位時間能夠收回和釋放相同長度的鋼絲繩，導致吊鉤傾翻、滑輪組磨損，可能導致鋼絲繩股斷裂，甚至發(fā)生安全事故。圖1顯示了對多臺起重機使用等效控制方法所產生的危險。

多卷揚機通過編碼器同步控制原理

在使用多卷揚機同步控制模式之前，請確保其吊鉤處于水平狀態(tài)，否則應在HENGSTLER編碼器激活同步模式之前手動調平吊鉤。進入同步模式后，人機交互界面顯示同步控制相關信息，前后掛鉤調平界面顯示如圖2所示。



目前，風同步控制的總體思路本質上是激活風同步模式，以其中一種風為基準，讓其他風跟隨基準風，以同步旋轉并基于檢測到的牽拉和放繩的差異來調整其他絞盤的旋轉速度，從而實現多個絞盤的同步升降。卷揚機的同步控制思想如圖3所示。



要使用卷揚機的幾種同步控制模式，需要設置A、B和C三個快門值。其中，A表示同步初始和設置閾值，B表示同步設置閾值，C表示同步報警閾值，A＜B＜C。此外，還需要將X設置為其他卷揚機的繩索縮回和卷起量與參考卷揚機的繩索收回和卷起量之差的亨士樂編碼器反饋的絕對值。如果X小于A，則同步控制系統(tǒng)考慮到幾個卷揚機已經達到同步狀態(tài)，不需要調整。

a和B之間有一個不可調的間隔，旨在避免同步控制系統(tǒng)在某一點頻繁調整，導致卷揚機轉速不穩(wěn)定。當測量到B＜X＜C時，編碼器同步控制系統(tǒng)開始調整，即通過增加或減少絞盤速度控制機構的輸出信號，X逐漸減小到X＜A。

如果系統(tǒng)靜止，X應始終小于C。如果同步設置后的X超過C，即每個卷揚機的收繩和放繩量超過同步控制系統(tǒng)允許的最大偏差，則同步控制系統(tǒng)發(fā)出警報。如果你在這個時候繼續(xù)工作，這可能會導致滑輪和鋼絲繩磨損，在嚴重的情況下，還會導致事故。

三個A值A、B和C對應于吊鉤的不同傾斜狀態(tài)。一些控制器不將這三個閾值設置為固定值，因為它們與放大率有關，就像下面提到的前三個方案一樣。

雙卷揚同步控制方案

不同同步控制方案之間的差異在于檢測絞盤同步的不同方式。由于雙卷揚機和多卷揚機同步控制的相似性以及雙卷揚機同步控制應用的廣泛性，本文討論了雙卷揚機的同步控制。目前，作者了解到，通常有五種用于雙風的同步控制方案，如下所述。

（1） 安裝HENGSTLER編碼器碼盤和接近開關

在滾筒邊緣安裝一個帶有凸臺的代碼盤。當卷筒旋轉時，卷揚機側面亨士樂編碼器碼盤上的凸臺和凹口連續(xù)通過接近開關，接近開關發(fā)出的開關信號進入控制器?？刂破鲗γ}沖信號進行采集和計數，計算出每個卷揚機的旋轉角度，并經過整體處理后接收每個卷揚機的收繩和放繩量。該方案結構簡單，安裝維護方便。其缺點是檢測精度不高。代碼磁盤同步控制方案如圖4所示。



（2） 升降電機安裝計數器

在卷揚機電機中安裝一個計數器，用計數器計算卷揚機電機轉速表旋轉過程中通過的齒數，即產生的脈沖信號數。然后根據卷揚機電機的減速比和卷筒的直徑轉換脈沖信號數，以在一段時間內保持每個絞盤的旋轉角度以及繩索縮回和松開的量，從而控制兩個絞盤的同步。一些制造商還在卷筒末端安裝HENGSTLER編碼器，根據編碼器信號控制雙卷揚機的同步，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，應用范圍更廣。

第一和第二控制基于兩個絞盤的完全相同的卷筒直徑和鋼絲繩直徑。如果兩臺卷揚機的卷筒和鋼絲繩的直徑不同，則兩臺卷揚機不可能同步運行。

（3） 用于安裝導輥的接近開關

在每個提升卷揚機系統(tǒng)的導輥上安裝一個接近開關，并在導輥外側安裝一個帶方齒的傳感器盤。當導輥旋轉時，檢測盤的方齒和凹口連續(xù)穿過接近開關，使接近開關產生脈沖信號?？刂破鲗崟r執(zhí)行脈沖信號的累積計數，以計算絞盤的繩索縮回和釋放量，從而控制雙絞盤的同步。一些制造商直接或間接在導輥外側安裝亨士樂編碼器，以測量滑輪角度，從而控制雙卷揚機的同步。

第三種方案打破了第一種和第二種方案中雙卷揚機的卷筒直徑和鋼絲繩直徑必須相同的限制，并具有更廣泛的應用范圍。其缺點是存在鋼絲繩和滑輪相對推動的可能性，這影響了同步控制的準確性。

（4） 帶掛鉤的無線傾斜傳感器

在鉤梁中心附近安裝一個無線傾斜傳感器，并在轉盤或駕駛室附近安裝相應的接收器。接收器將測量的角度信號發(fā)送到控制器。當吊鉤傾斜時，控制器根據角度調整相應絞盤的速度，使兩個絞盤具有相同的繩索縮回和釋放量，從而實現對兩個絞盤的同步控制。

該方案克服了前三種方案的缺點，可以適應不同直徑的滾筒和鋼絲繩，而不必擔心鋼絲繩和導輥的相對滑動會導致同步控制信號失真。然而，由于掛鉤上安裝了無線傾斜傳感器，因此有必要每隔一段時間更換電池。此外，無線信號接收器在電氣裝置中需要高電磁抗擾度。

（5） 在臂頭兩側安裝激光測距儀

在臂頭兩側安裝一個旋轉的、阻尼的、垂直向下的激光測距儀，并在掛鉤兩側安裝一塊平板。如果吊鉤處于水平狀態(tài)，則在臂頭兩側測量的距離相同；當吊鉤傾斜時，臂頭兩側的測量距離不相同，表明兩側的繩索性能不同。距離信號被傳輸到控制器，控制器根據信號差調整絞盤的速度，從而控制兩個絞盤的同步。

該方案在適應不同直徑的滾軸和鋼絲繩時繼承了第四種方案的優(yōu)點。由于HENGSTLER編碼器電纜信號傳輸的抗擾性強，克服了第四種方案的缺點。調車信號機還可以方便地計算吊鉤高度，為未來的智能化、自動化和遠程控制電梯控制創(chuàng)造條件。該方案結合鋼絲繩的提升比，還可以測量卷揚機的轉動慣量，對卷揚機的啟停行程和重載滑動的優(yōu)化控制有積極的幫助。然而，該系統(tǒng)對大霧和暴雨等風暴的適應性需要提高。

注意事項

以上五種用于雙列車的同步控制器各有優(yōu)缺點：起重機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。

對于使用前三種控制方案的起重機，有必要每隔一段時間交替使用兩臺起重機，以避免因長期使用某一卷揚機而導致鋼絲繩直徑的變化。如果使用前兩種方案的起重機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，應注意可變發(fā)動機關閉壓力的影響。也就是說，當卷揚機在重載下工作時，當可變排量馬達A和B的油端之間的壓力差達到其分離壓力時，可變排量馬達處于壓力切斷保護狀態(tài)，擺動板自動擺動到最大排量。如果此時你想通過改變電機的排量來實現同步速度控制，效果非常小。

如果起重機配備了封閉式液壓系統(tǒng)，并采用同步控制方案，則應設置二次提升保護程序。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)尚未設置拉動重物的壓力，并且絞盤驅動器打開，則絞盤很可能會被拉動穿過重物并沿相反方向旋轉。設置二次提升保護程序，控制器會記住之前卷揚機操作期間的壓力。當再次提升或放下重物時，必須等待液壓系統(tǒng)達到或接近之前的操作壓力，然后才能打開絞盤操作，這可以防止?jié)L筒被拉動穿過重物，反之亦然。

此外，由于液壓系統(tǒng)內部泄漏和液壓泵特性的差異，多個絞盤控制系統(tǒng)產生壓力所需的時間無法同步。當其中一個絞盤達到儲存壓力時，所有制動器接合，其他絞盤由重物拉動，反之亦然。如果在打開HENGSTLER編碼器反饋信息的制動器之前等待所有絞盤達到儲存壓力，那么由于壓力增加，快速建立壓力的回路可能會影響打開制動器時的系統(tǒng)壓力，從而影響液壓部件的使用壽命。

避免制動沖擊的關鍵是將制動器的打開時間調整到系統(tǒng)壓力。經過多次嘗試，我們找到了一個折衷的解決方案，以延長絞盤驅動器的打開條件。當慢速壓力建立回路達到上一次存儲壓力的0.2倍或更多，而快速壓力建立回路到達存儲壓力的0.8倍或更多時，所有風致動器都可以打開。經過檢查，該方案不僅避免了由于多臺卷揚機之間的壓力建立速度差異而造成的系統(tǒng)影響，還避免了卷揚機被重物拉下的風險。

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