亨士乐编码器同步控制多台卷扬机的技术解析

亨士乐编码器同步控制多台卷扬机的技术解析

对于配备单个卷扬机的起重机，单个绳索的张力和扭矩无法满足起吊大型物体的要求，因此一些大型起重机配备了多个卷扬机。当多台卷扬机仅使用传统的亨士乐编码器反馈的常变量控制方法时，由于液压部件、结构部件和摩擦等多种因素的差异，很难确保多台起重机在起吊过程中每单位时间能够收回和释放相同长度的钢丝绳，导致吊钩倾翻、滑轮组磨损，可能导致钢丝绳股断裂，甚至发生安全事故。图1显示了对多台起重机使用等效控制方法所产生的危险。

多卷扬机通过编码器同步控制原理

在使用多卷扬机同步控制模式之前，请确保其吊钩处于水平状态，否则应在HENGSTLER编码器激活同步模式之前手动调平吊钩。进入同步模式后，人机交互界面显示同步控制相关信息，前后挂钩调平界面显示如图2所示。



目前，风同步控制的总体思路本质上是激活风同步模式，以其中一种风为基准，让其他风跟随基准风，以同步旋转并基于检测到的牵拉和放绳的差异来调整其他绞盘的旋转速度，从而实现多个绞盘的同步升降。卷扬机的同步控制思想如图3所示。



要使用卷扬机的几种同步控制模式，需要设置A、B和C三个快门值。其中，A表示同步初始和设置阈值，B表示同步设置阈值，C表示同步报警阈值，A＜B＜C。此外，还需要将X设置为其他卷扬机的绳索缩回和卷起量与参考卷扬机的绳索收回和卷起量之差的亨士乐编码器反馈的绝对值。如果X小于A，则同步控制系统考虑到几个卷扬机已经达到同步状态，不需要调整。

a和B之间有一个不可调的间隔，旨在避免同步控制系统在某一点频繁调整，导致卷扬机转速不稳定。当测量到B＜X＜C时，编码器同步控制系统开始调整，即通过增加或减少绞盘速度控制机构的输出信号，X逐渐减小到X＜A。

如果系统静止，X应始终小于C。如果同步设置后的X超过C，即每个卷扬机的收绳和放绳量超过同步控制系统允许的最大偏差，则同步控制系统发出警报。如果你在这个时候继续工作，这可能会导致滑轮和钢丝绳磨损，在严重的情况下，还会导致事故。

三个A值A、B和C对应于吊钩的不同倾斜状态。一些控制器不将这三个阈值设置为固定值，因为它们与放大率有关，就像下面提到的前三个方案一样。

双卷扬同步控制方案

不同同步控制方案之间的差异在于检测绞盘同步的不同方式。由于双卷扬机和多卷扬机同步控制的相似性以及双卷扬机同步控制应用的广泛性，本文讨论了双卷扬机的同步控制。目前，作者了解到，通常有五种用于双风的同步控制方案，如下所述。

（1） 安装HENGSTLER编码器码盘和接近开关

在滚筒边缘安装一个带有凸台的代码盘。当卷筒旋转时，卷扬机侧面亨士乐编码器码盘上的凸台和凹口连续通过接近开关，接近开关发出的开关信号进入控制器。控制器对脉冲信号进行采集和计数，计算出每个卷扬机的旋转角度，并经过整体处理后接收每个卷扬机的收绳和放绳量。该方案结构简单，安装维护方便。其缺点是检测精度不高。代码磁盘同步控制方案如图4所示。



（2） 升降电机安装计数器

在卷扬机电机中安装一个计数器，用计数器计算卷扬机电机转速表旋转过程中通过的齿数，即产生的脉冲信号数。然后根据卷扬机电机的减速比和卷筒的直径转换脉冲信号数，以在一段时间内保持每个绞盘的旋转角度以及绳索缩回和松开的量，从而控制两个绞盘的同步。一些制造商还在卷筒末端安装HENGSTLER编码器，根据编码器信号控制双卷扬机的同步，两者的原理基本相同。与第一种方案相比，该方案更易于组装，集成度更好，控制精度更高，应用范围更广。

第一和第二控制基于两个绞盘的完全相同的卷筒直径和钢丝绳直径。如果两台卷扬机的卷筒和钢丝绳的直径不同，则两台卷扬机不可能同步运行。

（3） 用于安装导辊的接近开关

在每个提升卷扬机系统的导辊上安装一个接近开关，并在导辊外侧安装一个带方齿的传感器盘。当导辊旋转时，检测盘的方齿和凹口连续穿过接近开关，使接近开关产生脉冲信号。控制器实时执行脉冲信号的累积计数，以计算绞盘的绳索缩回和释放量，从而控制双绞盘的同步。一些制造商直接或间接在导辊外侧安装亨士乐编码器，以测量滑轮角度，从而控制双卷扬机的同步。

第三种方案打破了第一种和第二种方案中双卷扬机的卷筒直径和钢丝绳直径必须相同的限制，并具有更广泛的应用范围。其缺点是存在钢丝绳和滑轮相对推动的可能性，这影响了同步控制的准确性。

（4） 带挂钩的无线倾斜传感器

在钩梁中心附近安装一个无线倾斜传感器，并在转盘或驾驶室附近安装相应的接收器。接收器将测量的角度信号发送到控制器。当吊钩倾斜时，控制器根据角度调整相应绞盘的速度，使两个绞盘具有相同的绳索缩回和释放量，从而实现对两个绞盘的同步控制。

该方案克服了前三种方案的缺点，可以适应不同直径的滚筒和钢丝绳，而不必担心钢丝绳和导辊的相对滑动会导致同步控制信号失真。然而，由于挂钩上安装了无线倾斜传感器，因此有必要每隔一段时间更换电池。此外，无线信号接收器在电气装置中需要高电磁抗扰度。

（5） 在臂头两侧安装激光测距仪

在臂头两侧安装一个旋转的、阻尼的、垂直向下的激光测距仪，并在挂钩两侧安装一块平板。如果吊钩处于水平状态，则在臂头两侧测量的距离相同；当吊钩倾斜时，臂头两侧的测量距离不相同，表明两侧的绳索性能不同。距离信号被传输到控制器，控制器根据信号差调整绞盘的速度，从而控制两个绞盘的同步。

该方案在适应不同直径的滚轴和钢丝绳时继承了第四种方案的优点。由于HENGSTLER编码器电缆信号传输的抗扰性强，克服了第四种方案的缺点。调车信号机还可以方便地计算吊钩高度，为未来的智能化、自动化和远程控制电梯控制创造条件。该方案结合钢丝绳的提升比，还可以测量卷扬机的转动惯量，对卷扬机的启停行程和重载滑动的优化控制有积极的帮助。然而，该系统对大雾和暴雨等风暴的适应性需要提高。

注意事项

以上五种用于双列车的同步控制器各有优缺点：起重机控制方案的选择取决于客户需求、操作环境、控制精度和智能程度等因素。

对于使用前三种控制方案的起重机，有必要每隔一段时间交替使用两台起重机，以避免因长期使用某一卷扬机而导致钢丝绳直径的变化。如果使用前两种方案的起重机由于钢丝绳直径不同而不同步，则只能更换钢丝绳。

使用同步控制时，应注意可变发动机关闭压力的影响。也就是说，当卷扬机在重载下工作时，当可变排量马达A和B的油端之间的压力差达到其分离压力时，可变排量马达处于压力切断保护状态，摆动板自动摆动到最大排量。如果此时你想通过改变电机的排量来实现同步速度控制，效果非常小。

如果起重机配备了封闭式液压系统，并采用同步控制方案，则应设置二次提升保护程序。如果重物在从地面升起后再次上升或下降，如果液压系统尚未设置拉动重物的压力，并且绞盘驱动器打开，则绞盘很可能会被拉动穿过重物并沿相反方向旋转。设置二次提升保护程序，控制器会记住之前卷扬机操作期间的压力。当再次提升或放下重物时，必须等待液压系统达到或接近之前的操作压力，然后才能打开绞盘操作，这可以防止滚筒被拉动穿过重物，反之亦然。

此外，由于液压系统内部泄漏和液压泵特性的差异，多个绞盘控制系统产生压力所需的时间无法同步。当其中一个绞盘达到储存压力时，所有制动器接合，其他绞盘由重物拉动，反之亦然。如果在打开HENGSTLER编码器反馈信息的制动器之前等待所有绞盘达到储存压力，那么由于压力增加，快速建立压力的回路可能会影响打开制动器时的系统压力，从而影响液压部件的使用寿命。

避免制动冲击的关键是将制动器的打开时间调整到系统压力。经过多次尝试，我们找到了一个折衷的解决方案，以延长绞盘驱动器的打开条件。当慢速压力建立回路达到上一次存储压力的0.2倍或更多，而快速压力建立回路到达存储压力的0.8倍或更多时，所有风致动器都可以打开。经过检查，该方案不仅避免了由于多台卷扬机之间的压力建立速度差异而造成的系统影响，还避免了卷扬机被重物拉下的风险。

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