1 問題的提出

　　起重能力超過400t的大型履帶起重機在起吊較大重量的載荷時，一般采用兩個卷揚通過滑輪組提升同一個吊鉤，結構原理示意圖見圖1。在工作時，兩個卷揚同時工作，共同提升或落下吊鉤及載荷。但當兩個卷揚的速度不相等時，容易導致吊鉤滑輪組偏斜工作，鋼絲繩與滑輪槽的偏角α（也稱為偏繩角）超過允許值，容易導致滑輪損壞和鋼絲繩的加速磨損；另外，滑輪組偏斜工作使得兩個卷揚的負荷有差異，當按設計滿載荷吊重物時，其中一個卷揚必然超載工作，可能導致安全事故。

　　要避免上述問題出現(xiàn)，必須控制兩個卷揚的出繩速度或收繩速度是一致，兩者的速度差值必須控制在一定的范圍內；或者說，必須控制兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL必須小于一目標值，即兩卷揚工作時必須同步。

2 解決方案

　　為了保證兩卷揚工作時同步，需要控制兩卷揚在任何時刻收放鋼絲繩的長度值是一致的，就必須對兩鋼絲繩長度進行檢測。針對履帶起重機的結構原理，設計了一種對卷揚鋼絲繩收繩（或放繩）長度檢測的結構（見圖2）：分別在兩鋼絲繩的引導滑輪處安裝一個感應式的電檢測開關，可以檢測固定在滑輪外側帶有方形齒的感應盤。當滑輪旋轉時，感應盤的方形齒和缺口分別通過檢測開關，開關相應發(fā)出通和斷的信號，將這些脈沖信號進行累計計數(shù)，按卷揚放繩旋轉方向定義為“+”，收繩旋轉方向定義為“-”，脈沖的實時累計數(shù)即對應為鋼絲繩長度值。

3 控制原理

　　保證兩卷揚同步工作，需要對卷揚液壓馬達進行反饋控制：利用兩個累計脈沖的比較結果調節(jié)兩卷揚馬達的轉速，直到兩個累計脈沖相等。由于履帶起重機的卷揚液壓控制系統(tǒng)是電比例變量泵和定量馬達的組合方式，在柴油機速度不變的條件下調節(jié)馬達轉速是通過改變泵的排量來實現(xiàn)的，所以其控制原理框圖見圖3。

　　該控制過程的具體步驟是：當?shù)蹉^滑輪組處于水平狀態(tài)時，進行計數(shù)復位，PLC控制器將兩個過渡滑輪處的電檢測開關的脈沖計數(shù)N1和N2置于0，采取同步工作模式，兩個卷揚同時工作開始收鋼絲繩或放鋼絲繩，電控系統(tǒng)PLC的計數(shù)N1和N2也相應減少或增加，其值與收繩量或放繩量成正比例關系。因為液壓泵、馬達的排量差異，以及兩個卷揚鋼絲繩纏繞狀態(tài)的差異，在任意時刻的N1和N2也不可能完全相等，此時：

　　│N1-N2│=ΔN

　　計數(shù)差值ΔN對應于兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL，將計數(shù)差ΔN與目標值n相比較，如果ΔN＜n，兩卷揚控制泵的排量不需要修正；如果ΔN≥n，兩卷揚控制泵的排量需要修正，即按照一定的規(guī)則修正PLC對兩個泵的比例電磁鐵的輸出PWM信號，使鋼絲繩速度快的卷揚適當降低速度，速度慢的卷揚適當提高速度，直到滿足ΔN＜n。

　　目標值n是按照設計要求來確定的，與兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL對應的。它的確定與滑輪組的結構有關，要求各個滑輪的偏繩角α的最大值不大于2°；同時，它還與電控系統(tǒng)的控制靈敏性有關，即保證在任何工作情況下都能夠實現(xiàn)這種反饋控制過程。

4 應用效果

　　該控制同步技術是基于某大噸位履帶起重機的現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和控制原理來改進實施的，它只需要在原有基礎上增加兩個電檢測開關，占用兩個I/O控制口，并對控制程序進行適當修改即可實現(xiàn)。它具有智能控制、控制可靠、改造成本低的優(yōu)點，具有很好的實用價值。