CN117429949A - 变频磁滞式差速水气双管卷筒控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了变频磁滞式差速水气双管卷筒控制系统及控制方法，属于双管卷筒控制相关技术领域，包括变频电机、磁滞联轴器、减速机、差速机构、双管卷筒卷绕机构、绝对值编码器、PLC控制器和触摸屏，减速机与差速机构连接，差速机构的输出轴与双管卷筒卷绕机构连接，双管卷筒卷绕机构上卷放水管和气管；绝对值编码器安装在双管卷筒卷绕机构的卷筒上用于检测卷筒的转角和转速，并将信号传输给PLC控制器；PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径变化调节变频电机的输出转矩和转速，从而实现软管的恒张力卷放。本发明用于解决双管卷筒同步补偿的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于双管卷筒控制相关技术领域，具体为变频磁滞式差速水气双管卷筒控制系统及控制方法。
背景技术
堆取料机是一种用于散料装卸、堆垛和输送的大型机械设备，广泛应用于煤炭、电力、冶金、化工、建材等行业。堆取料机作业时会产生大量的粉尘污染，不仅影响环境质量，还危害人员健康和设备安全。因此，采取有效的除尘措施是堆取料机环保的重要内容。
目前，常用的堆取料机除尘技术主要有无动力除尘、干式除尘和湿式除尘三种，其中，湿式除尘技术具有结构简单、效果好、成本低等优点，是目前最常用的堆取料机除尘技术之一。湿式除尘技术主要是通过在堆取料机的关键部位设置喷淋装置，对散料进行湿润或冲洗，从而抑制粉尘飞扬。
现有技术中用于喷淋的为水气双管，两根软管盘卷在卷筒上，因需要同时卷放两根软管，软管虽外径相同，但行程过长，不可避免的会出现卷放不同步的现象，一根过紧一根过松不同步导致软管受力不均断裂，因此发明一种控制系统控制系统使两个卷盘软管的收放实现同步补偿是急需解决的技术问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供变频磁滞式差速水气双管卷筒控制系统及控制方法，用于解决双管卷筒同步补偿的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，包括变频电机、磁滞联轴器、减速机、差速机构、双管卷筒卷绕机构、绝对值编码器、PLC控制器和触摸屏，所述变频电机通过所述磁滞联轴器与所述减速机连接，所述减速机与差速机构连接，所述差速机构的输出轴与所述双管卷筒卷绕机构连接，所述双管卷筒卷绕机构上卷放两根软管，分别为水管和气管；所述绝对值编码器安装在双管卷筒卷绕机构的卷筒上，用于检测卷筒的转角和转速，并将信号传输给所述PLC控制器；所述PLC控制器根据所述绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径变化调节所述变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；所述触摸屏与所述PLC控制器通信，用于显示和设置相关参数和状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以实现软管的智能化控制，根据卷径变化自动调节变频电机的输出转矩和转速，实现软管的恒张力卷放；保证软管的恒张力卷放，避免软管的松弛或过紧，实现软管的同步补偿，解决卷放不同步的现象，提高卷放效率和精度，提高卷放质量和稳定性；有效地控制堆取料机作业时产生的粉尘污染，提高环保效率，保护环境和人员健康。
作为上述方案的进一步改进，差速机构包括端盖，端盖的一端穿插设置有轴承座，轴承座的中间活动穿插设置有第二差速轴，第二差速轴的一端设置有差速大齿轮，差速大齿轮与差速小齿轮轴连接，差速小齿轮轴的两端活动穿插在固定垫板上，固定垫板的中间活动穿插设置有第一差速轴，第一差速轴中部穿插设置有主传动大齿轮，主传动大齿轮与主传动小齿轮连接；差速大齿轮对称设置在第一差速轴与第二差速轴上，两侧差速大齿轮的中间穿插设置有差速小齿轮轴；固定垫板为C字型；第一差速轴的一端设置有对称的轴承座。
上述改进的技术效果为：该机构将电机和偶合机构传递的高速低扭矩通过减速机和差速机构速比的放大作用转换为低转速大扭矩，保证卷盘有合适的扭矩和速度卷放软管。同时，当卷盘卷放软管不同步时，由于差速齿轮机构的作用，可以自适应的保证卷盘同步收紧软管。
作为上述方案的进一步改进，双管卷筒卷绕机构包括对称设置的卷盘，卷盘的一侧设置有卷盘法兰，卷盘分别通过卷盘法兰与第一差速轴和第二差速轴连接。
上述改进的技术效果为：该机构将软管收放时约束到卷盘内，从而保证软管在行程长度范围内正常工作。
作为上述方案的进一步改进，还包括双管卷筒旋转释放机构、双管卷筒支撑机构和双管卷筒地面回转机构；
双管卷筒旋转释放机构包括固定板，固定板的一端设置有旋转接头；两端旋转接头分别与水用钢管和气用钢管连接；
双管卷筒支撑机构包括基座平台，基座平台的上端设置有安装基座，安装基座的上端设置有差速机构；基座平台的下端设置有移动小车；
双管卷筒地面回转机构包括固定框架，固定框架的一侧设置有地面旋转接头，地面旋转接头的一端设置有软管，软管与输送组件连接。
上述改进的技术效果为：双管卷筒旋转释放机构将卷进卷盘的软管作旋转运动化解掉螺旋，同时将软管内介质能成功输送到固定设备上；双管卷筒支撑机构整个卷筒的固定基座；双管卷筒地面回转机构：该机构是将地面泵站连接管通过2个旋转接头的作用，实现上卷盘的2根软管接头处能够自由转动，防止软管拖动时的扭转。软管上带有快插接头，可以快速从地面拆卸与连接软管方便维修和更换。
作为上述方案的进一步改进，所述绝对值编码器包括光电传感器、光栅盘和信号处理器，所述光电传感器安装在所述卷筒上，用于接收所述光栅盘上的光信号，所述光栅盘固定在所述卷筒上，用于产生周期性的光信号，所述信号处理器与所述光电传感器连接，用于将光信号转换为电信号，并将电信号传输给所述PLC控制器。
上述改进的技术效果为：通过辅助线缆实现变频器控制变频电机实现卷放软管功能。
作为上述方案的进一步改进，所述触摸屏上可显示和设置以下参数和状态：软管的总长度、软管的外径、软管的预设张力、比例系数、设备的移动速度、卷筒的转角和转速、软管的卷径和张力、故障报警和处理。
上述改进的技术效果为：实现软管的实时监控和反馈，通过触摸屏显示软管的卷径和张力、卷筒的转角和转速、设备的移动速度等状态，可以及时了解软管的卷放情况和设备的运行状况。
一种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)通过触摸屏输入软管的总长度L、软管的外径D、软管的预设张力F、比例系数k等参数，并启动系统；
(2)通过绝对值编码器检测卷筒的转角θ和转速ω，并将信号传输给PLC控制器；
(3)通过PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径R变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；其中，软管的卷径R由下式计算：其中，k为比例系数，θ为卷筒的转角；
(4)当出现左右两个卷盘分别卷放的软管存在偏差时，通过差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，通过差速机构的作用使左右两个卷盘软管的收放实现同步补偿；
(5)通过触摸屏实时显示和监控软管的卷径R和张力F、卷筒的转角θ和转速ω′、设备的移动速度v等状态，并可随时调整相关参数；
(6)当发生故障时，通过触摸屏显示故障报警信息，并指导处理方法。
上述方案的有益效果：通过触摸屏输入参数和启动系统，操作简单方便，无需人工干预；
通过绝对值编码器检测卷筒的转角和转速，实现精确的位置和速度控制，提高了卷放的质量和效率；
通过PLC控制器根据预设的参数和绝对值编码器的信号，通过厚度积分计算软管的卷径，并根据卷径变化调节变频电机的输出转矩和转速，实现了软管的恒张力卷放，避免了软管的过松或过紧，保证了软管的使用寿命和安全性；
当出现左右两个卷盘分别卷放的软管存在偏差时，通过差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，通过差速机构的作用使左右两个卷盘软管的收放实现同步补偿，解决了传统差速机构无法实现同步补偿的问题；
通过触摸屏实时显示和监控软管的卷径和张力、卷筒的转角和转速、设备的移动速度等状态，并可随时调整相关参数，增强了系统的可视化和可调节性；
当发生故障时，通过触摸屏显示故障报警信息，并指导处理方法，方便了故障诊断和排除。
作为上述方案的进一步改进，步骤(4)中PLC控制器根据以下步骤控制差速减速机。
(a)通过两个张力传感器分别检测左右两个卷盘软管的张力，并将信号传输给PLC控制器；
(b)通过PLC控制器根据张力传感器的信号和预设的参数，计算出左右两个卷盘软管之间的张力差ΔF；
(c)通过PLC控制器根据张力差ΔF和预设的阈值，判断是否需要启动差速减速机内部的磁滞离合器；
(d)当张力差ΔF超过阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数μ，该滑动系数μ与张力差ΔF成正比，即：μ＝k2ΔF其中，k2为常数；
(e)当滑动系数μ不为零时，差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管；
(f)当张力差ΔF小于阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送零电流信号，使其停止工作，恢复正常同步状态。
上述改进的技术效果为：通过两个张力传感器分别检测左右两个卷盘软管的张力，可以实时监测软管的张力状态，避免张力过大或过小导致软管损坏或卷放不平整；
通过PLC控制器根据张力传感器的信号和预设的参数，计算出左右两个卷盘软管之间的张力差，可以准确地判断是否需要启动差速减速机内部的磁滞离合器，从而节省能源和提高效率；
通过PLC控制器根据张力差和预设的阈值，判断是否需要启动差速减速机内部的磁滞离合器，可以实现差速减速机内部的差速齿轮打滑的自动控制，无需人工干预；
当张力差超过阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数，该滑动系数与张力差成正比，可以实现差速减速机内部的差速齿轮打滑的灵敏调节，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管；
当滑动系数不为零时，差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，可以实现左右两个卷盘软管的收放同步补偿，保证了软管的平整和一致性；
当张力差小于阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送零电流信号，使其停止工作，恢复正常同步状态，可以避免差速减速机内部的差速齿轮过度打滑或锁死，保护了设备和软管。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视示意图。
图3为图1中差速机构的示意图。
图中：1、双卷筒支撑结构；101、移动小车；102、基座平台；2、安装基座；3、差速机构；301、端盖；302、第二差速轴；303、轴承座；304、差速大齿轮；305、固定垫板；306、差速小齿轮轴；307、第一差速轴；308、主传动大齿轮；309、主传动小齿轮；4、减速机；5、磁滞联轴器；6、变频电机；7、双管卷筒卷绕机构；701、卷盘；702、卷盘法兰；8、输送组件；801、固定板；802、旋转接头；803、水用钢管；804、气用钢管；9、地面回转组件；901、固定框架；902、地面旋转接头；903、软管。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解技术方案，下面结合实施例对技术方案进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例的具体结构为：一种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，包括变频电机6、磁滞联轴器5、减速机4、差速机构3、双管卷筒卷绕机构7、绝对值编码器、PLC控制器和触摸屏，变频电机6通过磁滞联轴器5与减速机4连接，减速机4与差速机构3连接，差速机构3的输出轴与双管卷筒卷绕机构7连接，双管卷筒卷绕机构7上卷放两根软管，分别为水管和气管；绝对值编码器安装在双管卷筒卷绕机构7的卷筒上，用于检测卷筒的转角和转速，并将信号传输给PLC控制器；PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；触摸屏与PLC控制器通信，用于显示和设置相关参数和状态。
工作原理：变频磁滞式差速水气双管卷筒安放在堆取料大车上，当大车移动时，发出前进或者后退指令，PLC控制器接受指令后同时发指令给变频器，通过变频器的转矩命令来调控变频电机6以合适的力矩和速度收放软管，同时变频电机6与差速机构3之间配有磁滞联轴器5，可实现电机意外制动情况下，大车依然移动导致的软管拖断或扭曲的现象。在卷放软管时通过程序的控制实现软管以合适的力度张紧，当出现左右两个卷盘收放软管不同步时，通过PLC控制器控制根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放。
实施例2：
如图1所示，作为上述实施例的优选方式，差速机构包括端盖301，端盖301的一端穿插设置有轴承座303，轴承座303的中间活动穿插设置有第二差速轴302，第二差速轴302的一端设置有差速大齿轮304，差速大齿轮304与差速小齿轮轴306连接，差速小齿轮轴306的两端活动穿插在固定垫板305上，固定垫板305的中间活动穿插设置有第一差速轴307，第一差速轴307中部穿插设置有主传动大齿轮308，主传动大齿轮308与主传动小齿轮309连接；差速大齿轮304对称设置在第一差速轴307与第二差速轴302上，两侧差速大齿轮304的中间穿插设置有差速小齿轮轴306；固定垫板305为C字型；第一差速轴307的一端设置有对称的轴承座303。差速小齿轮轴306上设置有与差速大齿轮304啮合的齿轮组。
实施例3：
如图1所示，作为上述实施例的优选方式，双管卷筒卷绕机构包括对称设置的卷盘701，卷盘701的一侧设置有卷盘法兰702，卷盘701分别通过卷盘法兰702与第一差速轴307和第二差速轴302连接。
实施例4：
如图1所示，作为上述实施例的优选方式，还包括双管卷筒旋转释放机构、双管卷筒支撑机构和双管卷筒地面回转机构；
双管卷筒旋转释放机构包括固定板801，固定板801的一端设置有旋转接头802；两端旋转接头802分别与水用钢管803和气用钢管804连接；水用钢管803和气用钢管804的另一端分别与水源和气源连接。旋转接头802是一种可以在旋转状态下实现流体传输的接头，它可以避免软管的扭曲和破裂，保证了水气的连续供应。
双管卷筒支撑机构1包括基座平台102，基座平台102的上端设置有安装基座2，安装基座2的上端设置有差速机构3；基座平台102的下端设置有移动小车101；安装基座2固定在基座平台102的最左侧，轴承座303为对称设置，轴承座303内部设置有深沟球轴承。支撑组件1包括移动小车101，移动小车101的上端设置有基座平台102，基座平台102的上端设置有安装基座2，安装基座2的上端设置有差速机构3。
双管卷筒地面回转机构包括固定框架901，固定框架901的一侧设置有地面旋转接头902，地面旋转接头902的一端设置有软管903，软管903与输送组件8连接。地面回转组件9上的地面旋转接头902与地面泵站连接。
实施例5：
作为上述实施例的优选方式，绝对值编码器包括光电传感器、光栅盘和信号处理器，光电传感器安装在卷筒上，用于接收光栅盘上的光信号，光栅盘固定在卷筒上，用于产生周期性的光信号，信号处理器与光电传感器连接，用于将光信号转换为电信号，并将电信号传输给PLC控制器。
具体的，绝对值编码器是一种用于检测卷筒的转角和转速的传感器，它由光电传感器、光栅盘和信号处理器组成，光电传感器安装在卷筒上，用于接收光栅盘上的光信号，光栅盘固定在卷筒上，用于产生周期性的光信号，信号处理器与光电传感器连接，用于将光信号转换为电信号，并将电信号传输给PLC控制器。绝对值编码器可以实现高精度、高分辨率、高稳定性、高可靠性的位置和速度检测，并且可以避免累积误差和复位误差。
实施例6：
作为上述实施例的优选方式，触摸屏上可显示和设置以下参数和状态：软管的总长度、软管的外径、软管的预设张力、比例系数、设备的移动速度、卷筒的转角和转速、软管的卷径和张力、故障报警和处理。
具体的，触摸屏是一种用于显示和设置相关参数和状态的人机交互界面，它可以与PLC控制器通信，接收其发送的数据，并向其发送用户的输入指令。触摸屏8上可显示和设置以下参数和状态：软管的总长度L、软管的外径D、软管的预设张力F、比例系数k、设备的移动速度v、卷筒的转角θ和转速ω、软管的卷径R和张力F、故障报警和处理等。用户可以通过触摸屏方便地启动、停止、调节系统，并实时监测系统的运行情况。
实施例7：
作为上述实施例的优选方式，一种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)通过触摸屏输入软管的总长度L、软管的外径D、软管的预设张力F、比例系数k等参数，并启动系统；
(2)通过绝对值编码器检测卷筒的转角θ和转速ω，并将信号传输给PLC控制器；
(3)通过PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径R变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；其中，软管的卷径R由下式计算：其中，k为比例系数，θ为卷筒的转角；
(4)当出现左右两个卷盘分别卷放的软管存在偏差时，通过差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，通过差速机构的作用使左右两个卷盘软管的收放实现同步补偿；
(5)通过触摸屏实时显示和监控软管的卷径R和张力F、卷筒的转角θ和转速ω′、设备的移动速度v等状态，并可随时调整相关参数；
(6)当发生故障时，通过触摸屏显示故障报警信息，并指导处理方法。
其中步骤(4)中PLC控制器根据以下步骤控制差速减速机：
(a)通过两个张力传感器分别检测左右两个卷盘软管的张力，并将信号传输给PLC控制器；
(b)通过PLC控制器根据张力传感器的信号和预设的参数，计算出左右两个卷盘软管之间的张力差ΔF；
(c)通过PLC控制器根据张力差ΔF和预设的阈值，判断是否需要启动差速减速机内部的磁滞离合器；
(d)当张力差ΔF超过阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数μ，该滑动系数μ与张力差ΔF成正比，即：μ＝k2ΔF其中，k2为常数；
(e)当滑动系数μ不为零时，差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管；
(f)当张力差ΔF小于阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送零电流信号，使其停止工作，恢复正常同步状态。
具体控制方法如下：
(1)通过触摸屏输入软管的总长度L、软管的外径D、软管的预设张力F、比例系数k等参数，并启动系统；
(2)通过绝对值编码器检测卷筒的转角θ和转速ω，并将信号传输给PLC控制器8；
(3)通过PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径R变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；其中，软管的卷径R由下式计算：
其中，k为比例系数，θ为卷筒的转角；
(4)当出现左右两个卷盘分别卷放的软管存在偏差时，通过差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，通过差速机构的作用使左右两个卷盘软管的收放实现同步补偿；
(5)通过触摸屏实时显示和监控软管的卷径R和张力F、卷筒的转角θ和转速ω′、设备的移动速度v等状态，并可随时调整相关参数；
(6)当发生故障时，通过触摸屏显示故障报警信息，并指导处理方法。
为了验证技术效果，假设以下数据：
软管的总长度L为1000米，软管的外径D为10毫米，软管的预设张力F为100牛顿，比例系数k为0.01；
变频电机的额定功率为5千瓦，额定转速为1500转/分，额定转矩为31.8牛顿·米；
差速减速机的减速比为10:1，磁滞离合器的最大滑动系数μmax为0.5，常数k2为0.01；
阈值为10牛顿。
根据以上数据，可以计算出以下结果：
当卷筒开始旋转时，其转角θ为0，软管的卷径R为无穷大，变频电机的输出转矩T和转速ω′均为零；
当卷筒旋转一周后，其转角θ为2π弧度，软管的卷径R为22.36米，变频电机的输出转矩T和转速ω′分别为31.8牛顿·米和1500转/分；
当卷筒旋转两周后，其转角θ为4π弧度，软管的卷径R为15.81米，变频电机的输出转矩T和转速ω′分别为22.45牛顿·米和1059转/分；
当卷筒旋转三周后，其转角θ为6π弧度，软管的卷径R为12.89米，变频电机的输出转矩T和转速ω′分别为17.87牛顿·米和860转/分；
以此类推，直到卷筒旋转完所有的软管。
在此过程中，如果出现左右两个卷盘软管之间的张力差ΔF超过阈值10牛顿时，PLC控制器会向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数μ＝k2ΔF，从而使差速齿轮打滑，实现同步补偿。例如：
如果左边卷盘软管的张力为90牛顿，右边卷盘软管的张力为110牛顿，则张力差ΔF＝20>10牛顿，PLC控制器会向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数μ＝0.01×20＝0.2<0.5；
这时候，差速齿轮会打滑，使右边卷盘相对于左边卷盘加速放出软管，从而减小张力差ΔF；
当张力差ΔF<10牛顿时，PLC控制器会向磁滞离合器发送零电流信号，使其停止工作，恢复正常同步状态。
通过以上实施例和数据验证，可以看出这种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统和控制方法可以实现软管的恒张力卷放和左右两个卷盘软管的同步补偿，提高了软管的质量和效率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本专利技术方案的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本专利的方法及其核心思想。以上仅是本专利的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，包括变频电机、磁滞联轴器、减速机、差速机构、双管卷筒卷绕机构、绝对值编码器、PLC控制器和触摸屏，其特征在于：所述变频电机通过所述磁滞联轴器与所述减速机连接，所述减速机与差速机构连接，所述差速机构的输出轴与所述双管卷筒卷绕机构连接，所述双管卷筒卷绕机构上卷放两根软管，分别为水管和气管；所述绝对值编码器安装在双管卷筒卷绕机构的卷筒上，用于检测卷筒的转角和转速，并将信号传输给所述PLC控制器；所述PLC控制器根据所述绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径变化调节所述变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；所述触摸屏与所述PLC控制器通信，用于显示和设置相关参数和状态。
2.根据权利要求1所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，其特征在于：差速机构包括端盖(301)，端盖(301)的一端穿插设置有轴承座(303)，轴承座(303)的中间活动穿插设置有第二差速轴(302)，第二差速轴(302)的一端设置有差速大齿轮(304)，差速大齿轮(304)与差速小齿轮轴(306)连接，差速小齿轮轴(306)的两端活动穿插在固定垫板(305)上，固定垫板(305)的中间活动穿插设置有第一差速轴(307)，第一差速轴(307)中部穿插设置有主传动大齿轮(308)，主传动大齿轮(308)与主传动小齿轮(309)连接；差速大齿轮(304)对称设置在第一差速轴(307)与第二差速轴(302)上，两侧差速大齿轮(304)的中间穿插设置有差速小齿轮轴(306)；固定垫板(305)为C字型；第一差速轴(307)的一端设置有对称的轴承座(303)。
3.根据权利要求1所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，其特征在于：双管卷筒卷绕机构包括对称设置的卷盘(701)，卷盘(701)的一侧设置有卷盘法兰(702)，卷盘(701)分别通过卷盘法兰(702)与第一差速轴(307)和第二差速轴(302)连接。
4.根据权利要求1所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，其特征在于：还包括双管卷筒旋转释放机构、双管卷筒支撑机构和双管卷筒地面回转机构；
双管卷筒旋转释放机构包括固定板(801)，固定板(801)的一端设置有旋转接头(802)；两端旋转接头(802)分别与水用钢管(803)和气用钢管(804)连接；
双管卷筒支撑机构(1)包括基座平台(102)，基座平台(102)的上端设置有安装基座(2)，安装基座(2)的上端设置有差速机构(3)；基座平台(102)的下端设置有移动小车(101)；
双管卷筒地面回转机构包括固定框架(901)，固定框架(901)的一侧设置有地面旋转接头(902)，地面旋转接头(902)的一端设置有软管(903)，软管(903)与输送组件(8)连接。
5.根据权利要求1所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，其特征在于：所述绝对值编码器包括光电传感器、光栅盘和信号处理器，所述光电传感器安装在所述卷筒上，用于接收所述光栅盘上的光信号，所述光栅盘固定在所述卷筒上，用于产生周期性的光信号，所述信号处理器与所述光电传感器连接，用于将光信号转换为电信号，并将电信号传输给所述PLC控制器。
6.根据权利要求1所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统，其特征在于：所述触摸屏上可显示和设置以下参数和状态：软管的总长度、软管的外径、软管的预设张力、比例系数、设备的移动速度、卷筒的转角和转速、软管的卷径和张力、故障报警和处理。
7.根据权利要求1-6所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过触摸屏输入软管的总长度L、软管的外径D、软管的预设张力F、比例系数k等参数，并启动系统；
(2)通过绝对值编码器检测卷筒的转角θ和转速ω，并将信号传输给PLC控制器；
(3)通过PLC控制器根据绝对值编码器的信号和预设的参数，通过厚度积分计算软管的卷径R，并根据卷径R变化调节变频电机的输出转矩T和转速ω，从而实现软管的恒张力卷放；其中，软管的卷径R由下式计算：其中，k为比例系数，θ为卷筒的转角；
(4)当出现左右两个卷盘分别卷放的软管存在偏差时，通过差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管，通过差速机构的作用使左右两个卷盘软管的收放实现同步补偿；
(5)通过触摸屏实时显示和监控软管的卷径R和张力F、卷筒的转角θ和转速ω′、设备的移动速度v等状态，并可随时调整相关参数；
(6)当发生故障时，通过触摸屏显示故障报警信息，并指导处理方法。
8.根据权利要求7所述的变频磁滞式差速水气双管卷筒的控制系统的控制方法，其特征在于，步骤(4)中PLC控制器根据以下步骤控制差速减速机：
(a)通过两个张力传感器分别检测左右两个卷盘软管的张力，并将信号传输给PLC控制器；
(b)通过PLC控制器根据张力传感器的信号和预设的参数，计算出左右两个卷盘软管之间的张力差ΔF；
(c)通过PLC控制器根据张力差ΔF和预设的阈值，判断是否需要启动差速减速机内部的磁滞离合器；
(d)当张力差ΔF超过阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送电流信号，使其产生一个滑动系数μ，该滑动系数μ与张力差ΔF成正比，即：μ＝k2ΔF其中，k2为常数；
(e)当滑动系数μ不为零时，差速减速机内部的差速齿轮打滑，使过松收管的卷盘加速收管，或过紧放管的卷盘加速拖拽放出软管；
(f)当张力差ΔF小于阈值时，通过PLC控制器向磁滞离合器发送零电流信号，使其停止工作，恢复正常同步状态。
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