本发明公开了一种塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，尤其是一种涉及塔式起重机PLC控制领域的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统。本发明的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，包括PLC控制器、联合操作控制台，回转控制系统、变幅控制系统、起升控制系统，还包括人机交互模块，所述人机交互模块中设置有显示模块、PLC控制器输入监控模块、PLC控制器输出监控模块和总控制输入模块。本发明的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统可以使工程技术人员迅速掌握塔式起重机的运行状态，让工程技术人员可以方便快捷地对塔式起重机进行有效的监控和故障诊断。
1.塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，包括PLC控制器、联合操作控制台、回转控制系统、变幅控制系统和起升控制系统，所述联合操作控制台与PLC控制器的输入端口连接，所述回转控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述变幅控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述起升控制系统与PLC控制器的输出端口连接，其特征在于：还包括人机交互模块，所述人机交互模块中设置有显示模块、PLC控制器输入监控模块、PLC控制器输出监控模块和总控制输入模块，所述PLC控制器输入监控模块和显示模块连接，PLC控制器输入监控模块与PLC控制器通信连接，所述PLC控制器输出监控模块与PLC控制器通信连接，所述总控制输入模块与PLC控制器通信连接；
所述PLC控制器输入监控模块包括安全监控输入模块，起升机构监控输入模块，变幅机构监控输入模块，回转机构监控输入模块，安全监控输出模块，起升机构监控输出模块，变幅机构监控输出模块，回转机构监控输出模块；
所述安全监控输入模块包括电源启动输入监控模块，避雷器保护点输入监控模块，变绳按钮输入监控模块，力矩安全保护输入监控模块，所述电源启动输入监控模块与PLC控制器的电源启动信号接收单元通信连接，所述避雷器保护点输入监控模块与PLC控制器的避雷器保护点信号接收单元通信连接，所述变绳按钮输入监控模块与PLC控制器的变绳按钮信号接收单元通信连接，所述力矩安全保护输入监控模块与PLC控制器的力矩安全保护信号接收单元通信连接；
所述安全监控输出模块包括电源指示输出监控模块，接触器输出监控模块，力矩安全保护输出监控模块，重量安全保护输出监控模块，所述接触器输出监控模块与PLC控制器的接触器信号发送单元通信连接，所述力矩安全保护输出监控模块与PLC控制器的力矩安全保护信号发送单元通信连接，所述重量安全保护输出监控模块与PLC控制器的重量安全保护信号发送单元通信连接，所述电源指示输出监控模块与PLC控制器的电源指示信号发送单元通信连接。
2.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述起升机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，温度保护信号输入监控模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接，所述温度保护信号输入监控模块与PLC控制器的温度保护信号接收单元通信连接。
3.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述起升机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。
4.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述变幅机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接。
5.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述变幅机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。
6.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述回转机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，回转限位器输入监控模块，制动单元输入监控模块，温度保护信号输入模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述回转限位器输入监控模块与PLC控制器的回转限位器信号接收单元通信连接，所述制动单元输入监控模块与PLC控制器的制动单元信号接收单元通信连接。
7.如权利要求1所述的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，其特征在于：
所述回转机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，外部故障输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述外部故障输出监控模块与PLC控制器的外部故障发送单元通信连接。
塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，尤其是一种涉及塔式起重机PLC控制领域的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统。
背景技术
[0002] 在现有技术总塔式起重机采用PLC(Programmable Logic Controller)即可编程逻辑控制器控制，当操作者发出工作指令，PLC数据处理单元负责对信号采集、处理，通过内部程序，实现对塔式起重机的各种运行。但是，在建筑施工同时塔机的安全事故也时有发生，由此引发的人员伤亡和设备损坏，给生命财产安全造成了巨大的损失。由于PLC的体系结构是封闭的，PLC采用专用的编程软件，通过逻辑控制程序来实现继电器硬线连接的电气控制。当塔机出现故障后，维修者不能直接查看程序实现的控制，而要连接电脑对程序进行监视，查看问题究竟出在什么地方，从而进一步解决问题，给维修者带来了诸多不便。再由于塔式起重机属于特种设备，因此对安全装置的监控要求也越来越高。因此，现有技术中的PLC控制系统，无法让工程人员方便快捷地对塔式起重机进行有效的监控和故障诊断。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种可以使工程技术人员迅速掌握塔式起重机的运行状态，让工程技术人员可以方便快捷地对塔式起重机进行有效的监控和故障诊断的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，包括PLC控制器、联合操作控制台、回转控制系统、变幅控制系统和起升控制系统，所述联合操作控制台与PLC控制器的输入端口连接，所述回转控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述变幅控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述起升控制系统与PLC控制器的输出端口连接，还包括人机交互模块，所述人机交互模块中设置有显示模块、PLC控制器输入监控模块、PLC控制器输出监控模块和总控制输入模块，所述PLC控制器输入监控模块和显示模块连接，PLC控制器输入监控模块与PLC控制器通信连接，所述PLC控制器输出监控模块与PLC控制器通信连接，所述总控制输入模块与PLC控制器通信连接。
[0005] 进一步的是，所述PLC控制器输入监控模块包括安全监控输入模块，起升机构监控输入模块，变幅机构监控输入模块，回转机构监控输入模块，安全监控输出模块，起升机构监控输出模块，变幅机构监控输出模块，回转机构监控输出模块。
[0006] 进一步的是，所述安全监控输入模块包括电源启动输入监控模块，避雷器保护点输入监控模块，变绳按钮输入监控模块，力矩安全保护输入监控模块，所述电源启动输入监控模块与PLC控制器的电源启动信号接收单元通信连接，所述避雷器保护点输入监控模块与PLC控制器的避雷器保护点信号接收单元通信连接，所述变绳按钮输入监控模块与PLC控制器的变绳按钮信号接收单元通信连接，所述力矩安全保护输入监控模块与PLC控制器的力矩安全保护信号接收单元通信连接。
[0007] 进一步的是，所述安全监控输出模块包括电源指示输出监控模块，接触器输出监控模块，力矩安全保护输出监控模块，重量安全保护输出监控模块，所述接触器输出监控模块与PLC控制器的接触器信号发送单元通信连接，所述力矩安全保护输出监控模块与PLC控制器的力矩安全保护信号发送单元通信连接，所述重量安全保护输出监控模块与PLC控制器的重量安全保护信号发送单元通信连接，所述电源指示输出监控模块与PLC控制器的电源指示信号发送单元通信连接。
[0008] 进一步的是，所述起升机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，温度保护信号输入监控模块，所述方向信号监输入控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接，所述温度保护信号输入监控模块与PLC控制器的温度保护信号接收单元通信连接。
[0009] 进一步的是，所述起升机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。
[0010] 进一步的是，所述变幅机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接。
[0011] 进一步的是，所述变幅机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。
[0012] 进一步的是，所述回转机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，回转限位器输入监控模块，制动单元输入监控模块，温度保护信号输入模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述回转限位器输入监控模块与PLC控制器的回转限位器信号接收单元通信连接，所述制动单元输入监控模块与PLC控制器的制动单元信号接收单元通信连接。
[0013] 进一步的是，所述回转机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，外部故障输出监控模块，所述基极封锁监输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述外部故障输出监控模块与PLC控制器的外部故障发送单元通信连接。
[0014] 本发明的有益效果是：本申请利用人机交互模块中的PLC控制器输入监控模块采集PLC中各个输入信号接收单元的信号，然后通过人机交互模块中的显示模块直接显示给工程人员，让工程人员可以方便快捷并实时地获知联合操作控制台和各个传感器传送给PLC控制器的信息，同时利用人机交互模块中的PLC控制器输入监控模块采集PLC中各个信号发送单元中的信号，然后通过人机交互模块中的显示模块直接显示给工程人员，让工程人员可以方便快捷并实时地获知PLC控制器传送给控制系统的控制信息，工程技术人员根据获知的PLC控制器的输入输出信息，可以实时掌握塔式起重机的工作运行状态，实现对各执行元件动作状态的诊断，可以更有效的对塔式起重机进行监控，也方便了在塔式起重机出现故障时通过显示屏诊断出故障点，查明故障原因，进一步解决问题。人机交互模块对PLC的输入和输出点进行监控，并通过故障诊断很快查找故障点，便于维修，节约维修时间，提高了工作效率，为事故分析处理提供了丰富的资料；总控制输入模块，用于接收工程人员输入给人机交互模块的停车控制信号，并将该控制信号传递给PLC控制器，PLC控制器在接收到控制信号后调用相应的停车控制程序对塔式起重机进行紧急制动。
附图说明
[0015] 图1为本发明监控及故障诊断系统的原理图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017] 如图1所示，本发明采用的塔式起重机PLC控制系统的监控及故障诊断系统，包括PLC控制器、联合操作控制台，回转控制系统、变幅控制系统、起升控制系统、所述联合操作控制台与PLC控制器的输入端口连接，所述回转控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述变幅控制系统与PLC控制器的输出端口连接，所述起升控制系统与PLC控制器的输出端口连接，还包括人机交互模块，所述人机交互模块中设置有显示模块、PLC控制器输入监控模块、PLC控制器输出监控模块和总控制输入模块，所述PLC控制器输入监控模块和显示模块连接，PLC控制器输入监控模块与PLC控制器通信连接，所述PLC控制器输出监控模块与PLC控制器通信连接，所述总控制输入模块与PLC控制器通信连接。回转控制系统包括变频器，电磁制动器，变幅控制系统包括变频器，电磁制动器，起升控制系统包括变频器，电磁制动器和液压泵站，变频器用于控制电机的转速，电机驱动各个执行机构动作。其中联合操作控制台将启动电源，回转方向，变幅方向，起升方向，紧急停止等操纵命令以信号的形式传递到PLC的信号输入端口，并存储到相应的信号接收单元中，回转限位器，起升限位器，变幅限位器，重量限位器，力矩限位器等各个传感器的触发信号也传递到PLC的信号输入端口，并存储到相应的信号接收单元中，PLC控制器运行内部的程序调取信号接收单元中的信号进行处理，并根据处理的结果将待输出的信号存储在相应的信号发送单元中，通过PLC的信号输出端口将控制信号传送给各个执行机构的控制系统。本申请利用人机交互模块中的PLC控制器输入监控模块采集PLC中各个输入信号接收单元的信号，然后通过人机交互模块中的显示模块直接显示给工程人员，让工程人员可以方便快捷并实时地获知联合操作控制台和各个传感器传送给PLC控制器的信息，同时利用人机交互模块中的PLC控制器输入监控模块采集PLC中各个信号发送单元中的信号，然后通过人机交互模块中的显示模块直接显示给工程人员，让工程人员可以方便快捷并实时地获知PLC控制器传送给控制系统的控制信息，工程技术人员根据获知的PLC控制器的输入输出信息，可以实时掌握塔式起重机的工作运行状态，实现对各执行元件动作状态的诊断，可以更有效的对塔式起重机进行监控，也方便了在塔式起重机出现故障时通过显示屏诊断出故障点，查明故障原因，进一步解决问题。人机交互模块对PLC的输入和输出点进行监控，并通过故障诊断很快查找故障点，便于维修，节约维修时间，提高了工作效率，为事故分析处理提供了丰富的资料；总控制输入模块，用于接收工程人员输入给人机交互模块的停车控制信号，并将该控制信号传递给PLC控制器，PLC控制器在接收到控制信号后调用相应的停车控制程序对塔式起重机进行紧急制动。
具体实施时人机交互模块选用HMI触摸屏，PLC控制器输入监控模块、PLC控制器输出监控模块利用PLC系统提供的现有的组态软件进行程序编写，程序编写时将PLC控制器的各个输入和输出量对应显示在HMI触摸屏上，HMI触摸屏可通过现场总线与PLC控制器进行通信。可利用组态软件在HMI触摸屏上设置一个总控制输入模块的按钮，当工程技术人员在屏幕上该按钮位置进行按压时，触发停车控制信号，触摸屏将触发信号传递给PLC控制器。
[0018] 具体实施时，PLC控制器输入监控模块包括安全监控输入模块，起升机构监控输入模块，变幅机构监控输入模块，回转机构监控输入模块，安全监控输出模块，起升机构监控输出模块，变幅机构监控输出模块，回转机构监控输出模块。
[0019] 其中安全监控输入模块用于采集和显示电源启动，复位按钮，避雷器保护点，变绳按钮，力矩安全保护，塔机主接触器等与塔式起重机作业安全相关的输入PLC控制器中的信号，使工程技术人员快速实时的掌握塔式起重机运行中的安全状态。而安全监控输出模块与显示模块连接后用于采集和显示电源指示，接触器，力矩安全保护，重量安全保护等与塔式起重机作业安全相关的由PLC控制器中输出的信号，使工程技术人员快速实时的掌握塔式起重机运行中的安全状态。起升机构监控输入模与显示模块连接后用于采集和显示与起升机构相关的输入PLC控制器中的信号，起升机构监控输出模块与显示模块连接后用于采集和显示与起升机构相的由PLC控制器中输出的信号。回转机构监控输入模块与显示模块连接后用于采集和显示与回转机构相的输入PLC控制器中的信号，回转机构监控输出模块与显示模块连接后用于采集和显示与回转机构相的由PLC控制器中输出的信号。变幅机构监控输入模块与显示模块连接后用于采集和显示与变幅机构相的输入PLC控制器中的信号，变幅机构监控输出模块与显示模块连接后用于采集和显示与变幅机构相关的由PLC控制器中输出的信号。
[0020] 具体实施时，PLC控制器输出监控模块包括电源指示输出监控模块，接触器输出监控模块，力矩安全保护输出监控模块，重量安全保护输出监控模块，所述接触器输出监控模块与PLC控制器的接触器信号发送单元通信连接，所述力矩安全保护输出监控模块与PLC控制器的力矩安全保护信号发送单元通信连接，所述重量安全保护输出监控模块与PLC控制器的重量安全保护信号发送单元通信连接，所述电源指示输出监控模块与PLC控制器的电源指示信号发送单元通信连接。安全监控输出模块用于采集和显示电源启动，复位按钮，避雷器保护点，变绳按钮，力矩安全保护，塔机主接触器等与塔式起重机作业安全相关的输入PLC控制器中的信号，使工程技术人员快速实时的掌握塔式起重机运行中的安全状态。
[0021] 实施例1
[0022] 在本实施例中，所述起升机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，温度保护信号输入模块，所述方向信号监输入控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接，所述温度保护信号输入监控模块与PLC控制器的温度保护信号接收单元通信连接。起升机构监控输入模块从PLC控制器相应的接收单元中调取相应的PLC控制器有关起升机构的输入信息，并通过显示模块显示出来。除了前述起升机构相关的输入信息以外，还可以调取起升紧急停止，重量限制器，起升限位器，变频器的制动确认、变频器的故障输出，制动单元，冷却风机断路器，制动断路器，液压泵站断路器，制动打开信号等信息至触摸屏上进行显示。
[0023] 在本实施例中，所述起升机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁监输出控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。除了前述起升机构相关的PLC控制器输出信息以外，还可以调取上升和下降方向，起升主接触器，变频器的制动确认，外部故障等，速度档位监控，制动器LFa、液压泵站，冷却风机等信息至触摸屏上进行显示。
[0024] 实施例2
[0025] 在本实施例中，所述变幅机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，档位信号输入监控模块，减速信号输入监控模块，所述方向信号输入监控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述档位信号输入监控模块与PLC控制器的档位信号接收单元通信连接，所述减速信号输入监控模块与PLC控制器的减速信号接收单元通信连接。
[0026] 变幅机构监控输入模块从PLC控制器相应的接收单元中调取相应的PLC控制器有关变幅的输入信息，并通过显示模块显示出来。除了前述变幅机构相关的输入信息以外，还可以调取变幅限位器，变频器的制动确，故障输出，冷却风机断路器等信息至触摸屏上进行显示。
[0027] 在本实施例中，所述变幅机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，减速信号输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述减速信号输出监控模块与PLC控制器的减速信号发送单元通信连接。
[0028] 除了前述变幅机构相关的PLC控制器输出信息以外，还可以调取向前和向后方向，变幅主接触器，变频器的基极封锁，故障复位，外部故障等，制动确认，减速信号XSD，速度档位监控，制动器，冷却风机等信息至触摸屏上进行显示。
[0029] 实施例3
[0030] 在本实施例中，所述回转机构监控输入模块包括方向信号输入监控模块，回转限位器输入监控模块，制动单元输入监控模块，温度保护信号输入模块，所述方向信号监输入控模块与PLC控制器的方向信号接收单元通信连接，所述回转限位器输入监控模块与PLC控制器的回转限位器信号接收单元通信连接，所述制动单元输入监控模块与PLC控制器的制动单元信号接收单元通信连接。
[0031] 回转机构监控输入模块从PLC控制器相应的接收单元中调取相应的PLC控制器有关回转的输入信息，并通过显示模块显示出来。除了前述回转机构相关的输入信息以外，还可以调取变频器的制动确认、故障输出，制动单元，冷却风机断路器等信息至触摸屏上进行显示。
[0032] 在本实施例中，所述回转机构监控输出模块包括基极封锁输出监控模块，故障复位输出监控模块，外部故障输出监控模块，所述基极封锁输出监控模块与PLC控制器的基极封锁信号发送单元通信连接，所述故障复位输出监控模块与PLC控制器的故障复位发送单元通信连接，所述外部故障输出监控模块与PLC控制器的外部故障发送单元通信连接。
[0033] 除了前述回转机构相关的PLC控制器输出信息以外，还可以调取正转和反转方向，回转主接触器RQ，制动器，冷却风机等信息至触摸屏上进行显示。
[0034] 与塔机只采用PLC控制相比，本申请的监控和诊断系统在塔机出现故障时，HMI(Human Machine Interface)即人机交互模块的触摸屏对PLC的输入和输出点进行监控，并通过故障诊断很快查找故障点，便于维修，节约维修时间，提高了工作效率，为事故分析处理提供了丰富的资料。人机交互模块触摸屏在编程时可以自由组合文字、按钮、图形、数字，设计出简洁、美观的操作界面，增强用户的操作兴趣。人机交互模块触摸屏通过图形或文字提示的操作方式，能明确告知操作人员设备当前的运行状况，使操作变得简单、生动，并减少失误，对操作人员不需经过长时间的大量培训即可胜任。人机交互模块触摸屏的面板小型化、高性能，相对提高了整套设备的附加价值。人机交互模块触摸屏对塔机的安全装置进行监控，使塔机工作更安全、可靠、更智能。
