語音報警在集中監控系統中的設計應用

秦建華，冉井旺，戴 滔

(重慶煙草工業公司黔江分廠，重慶 409000)

目前，在煙草行業制絲生產線上，當生產線設備運行出現異常時，一般都是通過聲光報警和監控畫面的文字警示方式來提示操作人員。因此，在集中監控系統中主要存在一些問題:一是聲光報警形式單一，內容籠統，無法描述具體的故障信息;二是當有多個監控畫面時，沒有被切換為當前監控畫面的報警信息通常是無法顯示的;三是操作人員長時間的注視監控畫面，極易產生疲勞，影響工作和身心健康;四是操作人員的精力如果不夠完全集中，很容易忽略掉一些報警信息，從而可能造成一些質量事故發生。

語音報警是將報警內容用語音的形式播放出來［1］，能及時準確地表達出發生異常的部位、名稱等詳細信息，當操作人員聽到報警后，能及時地作出相應處理，從而減少了質量事故的發生率，穩定了產品質量。

一、設計方案

大多數煙草行業都是采用的西門子WinCC(Windows ControlCenter)監控軟件，西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC是一款優秀的HMI/SCADA軟件，廣泛地應用于各個工業控制領域，在WinCCV6.0以上版本中［2］，系統增加了Horn選件，Horn是PCS7OS系統中的聲音報警組件，當系統產生的報警信息符合設定的條件時，Horn可以通過PC上的聲卡發出報警聲音。另外，WinCC提供了一種廣泛的API(應用程序編程接口)，這是一種供應用程序訪問，WinCC項目本身中也可使用的WinCCAPI的函數，可以通過WinCC的腳本語言創建項目函數，調用Windows的聲音播放函數來實現語音報警功能［3］。

二、軟件設計

(一)程序設計原理

根據語音報警的工作原理，當在生產過程中出現故障時，通過語音的形式提示操作人員，使其能更快更準確地做出反應。因此，首先是要把需要語音提示的信息羅列出來，將其制作成聲音文件，再通過程序設計，在條件滿足時觸發相應的聲音文件，當操作人員確認報警后停止聲音報警，否則只有等到故障消除后聲音報警自動停止。其程序流程如圖1所示。

圖1 程序設計流程

(二)程序設計

1.編輯報警文件

WinCC支持波形文件，即為“*.wav”格式的聲音文件，因此首先是把需要報警的信息編輯成波形聲音文件，其方法一般有兩種形式:一是通過錄音設備進行錄制，保存為波形文件;二是通過專業軟件將報警內容直接轉換為波形聲音文件。

2.用Horn組件設計語音報警

1)Horn組件的安裝。一般情況下，在WinCC的安裝過程中，Horn組件是不會自動安裝的，需要在選項中進行選擇。其步驟是:“選擇安裝或卸載的組件”→“基本過程控制”。

2)用Horn組件設計語音報警。在WinCC項目中，打開Horn組件，如圖2所示。

圖2 WinCC編輯界面

第一步，設置過濾條件。Horn組態工具第一個頁面“消息分配”用于設置聲音報警的觸發條件，在組態表格的“變量”欄中，輸入故障觸發變量，其他都采用系統默認值，如圖3所示。

圖3 Horn組態界面1

第二步，設置報警聲音。觸發變量設置完成之后，需要把觸發變量和一個報警聲音關聯起來，在Horn組態的第二個頁面“信號分配”中設置。

在“報警器確認”中選擇“按以下確認變量進行多次確認”，在該項中添加確認變量;在“播放聲音”中選擇“同時播放聲音的限制數目”，將該項設為1;在“變量”一列中雙擊，選擇第一步中設置的觸發變量;在“聲音”一列中雙擊，選擇一個聲音文件，完成報警聲音的關聯，如圖4所示。

圖4 Horn組態界面2

當符合條件的報警產生時，觸發變量被置位，相應的報警聲音被觸發，就會通過計算機聲卡發出聲響。

在此需要說明的是，故障變量和聲音確認變量都要在WinCC中組態，要與對應的PLC程序聯系起來，因這一步較為簡單，故此省略。

3.用WindowsAPI設計語音報警

WinCC項目可以使用所有的WindowsAPI，其設計主要包括兩個部分，一是在全局腳本里創建新的動作，并編寫程序代碼;二是設計動作的觸發條件。

1)編寫腳本代碼。打開全局腳本編輯器，用C語言進行程序設計，其部分程序清單如下:

在此程序中集成了WindowsDLLwinmm，由于只需要DLL的一個函數，因此直接聲明了該函數。我們還應用了windowsAPI函數 sndPlaySoundA(char*szWave，DWORD dwFlag)，其中char*szWave是聲音文件的路徑，DWORD dwFlag是標識常量(0x0:播放完WAV文件后將控制轉移回到應用程序中;0x1:播放WAV文件，然后將控制立即轉移到應用程序中，而不管對WAV文件的播放是否結束;0x8:循環播放WAV文件)。

2)觸發條件。當全局腳本程序編寫完成后，就要設計觸發動作執行的條件，其步驟是在全局腳本的當前畫面中，點擊“信息/觸發”按鈕，打開如圖5所示的畫面，然后將報警變量添加進去編譯并保存即可。

圖5 觸發器設計

三、結果分析

當完成語音報警功能設計后，就可以在監控系統中運行了。一旦生產異常，音響就會發出聲音報警。比如葉片加料系統發生異常，當前加料流量跟不上設定流量，于是，語音系統就會不斷播出“葉片加料故障請注意”的語音信息，當操作工聽到了報警聲，就能作出及時、準確的判斷處理，減少了質量事故的發生率，穩定和提高了產品質量，達到了我們的預期設計目標。

四、結束語

在煙草行業的生產線上，聲光報警應用較為普遍，但語音報警的應用幾乎還是空白，語音報警與傳統的報警方式相比，具有無法比擬的突出優點，因此，將語音報警應用到生產實際中，能極大地豐富報警信息，有利于我們更及時地控制生產。而且，設計語音報警較為簡單，具有很強的實用價值和推廣價值。

［1］殷福瑞，孟憲明.“人聲語音報警”系統的應用［J］.安全、健康和環境，2008(4):20.

［2］蘇昆哲.深入淺出西門子WinccV6［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2006.

［3］許志軍.工業控制組態軟件及應用［M］.北京:機械工業出版社，2005.