语音报警在集中监控系统中的设计应用

秦建华，冉井旺，戴 滔

(重庆烟草工业公司黔江分厂，重庆 409000)

目前，在烟草行业制丝生产线上，当生产线设备运行出现异常时，一般都是通过声光报警和监控画面的文字警示方式来提示操作人员。因此，在集中监控系统中主要存在一些问题:一是声光报警形式单一，内容笼统，无法描述具体的故障信息;二是当有多个监控画面时，没有被切换为当前监控画面的报警信息通常是无法显示的;三是操作人员长时间的注视监控画面，极易产生疲劳，影响工作和身心健康;四是操作人员的精力如果不够完全集中，很容易忽略掉一些报警信息，从而可能造成一些质量事故发生。

语音报警是将报警内容用语音的形式播放出来［1］，能及时准确地表达出发生异常的部位、名称等详细信息，当操作人员听到报警后，能及时地作出相应处理，从而减少了质量事故的发生率，稳定了产品质量。

一、设计方案

大多数烟草行业都是采用的西门子WinCC(Windows ControlCenter)监控软件，西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC是一款优秀的HMI/SCADA软件，广泛地应用于各个工业控制领域，在WinCCV6.0以上版本中［2］，系统增加了Horn选件，Horn是PCS7OS系统中的声音报警组件，当系统产生的报警信息符合设定的条件时，Horn可以通过PC上的声卡发出报警声音。另外，WinCC提供了一种广泛的API(应用程序编程接口)，这是一种供应用程序访问，WinCC项目本身中也可使用的WinCCAPI的函数，可以通过WinCC的脚本语言创建项目函数，调用Windows的声音播放函数来实现语音报警功能［3］。

二、软件设计

(一)程序设计原理

根据语音报警的工作原理，当在生产过程中出现故障时，通过语音的形式提示操作人员，使其能更快更准确地做出反应。因此，首先是要把需要语音提示的信息罗列出来，将其制作成声音文件，再通过程序设计，在条件满足时触发相应的声音文件，当操作人员确认报警后停止声音报警，否则只有等到故障消除后声音报警自动停止。其程序流程如图1所示。

图1 程序设计流程

(二)程序设计

1.编辑报警文件

WinCC支持波形文件，即为“*.wav”格式的声音文件，因此首先是把需要报警的信息编辑成波形声音文件，其方法一般有两种形式:一是通过录音设备进行录制，保存为波形文件;二是通过专业软件将报警内容直接转换为波形声音文件。

2.用Horn组件设计语音报警

1)Horn组件的安装。一般情况下，在WinCC的安装过程中，Horn组件是不会自动安装的，需要在选项中进行选择。其步骤是:“选择安装或卸载的组件”→“基本过程控制”。

2)用Horn组件设计语音报警。在WinCC项目中，打开Horn组件，如图2所示。

图2 WinCC编辑界面

第一步，设置过滤条件。Horn组态工具第一个页面“消息分配”用于设置声音报警的触发条件，在组态表格的“变量”栏中，输入故障触发变量，其他都采用系统默认值，如图3所示。

图3 Horn组态界面1

第二步，设置报警声音。触发变量设置完成之后，需要把触发变量和一个报警声音关联起来，在Horn组态的第二个页面“信号分配”中设置。

在“报警器确认”中选择“按以下确认变量进行多次确认”，在该项中添加确认变量;在“播放声音”中选择“同时播放声音的限制数目”，将该项设为1;在“变量”一列中双击，选择第一步中设置的触发变量;在“声音”一列中双击，选择一个声音文件，完成报警声音的关联，如图4所示。

图4 Horn组态界面2

当符合条件的报警产生时，触发变量被置位，相应的报警声音被触发，就会通过计算机声卡发出声响。

在此需要说明的是，故障变量和声音确认变量都要在WinCC中组态，要与对应的PLC程序联系起来，因这一步较为简单，故此省略。

3.用WindowsAPI设计语音报警

WinCC项目可以使用所有的WindowsAPI，其设计主要包括两个部分，一是在全局脚本里创建新的动作，并编写程序代码;二是设计动作的触发条件。

1)编写脚本代码。打开全局脚本编辑器，用C语言进行程序设计，其部分程序清单如下:

在此程序中集成了WindowsDLLwinmm，由于只需要DLL的一个函数，因此直接声明了该函数。我们还应用了windowsAPI函数 sndPlaySoundA(char*szWave，DWORD dwFlag)，其中char*szWave是声音文件的路径，DWORD dwFlag是标识常量(0x0:播放完WAV文件后将控制转移回到应用程序中;0x1:播放WAV文件，然后将控制立即转移到应用程序中，而不管对WAV文件的播放是否结束;0x8:循环播放WAV文件)。

2)触发条件。当全局脚本程序编写完成后，就要设计触发动作执行的条件，其步骤是在全局脚本的当前画面中，点击“信息/触发”按钮，打开如图5所示的画面，然后将报警变量添加进去编译并保存即可。

图5 触发器设计

三、结果分析

当完成语音报警功能设计后，就可以在监控系统中运行了。一旦生产异常，音响就会发出声音报警。比如叶片加料系统发生异常，当前加料流量跟不上设定流量，于是，语音系统就会不断播出“叶片加料故障请注意”的语音信息，当操作工听到了报警声，就能作出及时、准确的判断处理，减少了质量事故的发生率，稳定和提高了产品质量，达到了我们的预期设计目标。

四、结束语

在烟草行业的生产线上，声光报警应用较为普遍，但语音报警的应用几乎还是空白，语音报警与传统的报警方式相比，具有无法比拟的突出优点，因此，将语音报警应用到生产实际中，能极大地丰富报警信息，有利于我们更及时地控制生产。而且，设计语音报警较为简单，具有很强的实用价值和推广价值。

［1］殷福瑞，孟宪明.“人声语音报警”系统的应用［J］.安全、健康和环境，2008(4):20.

［2］苏昆哲.深入浅出西门子WinccV6［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2006.

［3］许志军.工业控制组态软件及应用［M］.北京:机械工业出版社，2005.