語音報(bào)警在集中監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

秦建華，冉井旺，戴 滔

(重慶煙草工業(yè)公司黔江分廠，重慶 409000)

目前，在煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線上，當(dāng)生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，一般都是通過聲光報(bào)警和監(jiān)控畫面的文字警示方式來提示操作人員。因此，在集中監(jiān)控系統(tǒng)中主要存在一些問題:一是聲光報(bào)警形式單一，內(nèi)容籠統(tǒng)，無法描述具體的故障信息;二是當(dāng)有多個(gè)監(jiān)控畫面時(shí)，沒有被切換為當(dāng)前監(jiān)控畫面的報(bào)警信息通常是無法顯示的;三是操作人員長時(shí)間的注視監(jiān)控畫面，極易產(chǎn)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(bào)警信息，從而可能造成一些質(zhì)量事故發(fā)生。

語音報(bào)警是將報(bào)警內(nèi)容用語音的形式播放出來［1］，能及時(shí)準(zhǔn)確地表達(dá)出發(fā)生異常的部位、名稱等詳細(xì)信息，當(dāng)操作人員聽到報(bào)警后，能及時(shí)地作出相應(yīng)處理，從而減少了質(zhì)量事故的發(fā)生率，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

一、設(shè)計(jì)方案

大多數(shù)煙草行業(yè)都是采用的西門子WinCC(Windows ControlCenter)監(jiān)控軟件，西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC是一款優(yōu)秀的HMI/SCADA軟件，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域，在WinCCV6.0以上版本中［2］，系統(tǒng)增加了Horn選件，Horn是PCS7OS系統(tǒng)中的聲音報(bào)警組件，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信息符合設(shè)定的條件時(shí)，Horn可以通過PC上的聲卡發(fā)出報(bào)警聲音。另外，WinCC提供了一種廣泛的API(應(yīng)用程序編程接口)，這是一種供應(yīng)用程序訪問，WinCC項(xiàng)目本身中也可使用的WinCCAPI的函數(shù)，可以通過WinCC的腳本語言創(chuàng)建項(xiàng)目函數(shù)，調(diào)用Windows的聲音播放函數(shù)來實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能［3］。

二、軟件設(shè)計(jì)

(一)程序設(shè)計(jì)原理

根據(jù)語音報(bào)警的工作原理，當(dāng)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時(shí)，通過語音的形式提示操作人員，使其能更快更準(zhǔn)確地做出反應(yīng)。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(shè)計(jì)，在條件滿足時(shí)觸發(fā)相應(yīng)的聲音文件，當(dāng)操作人員確認(rèn)報(bào)警后停止聲音報(bào)警，否則只有等到故障消除后聲音報(bào)警自動(dòng)停止。其程序流程如圖1所示。

圖1 程序設(shè)計(jì)流程

(二)程序設(shè)計(jì)

1.編輯報(bào)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(bào)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(shè)備進(jìn)行錄制，保存為波形文件;二是通過專業(yè)軟件將報(bào)警內(nèi)容直接轉(zhuǎn)換為波形聲音文件。

2.用Horn組件設(shè)計(jì)語音報(bào)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(huì)自動(dòng)安裝的，需要在選項(xiàng)中進(jìn)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(shè)計(jì)語音報(bào)警。在WinCC項(xiàng)目中，打開Horn組件，如圖2所示。

圖2 WinCC編輯界面

第一步，設(shè)置過濾條件。Horn組態(tài)工具第一個(gè)頁面“消息分配”用于設(shè)置聲音報(bào)警的觸發(fā)條件，在組態(tài)表格的“變量”欄中，輸入故障觸發(fā)變量，其他都采用系統(tǒng)默認(rèn)值，如圖3所示。

圖3 Horn組態(tài)界面1

第二步，設(shè)置報(bào)警聲音。觸發(fā)變量設(shè)置完成之后，需要把觸發(fā)變量和一個(gè)報(bào)警聲音關(guān)聯(lián)起來，在Horn組態(tài)的第二個(gè)頁面“信號分配”中設(shè)置。

在“報(bào)警器確認(rèn)”中選擇“按以下確認(rèn)變量進(jìn)行多次確認(rèn)”，在該項(xiàng)中添加確認(rèn)變量;在“播放聲音”中選擇“同時(shí)播放聲音的限制數(shù)目”，將該項(xiàng)設(shè)為1;在“變量”一列中雙擊，選擇第一步中設(shè)置的觸發(fā)變量;在“聲音”一列中雙擊，選擇一個(gè)聲音文件，完成報(bào)警聲音的關(guān)聯(lián)，如圖4所示。

圖4 Horn組態(tài)界面2

當(dāng)符合條件的報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，觸發(fā)變量被置位，相應(yīng)的報(bào)警聲音被觸發(fā)，就會(huì)通過計(jì)算機(jī)聲卡發(fā)出聲響。

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

3.用WindowsAPI設(shè)計(jì)語音報(bào)警

WinCC項(xiàng)目可以使用所有的WindowsAPI，其設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分，一是在全局腳本里創(chuàng)建新的動(dòng)作，并編寫程序代碼;二是設(shè)計(jì)動(dòng)作的觸發(fā)條件。

1)編寫腳本代碼。打開全局腳本編輯器，用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，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(gè)函數(shù)，因此直接聲明了該函數(shù)。我們還應(yīng)用了windowsAPI函數(shù) sndPlaySoundA(char*szWave，DWORD dwFlag)，其中char*szWave是聲音文件的路徑，DWORD dwFlag是標(biāo)識常量(0x0:播放完WAV文件后將控制轉(zhuǎn)移回到應(yīng)用程序中;0x1:播放WAV文件，然后將控制立即轉(zhuǎn)移到應(yīng)用程序中，而不管對WAV文件的播放是否結(jié)束;0x8:循環(huán)播放WAV文件)。

2)觸發(fā)條件。當(dāng)全局腳本程序編寫完成后，就要設(shè)計(jì)觸發(fā)動(dòng)作執(zhí)行的條件，其步驟是在全局腳本的當(dāng)前畫面中，點(diǎn)擊“信息/觸發(fā)”按鈕，打開如圖5所示的畫面，然后將報(bào)警變量添加進(jìn)去編譯并保存即可。

圖5 觸發(fā)器設(shè)計(jì)

三、結(jié)果分析

當(dāng)完成語音報(bào)警功能設(shè)計(jì)后，就可以在監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)行了。一旦生產(chǎn)異常，音響就會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。比如葉片加料系統(tǒng)發(fā)生異常，當(dāng)前加料流量跟不上設(shè)定流量，于是，語音系統(tǒng)就會(huì)不斷播出“葉片加料故障請注意”的語音信息，當(dāng)操作工聽到了報(bào)警聲，就能作出及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷處理，減少了質(zhì)量事故的發(fā)生率，穩(wěn)定和提高了產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到了我們的預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

四、結(jié)束語

在煙草行業(yè)的生產(chǎn)線上，聲光報(bào)警應(yīng)用較為普遍，但語音報(bào)警的應(yīng)用幾乎還是空白，語音報(bào)警與傳統(tǒng)的報(bào)警方式相比，具有無法比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，因此，將語音報(bào)警應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，能極大地豐富報(bào)警信息，有利于我們更及時(shí)地控制生產(chǎn)。而且，設(shè)計(jì)語音報(bào)警較為簡單，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

［1］殷福瑞，孟憲明.“人聲語音報(bào)警”系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.安全、健康和環(huán)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(xué)出版社，2006.

［3］許志軍.工業(yè)控制組態(tài)軟件及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.