基于 WINCC的操作画面语音报警设计

何金

摘要：在大型工业控制系统中，组态软件作为控制系统的中心，监控整个系统的运行状态。在组态服务器所在的监控中心，值守人员时刻关注系统的运行状况，完成正常的生产操作。当系统设备出现异常时，组态软件即刻报警，值守人员通知维护人员检修，同时向管理人员汇报以寻求调度处置方案。由于人工操作不及时或者可能出现的疏忽，导致报警之后故障处理不及时甚至遗漏，可能会造成生产事故，给工厂带来经济损失。

关键词：WinCC；报警

1语音报警实现的原理

WinCC本身是没有能够进行语音的功能，而且WinCC也不能对相关声音进行处理，没有处理声音的对应函数。但是WinCC的主要优点是能够与操作系统进行完美的结合，在这个过程中能够通过全局的脚本来使用C语言来调动相关的函数实现语音报警的功能。与此同时，WinCC也可以与PLC控制系统结合来实现数据的实时通讯。一旦生产过程，出现异常的现象，就及时的可以采取措施。WinCC能够及时的获取到其它系统中的异常代码，然后触动执行脚本来执行一定的程序，最后通过这一系列的过程来实现语音报警的功能。因此语音报警功能的实现是依赖于各个环节共同作用，最后触发和推动音箱实现语音报警的功能。

2系统设计

2.1系统构成

系统由网络化PLC控制系统与视频监控系统组成，在2个系统的上位机采用组态软件Wincc作为监控管理，以可编程控制器（PLC）作为控制、采集核心，对现场的离散数据进行实时采集，对沉淀、过滤、加药、压泥系统的设备进行控制，并对系统的监测数据（氨氮、pH值、浊度、流量等工艺参数）、历史记录、事故报警、报表日志等数据上传到上位机寄存备份。

2.2工业以太网

为了适应工业自控系统分布式发展方向，基于Ethernet技术的工业数据通信得到广泛应用，形成了适应工业控制的工业以太网技术。工业以太网具有实时、稳定可靠、抗干扰能力强、数据传输速度高，使用通用标准网络协议、兼容性好等特点。实时环交换机为基础的工业以太网，采用环形拓扑结构和光纤传输，实现网络路径冗余，不论哪一段链路发生故障，所有设备仍可互相通信。支持像TCP/IP，Internet（IP），UDP以及许多其它基于以太网的标准协议，与所有IEEE802.3标准兼容。本方案所有接入工业以太网的设备均使用TCP/IP协议进行数据传输。

2.3PLC控制系统

PLC控制系统，ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。本系统采用主从站结构PLC控制系统，主站采用S7-300PLC，从站采用S7-200PLC，主站与从站、I/O模块通过现场总线连接。每个主站S7-300PLC通过CP模块连接到实时环交换机后接入到工业以太网中。利用编程软件对每个PLC站点进行硬件组态时，可在系统中设置IP地址，如192.168.0.2，子网掩码255.255.255.0，可在WinCC组态时通过TCP/IP驱动建立与各个PLC站点的通信，建立相应的过程变量，从而实现PLC系统的数据监测和生产控制。

2.4视频监控系统

视频监控设备采用支持TCP/IP协议的网络摄像机，包括可控制一体球机和普通摄像机。多个摄像机连接到具备POE供电的交换机，再连接到实时环交换机后接入到工业以太网中。每个网络摄像机设置与PLC系统相同IP段的不同IP地址，如192.168.0.3，子网掩码255.255.255.0，可在WinCC组态时通过IP地址连接到相应摄像机的监控画面。另外，使用NVR录像机对各网络摄像机进行监控录像，设置相应的IP地址和子网掩码，就能在WinCC组态中翻查录像。

2.5监控中心

监控中心设置一台高性能工控计算机，通过连接到实时环交换机后接入到工业以太网中，并在计算机系统中安装西门子WinCC组态软件。计算机的网络设置与PLC系统、视频监控系统相同IP段的不同IP地址，实现在WinCC组态软件中通过TCP/IP协议同时与PLC系统、视频监控系统进行数据通信。

3WinCC监视系统语音报警分析

3.1语音文件

在进行语音报警的过程之中，WinCC软件的主要作用就是用来播放语音文件，WinCC软件不用编制处理语音的文件，而C语言程序的主要就是能够调动并且播放语音文件，这种做法不仅能够降低开发人员工作过程中的压力，与此同时也能够提高软件的运行效率，加大软件的应用范围。目前语音文件的生成主要有以下两种方式：

第一种语音文件的生成方式就是人工录制方式。在Windows系统的开始菜单内会有相对应的录音机软件，这些软件能够进行人工语音录制，在录制完毕后就可以通过麦克风的插入来播放所录的内容。这种录制方法非常的简便快捷，在生活中得到了比较多的应用。第二种语音录制的方式就是软件转化。目前互联网上有很多免费的语音转换软件，这些软件的主要作用就是能够将文字转化为语音文件，只需要下载这些软件并将文字输入到软件中就可以生成相对应的需要格式的语音文件。目前大多数情况下都会将生成的语音文件保存为固定的一种格式，不再需要在电脑上安装其它的播放器，如果保存为其它格式就可能需要安装其它的类型的软件播放器。目前我国大多数地区应用的都是讯飞语音转换软件，这个软件的主要作用就是语速比较快、音量较高、在使用的过程中能够有多种选择的高级功能。

3.2设计框架

在WinCC组态的软件中，函数只有在事件触发的时候才能够执行，这种方法能够最大程度的减少程序的运行时间，提高计算机的运行效率，降低计算机的负载。目前局部函数主要就是用来处理一些开关量和模拟量。但是全局函数则一直在执行的过程中，它一直在发挥着作用。一旦报警事件出发之后就能够立刻的在系统内部报警。

3.3程序实现

在具体的程序流程中主要就是通过函数来获取WinCC报警参数过程中的标签值，然后对标签值进行分析，判断标签值是否满足相对应的条件，如果满足条件就会运用函数来调取语音报警文件，然后就可以进行语音报警。如果不满足条件就会直接结束，在一个新的周期内重新开始扫描。

全局函数在WinCC软件的应用过程中，主要使用全局脚本来表示的，当WinCC系统成功运行之后，当所显示的相关变量的数值超过系统的设定数值之后，电脑就能够你规定的形式来自动的播放对应格式内的文件，从而实现语音报警的功能。而全局脚本中相关的程序在设定结束之后，在触动脚本触发器之后，如果触发的条件满足标准时，WinCC系统就会自动地执行相关的操作步骤，实现语音报警的功能。在实际的工业生产过程中，目前的语音报警音乐都很短，因此大部分的音乐都会采用循环播放的模式，为了保证音乐能够循环播放，一般就会利用函数将相关的数据进行重新的设置，将声音设置为文件循环播放模式。如果想对报警的音乐进行停止播放，就必须要对故障进行及时的确定。

结语

基于Wincc开发的集控系统与监控系统的结合，可根据实际的生产工艺需要，将现场液位等参数与视频相结合，并伴有语音提示，真正意义上实现了集控与视频双系统的融合，为工厂的安全生产保驾护航。

参考文献

［1］PLC可编程序控制器基础知识［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［2］陈忠平.西门子S7-300/400快速入门［M］.北京：人民邮电出版社，2012.