“城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)”是城市軌道交通供電專業(yè)的核心課程，本課程注重培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力。自動化監(jiān)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，所以通過對該課程的學(xué)習(xí)，也能提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。 本教材由4個項(xiàng)目組成。項(xiàng)目1是用微控制器處理數(shù)據(jù)，這部分內(nèi)容主要是使用Arduino板，理解微控制器是如何處理電氣設(shè)備上的數(shù)據(jù)的。項(xiàng)目2是用PLC處理數(shù)據(jù)，通過學(xué)習(xí)使用S7-200 SMART理解PLC是如何處理電氣設(shè)備上的數(shù)據(jù)的。通過這兩部分的學(xué)習(xí)可以深入理解SCADA系統(tǒng)中“間隔設(shè)備層”的作用。項(xiàng)目3為監(jiān)控軟件的使用，這部分內(nèi)容是通過對組態(tài)王軟件的學(xué)習(xí)理解監(jiān)控軟件是如何實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的。通過這部分的學(xué)習(xí)可以深入理解SCADA系統(tǒng)中“站級管理層”的作用。項(xiàng)目4為實(shí)訓(xùn)示例，這部分內(nèi)容是通過對現(xiàn)場設(shè)備的操作體會前面學(xué)到的知識與技能是如何運(yùn)用到現(xiàn)場設(shè)備上并組合成SCADA系統(tǒng)的。 本教材將其涉及的所有知識分解到十八次課堂教學(xué)中，每次的教學(xué)內(nèi)容教師都可以用器件演示出來給學(xué)生看，對于有條件的學(xué)校，學(xué)生也可以跟著動手操作。 通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不但能夠熟練操作城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，而且對城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理能夠有清楚的理解，具備對電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備維修、維護(hù)的能力。 本教材的編寫實(shí)現(xiàn)了以下兩個目標(biāo)： 一、所有學(xué)習(xí)內(nèi)容都可以實(shí)際操作 這也是本教材的最大特色——所有的知識點(diǎn)都可以進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。有條件的學(xué)�？梢宰屆课粚W(xué)生都動手實(shí)踐。為此，教材中對實(shí)踐操作部分盡量解釋清楚，操作步驟盡量講解詳細(xì)，且少用文字多用圖示說明。同學(xué)們可以看著教材自己做出結(jié)果、得出結(jié)論，如果實(shí)踐中出現(xiàn)問題，嘗試自己解決，真正實(shí)現(xiàn)在做中學(xué)、在學(xué)中做。這種方法更加適合職業(yè)院校學(xué)生的學(xué)習(xí)。 二、實(shí)驗(yàn)器件盡可能選用常用器件、通用器件 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)可以說代表了當(dāng)今自動化監(jiān)控系統(tǒng)最新的技術(shù)。各種最新技術(shù)的使用，給本課程的教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)，要求教師及時進(jìn)行新知識、新技能的學(xué)習(xí)。但同時也應(yīng)當(dāng)意識到，正是由于高新技術(shù)的應(yīng)用，使得過去難以解決的技術(shù)問題，現(xiàn)在變得容易實(shí)現(xiàn)了。如使用微控制器采集數(shù)據(jù)，如果直接使用單片機(jī)，需要C語言編程知識，學(xué)生接受起來比較困難。我們在教學(xué)中使用了Arduino板，此板既可以采集數(shù)字量，又可以采集模擬量，且有豐富的串口通信功能，使用起來非常方便。在PLC教學(xué)方面，使用了S7-200 SMART。此PLC本身就帶有網(wǎng)絡(luò)通信接口，使用起來也非常方便。更重要的是，這兩種器件的編程簡單。PLC使用的是梯形圖，而Arduino板更是使用中文的模塊編程就可以完成所需的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生無需在編程上花費(fèi)力氣，只要把精力專注于功能的實(shí)現(xiàn)，從而大大提高學(xué)習(xí)效率。 此外，在監(jiān)控軟件的學(xué)習(xí)中，選用的是中文軟件組態(tài)王，此軟件屬于通用型組態(tài)軟件，網(wǎng)上學(xué)習(xí)資料多，使用起來相對簡單。 當(dāng)然，學(xué)習(xí)軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)，一個重要的環(huán)節(jié)是要熟悉地鐵公司的電力監(jiān)控設(shè)備。學(xué)院如果有軌道交通電力監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的原理知識后，再去實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行練習(xí)，這樣效果最好。我國各城市地鐵公司的電力監(jiān)控設(shè)備都不相同，況且地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)是一個新的技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)備更新?lián)Q代快、集成化程度高。所以實(shí)訓(xùn)部分課程內(nèi)容主要是給教師提供一個根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求將實(shí)訓(xùn)科目轉(zhuǎn)換為實(shí)訓(xùn)課程的方法。 因?yàn)槊總�學(xué)院的實(shí)訓(xùn)設(shè)備不盡相同，所以這部分沒有安排過多的內(nèi)容，教師可以根據(jù)自己學(xué)院的設(shè)備情況進(jìn)行增刪。同時考慮到城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)先進(jìn)，且不是所有學(xué)校都有相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，在教學(xué)中盡量采用常用器件、通用器件，使不具備這些設(shè)備的學(xué)院也可以開設(shè)本課程，并進(jìn)行演示教學(xué)和實(shí)訓(xùn)操作，使得本教材更具實(shí)用性、通用性，這也是我們編寫本教材的初衷。 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)是一個新的教學(xué)領(lǐng)域，希望本教材能夠?qū)Ρ菊n程的教學(xué)改革起到積極的推動作用，為軌道交通電力專業(yè)培養(yǎng)更多合格的人才做出貢獻(xiàn)。 本教材在編寫過程中，得到了徐州技師學(xué)院軌道交通分院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，分院院長田愛軍、副院長陸廣華參與了教材編寫大綱的討論。軌道交通學(xué)院的王德銘老師審閱了教材并提出許多寶貴意見，徐州地鐵公司的鞏寧工程師給予了許多指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 本教材由江蘇省徐州技師學(xué)院的李冰濤和孟憲莊擔(dān)任主編，負(fù)責(zé)策劃和組織編寫工作。其中，項(xiàng)目1由李冰濤編寫，項(xiàng)目2由孟憲莊編寫，項(xiàng)目3由王慶編寫，項(xiàng)目4由蹤燦、楊影麗和牛園園編寫。 限于篇幅，本教材許多任務(wù)只討論到主要功能的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)許多內(nèi)容都是可以擴(kuò)展的。如微控制器模塊的使用，教材中只討論了一個數(shù)字量和模擬量的控制情況，兩個或是多個數(shù)字量和模擬量的控制如何實(shí)現(xiàn)？兩個或是多個微控制器用組態(tài)軟件如何進(jìn)行組態(tài)？其間要注意哪些問題？這些都沒有詳細(xì)討論。如果教學(xué)時間寬裕，師生可以一起繼續(xù)探討。 另外在“思考與練習(xí)”環(huán)節(jié)，對一些任務(wù)的擴(kuò)展也有提示，如果有任何問題，歡迎聯(lián)系編者(編者的郵箱：bingtaoli2005@126.com)一同探討。 本教材的編寫參閱和借鑒了大量的文獻(xiàn)、論文和論著，在此特向這些參考文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝。由于編者水平有限，教材中錯誤或不當(dāng)之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。 作 者 2021年5月寫于徐州技師學(xué)院