“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)學生對所學專業(yè)知識的綜合應用能力。自動化監(jiān)控系統(tǒng)是計算機通信與網(wǎng)絡等前沿技術在生產(chǎn)實踐中的應用，所以通過對該課程的學習，也能提升學生的實踐創(chuàng)新能力。 本教材由4個項目組成。項目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備上的數(shù)據(jù)的。項目2是用PLC處理數(shù)據(jù)，通過學習使用S7-200 SMART理解PLC是如何處理電氣設備上的數(shù)據(jù)的。通過這兩部分的學習可以深入理解SCADA系統(tǒng)中“間隔設備層”的作用。項目3為監(jiān)控軟件的使用，這部分內(nèi)容是通過對組態(tài)王軟件的學習理解監(jiān)控軟件是如何實現(xiàn)對電氣設備的遠程控制的。通過這部分的學習可以深入理解SCADA系統(tǒng)中“站級管理層”的作用。項目4為實訓示例，這部分內(nèi)容是通過對現(xiàn)場設備的操作體會前面學到的知識與技能是如何運用到現(xiàn)場設備上并組合成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中，每次的教學內(nèi)容教師都可以用器件演示出來給學生看，對于有條件的學校，學生也可以跟著動手操作。 通過本課程的學習，學生不但能夠熟練操作城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的設備，而且對城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構與工作原理能夠有清楚的理解，具備對電力監(jiān)控系統(tǒng)設備維修、維護的能力。 本教材的編寫實現(xiàn)了以下兩個目標： 一、所有學習內(nèi)容都可以實際操作 這也是本教材的最大特色——所有的知識點都可以進行相應的實驗。有條件的學校可以讓每位學生都動手實踐。為此，教材中對實踐操作部分盡量解釋清楚，操作步驟盡量講解詳細，且少用文字多用圖示說明。同學們可以看著教材自己做出結(jié)果、得出結(jié)論，如果實踐中出現(xiàn)問題，嘗試自己解決，真正實現(xiàn)在做中學、在學中做。這種方法更加適合職業(yè)院校學生的學習。 二、實驗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)可以說代表了當今自動化監(jiān)控系統(tǒng)最新的技術。各種最新技術的使用，給本課程的教學帶來了挑戰(zhàn)，要求教師及時進行新知識、新技能的學習。但同時也應當意識到，正是由于高新技術的應用，使得過去難以解決的技術問題，現(xiàn)在變得容易實現(xiàn)了。如使用微控制器采集數(shù)據(jù)，如果直接使用單片機，需要C語言編程知識，學生接受起來比較困難。我們在教學中使用了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教學方面，使用了S7-200 SMART。此PLC本身就帶有網(wǎng)絡通信接口，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習內(nèi)容。學生無需在編程上花費力氣，只要把精力專注于功能的實現(xiàn)，從而大大提高學習效率。 此外，在監(jiān)控軟件的學習中，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)上學習資料多，使用起來相對簡單。 當然，學習軌道交通電力監(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)控設備。學院如果有軌道交通電力監(jiān)控實訓室，學生可以在學習系統(tǒng)的原理知識后，再去實訓室進行練習，這樣效果最好。我國各城市地鐵公司的電力監(jiān)控設備都不相同，況且地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)是一個新的技術領域，設備更新?lián)Q代快、集成化程度高。所以實訓部分課程內(nèi)容主要是給教師提供一個根據(jù)實際教學需求將實訓科目轉(zhuǎn)換為實訓課程的方法。 因為每個學院的實訓設備不盡相同，所以這部分沒有安排過多的內(nèi)容，教師可以根據(jù)自己學院的設備情況進行增刪。同時考慮到城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的設備復雜、技術先進，且不是所有學校都有相應的實訓設備，在教學中盡量采用常用器件、通用器件，使不具備這些設備的學院也可以開設本課程，并進行演示教學和實訓操作，使得本教材更具實用性、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)是一個新的教學領域，希望本教材能夠?qū)Ρ菊n程的教學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。 本教材在編寫過程中，得到了徐州技師學院軌道交通分院領導的大力支持，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，在此表示衷心的感謝。 本教材由江蘇省徐州技師學院的李冰濤和孟憲莊擔任主編，負責策劃和組織編寫工作。其中，項目1由李冰濤編寫，項目2由孟憲莊編寫，項目3由王慶編寫，項目4由蹤燦、楊影麗和牛園園編寫。 限于篇幅，本教材許多任務只討論到主要功能的實現(xiàn)，其實許多內(nèi)容都是可以擴展的。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現(xiàn)？兩個或是多個微控制器用組態(tài)軟件如何進行組態(tài)？其間要注意哪些問題？這些都沒有詳細討論。如果教學時間寬裕，師生可以一起繼續(xù)探討。 另外在“思考與練習”環(huán)節(jié)，對一些任務的擴展也有提示，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、論文和論著，在此特向這些參考文獻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月寫于徐州技師學院