城市轨道交通电力监控系统_李冰涛_9787560663319

本教材由4个项目组成。项目1为用微控制器处理数据，其中包含5个任务，分别是了解SCADA系统、微控制器对电气设备的控制、理解串口通信、监控软件组态微控制器实现遥信与遥控功能、监控软件组态微控制器实现遥测与遥调功能。项目2为用PLC处理数据，其中包含5个任务，分别是使用S7-200 SMART前的准备工作、监控软件组态SMART实现遥信与遥控功能、监控软件组态SMART实现遥测与遥调功能、用SMART组态文本显示器、使用SMART通过RS485采集数据。项目3为监控软件的应用设置，其中包含4个任务，分别是设置报警与权限、设置报表与曲线、制作变电所主画面、实现网络连接。项目4为实训示例，其中包含4个任务，分别是认识轨道交通供电实训室设备、探究ST700组件式直流微机综合保护装置、PSCADA系统科目训练、ISCS系统科目训练。本书可作为城市轨道交通供电专业城市轨道交通电力监控系统课程的教学用书，也可作为城市轨道交通供电专业技术人员入门级培训教材和供电职工自修的参考用书。

“城市轨道交通电力监控系统”是城市轨道交通供电专业的核心课程，本课程注重培养学生对所学专业知识的综合应用能力。自动化监控系统是计算机通信与网络等前沿技术在生产实践中的应用，所以通过对该课程的学习，也能提升学生的实践创新能力。本教材由4个项目组成。项目1是用微控制器处理数据，这部分内容主要是使用Arduino板，理解微控制器是如何处理电气设备上的数据的。项目2是用PLC处理数据，通过学习使用S7-200 SMART理解PLC是如何处理电气设备上的数据的。通过这两部分的学习可以深入理解SCADA系统中“间隔设备层”的作用。项目3为监控软件的使用，这部分内容是通过对组态王软件的学习理解监控软件是如何实现对电气设备的远程控制的。通过这部分的学习可以深入理解SCADA系统中“站级管理层”的作用。项目4为实训示例，这部分内容是通过对现场设备的操作体会前面学到的知识与技能是如何运用到现场设备上并组合成SCADA系统的。本教材将其涉及的所有知识分解到十八次课堂教学中，每次的教学内容教师都可以用器件演示出来给学生看，对于有条件的学校，学生也可以跟着动手操作。通过本课程的学习，学生不但能够熟练操作城市轨道交通电力监控系统的设备，而且对城市轨道交通电力监控系统的结构与工作原理能够有清楚的理解，具备对电力监控系统设备维修、维护的能力。本教材的编写实现了以下两个目标：一、所有学习内容都可以实际操作这也是本教材的最大特色——所有的知识点都可以进行相应的实验。有条件的学校可以让每位学生都动手实践。为此，教材中对实践操作部分尽量解释清楚，操作步骤尽量讲解详细，且少用文字多用图示说明。同学们可以看着教材自己做出结果、得出结论，如果实践中出现问题，尝试自己解决，真正实现在做中学、在学中做。这种方法更加适合职业院校学生的学习。二、实验器件尽可能选用常用器件、通用器件城市轨道交通电力监控系统可以说代表了当今自动化监控系统最新的技术。各种最新技术的使用，给本课程的教学带来了挑战，要求教师及时进行新知识、新技能的学习。但同时也应当意识到，正是由于高新技术的应用，使得过去难以解决的技术问题，现在变得容易实现了。如使用微控制器采集数据，如果直接使用单片机，需要C语言编程知识，学生接受起来比较困难。我们在教学中使用了Arduino板，此板既可以采集数字量，又可以采集模拟量，且有丰富的串口通信功能，使用起来非常方便。在PLC教学方面，使用了S7-200 SMART。此PLC本身就带有网络通信接口，使用起来也非常方便。更重要的是，这两种器件的编程简单。PLC使用的是梯形图，而Arduino板更是使用中文的模块编程就可以完成所需的学习内容。学生无需在编程上花费力气，只要把精力专注于功能的实现，从而大大提高学习效率。此外，在监控软件的学习中，选用的是中文软件组态王，此软件属于通用型组态软件，网上学习资料多，使用起来相对简单。当然，学习轨道交通电力监控系统，一个重要的环节是要熟悉地铁公司的电力监控设备。学院如果有轨道交通电力监控实训室，学生可以在学习系统的原理知识后，再去实训室进行练习，这样效果最好。我国各城市地铁公司的电力监控设备都不相同，况且地铁电力监控系统是一个新的技术领域，设备更新换代快、集成化程度高。所以实训部分课程内容主要是给教师提供一个根据实际教学需求将实训科目转换为实训课程的方法。因为每个学院的实训设备不尽相同，所以这部分没有安排过多的内容，教师可以根据自己学院的设备情况进行增删。同时考虑到城市轨道交通电力监控系统的设备复杂、技术先进，且不是所有学校都有相应的实训设备，在教学中尽量采用常用器件、通用器件，使不具备这些设备的学院也可以开设本课程，并进行演示教学和实训操作，使得本教材更具实用性、通用性，这也是我们编写本教材的初衷。城市轨道交通电力监控系统是一个新的教学领域，希望本教材能够对本课程的教学改革起到积极的推动作用，为轨道交通电力专业培养更多合格的人才做出贡献。本教材在编写过程中，得到了徐州技师学院轨道交通分院领导的大力支持，分院院长田爱军、副院长陆广华参与了教材编写大纲的讨论。轨道交通学院的王德铭老师审阅了教材并提出许多宝贵意见，徐州地铁公司的巩宁工程师给予了许多指导，在此表示衷心的感谢。本教材由江苏省徐州技师学院的李冰涛和孟宪庄担任主编，负责策划和组织编写工作。其中，项目1由李冰涛编写，项目2由孟宪庄编写，项目3由王庆编写，项目4由踪灿、杨影丽和牛园园编写。限于篇幅，本教材许多任务只讨论到主要功能的实现，其实许多内容都是可以扩展的。如微控制器模块的使用，教材中只讨论了一个数字量和模拟量的控制情况，两个或是多个数字量和模拟量的控制如何实现？两个或是多个微控制器用组态软件如何进行组态？其间要注意哪些问题？这些都没有详细讨论。如果教学时间宽裕，师生可以一起继续探讨。另外在“思考与练习”环节，对一些任务的扩展也有提示，如果有任何问题，欢迎联系编者(编者的邮箱：bingtaoli2005@126.com)一同探讨。本教材的编写参阅和借鉴了大量的文献、论文和论著，在此特向这些参考文献的作者表示衷心的感谢。由于编者水平有限，教材中错误或不当之处在所难免，恳请广大读者批评指正。作者 2021年5月写于徐州技师学院

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