SAMA图教学教程.doc

.第五章 SAMA 图“Scientific Apparatus Makers Association ”翻译为中文是美国科学仪器制造协会，英文缩写为 SAMA。SAMA 图是美国科学仪器制造协会颁布的图例，是目前世界上广泛使用的控制工程图例之一。SAMA 图是包括所有控制仪表的控制系统结构图，SAMA 图例易于理解，能清楚地表示系统功能，它反映控制系统的全部控制功能和信号处理功能，也反应设计者的设计思想。在设计火电厂的热工控制系统时，首先要根据控制过程的要求，按照 SAMA 图例绘制过程控制系统的 SAMA 图，然后根据该 SAMA 图，再进行 DCS 组态图的设计。SAMA图 是 特 别 重 要 的 一 类 工 程 图 。 目 前 虽 然 有 一 定 的 标 准 图例 ， 但 各 仪 表 公 司 在 工 程 设 计 中 还 是 有 自 己 的 一 些 特 殊 图 形 符 号 。本 章 将 讨 论 我 国 常 用 的 控 制 系 统 SAMA图 ， 并介绍二个热工控制系统SAMA图。第一节 SAMA图例SAMA图例的特点是流程比较清楚，特 别 是 对 复 杂 回 路 画 起 来 和读 起 来 都 较 容 易 。 SAMA图 的 输 入 输 出 关 系 及 流 程 方 向 与 DCS控 制组 态 图 比 较 接 近 ， 各 控 制 算 法 都 有 比 较 明 确 的 标 志 ， 国 际 上 各 大的 仪 表 公 司 多 采 用 SAMA图设计控制工程。 虽 然 各 公 司 的 SAMA图 例 有 些 区 别 ， 但 SAMA图 的 许 多 符 号是 通 用 的 。 常 用 的 SAMA图例有四种，分别表示的含意如下： 表示测量或信号读出功能。一般用来表示从现场传感器或变送器读出信息。. 表示自动信号处理。一般用来表示控制站（柜）中仪表（或算法模块）的功能。 表示手动信号处理。一般用来表示在操作站（器）的功能。 表示执行机构。一般用来表示安装在现场的电动、气动和液动等执行器。 用 SAMA 图例表达控制系统工作原理时，常将一些符号画在一起，表示一个具体的模块（仪表）具有哪些功能，这样在 SAMA 图又清楚地表达了使用多少功能模块。常见 SAMA 图例按功能进行分类，如表 5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6 所示。表 5-1 测量变送器类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称FE流量测量元件TT温度变送器PT压力变送器FT流量变送器T继电器线圈ZT位置变送器ST速率变送器LT液位变送器AT成分分析变送器信号来源表 5-2 信号转换类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称电流-电压转换器电阻-电流转换器气压-电流转换器电压-电流转换器频率-电压转换器脉冲-脉冲转换器V脉冲-电压转换器电流-气压转换器电阻-电压转热电势-电压电压-气压转数字-逻辑转I/V R/I P/I V/IF/V I/PR/V mV/V V/P D/L.换器 转换器换器 换器电压-电压转换器气压-电压转换器L/D逻辑-数字转换器触点-逻辑转换器模-数转换器数-模转换器表 5-3 报警限幅和选择类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称高限限制器低限限制器高限监视器低限监视器高高限监视器低低限监视器高、低限限制器高、低限监视器速率限制器高值信号选择低值信号选择中值信号选择表 5-4 运算类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称积分控制器加法器 /t积算器 ×乘法器÷除法器 ±偏置器，加或减比较器或偏差d/dt微分器F(t)时间函数发生器F(x)折线函数 K比例控制器 URG斜波信号发生器/n均值器 开方器非线性控制器表 5-5 显示操作类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称 H/ /LHH/ /LL H/LV V/V P/VA/D D/AC/L.¤指示灯 R记录仪 I指示器 T自动手动切换器手操信号发生器继电器常开触点继电器常闭触点气源A/M自动/手动切换开关转换或跳闸继电器TIM时间继电器S电磁线圈驱动器A模拟信号发生器TR跟踪表 5-6 执行器类标准功能图例图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称MO电动执行器HO液动执行器气动执行器F(x)未注明执行器直行程阀旋转球阀三通阀角行程阀表5-7 连接及信号线符号图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称 图例 名称A本图内连接符号1本册图内连接符号与逻辑图连接符号模拟信号线逻辑电平信号线第二节 SAMA图应用举例一、单 冲 量 控 制 系 统 的 SAMA图火 电 厂 中 单 冲 量 调 节 系 统 有 除 氧 器 水 位 、 凝 汽 器 水 位 、 轴 封 压力 控 制 、 二 抽 母 管 压 力 控 制 、 冷 凝 器 压 力 控 制 、 高 加 水 位 控 制 、 轴T1.封 漏 汽 压 力 控 制 、 低 加 水 位 控 制 、 汽 封 水 位 控 制 、 稳 压 箱 水 位 控 制 、连 排 扩 容 水 位 控 制 、 工 业 水 箱 水 位 控 制 、 吹 灰 给 水 控 制 控 制 、 暖 风器 水 位 控 制 、 暖 风 供 汽 压 力 控 制 、 连 续 排 污 控 制 和 磨 热 风 控 制 等 。这 种 单 冲 量 控 制 系 统 的 SAMA 图 如 图 5-1 所 示 ， 现 对 该 图 的 符 号 功能解释如下： LT TE FT分 别 是 水 位 、 温 度 和 流 量 变 送 器 ， 它 们 都 是 模拟 输 入 量 。 和 H/为 偏 差 报 警 ， 即 当 测 量 值 与 给 定 值 之 差 的绝对值超过某一设定值时，输出逻辑1信号，之 所 以 用 偏 差 报 警 ， 是 因 为 在实 际 调 节 过 程 中 被 控 量 与 给 定 值 相 差 过 大 时 ， 可 能 调 节 系 统 已 经有 问 题 了 ， 这 时 要 切 掉 自 动 ， 让 输 出 保 持 自 动 时 的 最 后 数 值 ， 待 测量 值 与 给 定 值 的 差 值 恢 复 到 正 常 范 围 内 ， 再 切 回 自 动 。 这 里 的 六边形1是与逻辑图连接符号，1为连接编号。.菱形 A 的输出为 PI 调节器的给定值。 是相减（或偏差）符号；K 和是比例和积分符号； 和的是对 PI 的算法输出进行上、下限幅。 TRACK 是跟踪。实际的阀位反馈量是，但因控制室采用操作员站或手操器，所以引入到 DCS 现场控制站的阀位反馈量，是由手操器转换后的信号，即图中的外跟踪信号，这个信号对 DCS 系统而言相当于一个模拟输入信号，它是一个 15V 或 420mA 的模拟输入量。.六边形 6 是与逻辑图连接的符号，它是一个外跟踪开关，当它输出为逻辑 1 时，PI 模块处于跟踪状态，PI 模块的输出等于阀位反馈值(外跟踪信号)，而当六边形 6 输出为逻辑 0 时，PI 模块恢复正常运算，输出就是 PI 运算的结果。和 H/也为偏差报警，即当 PID 算法的输出与阀位反馈值(实际现场执行器的输出)相差过大时，可能是手操器或现场执行机构有故障，这时报警信号送至六边形 2，通过逻辑电路将系统从自动切换到手动，输出保持不变或接受人为调整。六边形 5 是与逻辑图连接的符号，它表示手操器“手动自动”状态。当六边形 5 的状态为逻辑 0 时，表示手操器为手动状态，操纵变量有手动控制；当六边形 5 的状态为逻辑 1 时，表示手操器为自动状态，系统的输出受 PI 模块控制。六边形 3、4 是与逻辑图连接的符号。六边形 3 是程控切手动；六边形 4 是程控切自动。为实际的阀位反馈信号，可能是 420mA 的信号，也可能是15V 的信号，它与手操器有关，如果不用手操器，也可直接引入DCS 系统作为实际的阀位反馈信号。与 图 5-1 对 应 的 单 回 路 调 节 逻 辑 控 制 图 如 图 5-2 所 示 。.图 中 ： 左 边 的 六 边 形 和 椭 圆 形 为 开 关 量 输 入 模 块 ； 右 边 的 六 边形 为 开 关 量 输 出 模 块 。 控 制 手 操 器 切 手 动 的 信 号 有 3 个 ： 由 六 边形 1 输 出 的 测 量 值 与 给 定 值 差 值 报 警 信 号 ； 由 六 边 形 2 输 出 的算 法 输 出 与 阀 位 反 馈 差 值 报 警 信 号 ； 由 椭 圆 形 输 出 程 控 切 手 动信 号 。 三 者 为 “或 ”运 算 ， 即 只 要 有 一 个 输 出 为 “1”， 则 手 操 器切 手 动 。 控 制 手 操 器 自 动 状 态 的 信 号 为 两 个 信 号 的 “与 ”， 即 除由 椭 圆 形 开 关 量 模 块 输 出 程 控 自 动 逻 辑 信 号 外 ， 另 一 个 信 号 为 由not 模 块 输出的切 手 动 信 号，也就是说若有报警信号存在，则在 操作 员 站 上 置 手 操 器 自 动 的 命 令 将 不 起 作 用 ， 只 有 报 警 解 除 后 手 操器 不 为 手 动 时 ， 手 操 器 才 能 投 自 动 ， 这 样 便 可 防 止 在 有 故 障 存 在时 误 操 作 手 操 器 。 跟 踪 开 关 也 接 受 两 个 信 号 的 与 ， 即 由 六 边 形5 输 出 的 “手 动 自 动 ”状 态 信 号 和 not 模 块 输出信号的与， 其 分析 与 手 操 器 投 自 动 类似。二、凝汽器的水位控制 SAMA 图凝汽器水位控制是通过调节进入凝汽器的补充水量来实现的，.如图 5-3 所示。凝汽器水位由补水泵和补水调节阀共同完成，补水泵提供补水压头，补水调节阀负责控制进入凝汽器的补水流量。与图 5-3 对应的凝汽器水位控制的 SAMA 图如图 5-4 所示，这也是一个单回路调节系统。图中：LT 是凝汽器水位变送器，输出是模拟量信号；为凝汽器水位信号和凝汽器水位给定值的差值；K为比例积分调节器（或比例积分调节模块） ，即 PI 调节器（模块） ，它接受输出的差值信号，并进行 PI 运算；T 为手动自动切换开关；左侧的 A 为模拟信号发生器，当 T 打到手动时，改变 A 的输出，就可改变阀门开度；右侧的 A 也为模拟信号发生器，改变 A 的输出，可改变凝汽器水位设定值；V为速率限制器，它对运行人员手动设定的凝汽器水位给定值进行速率限制，防止当水位给定值变化大时，引起凝汽器水位大幅波动；F(x)为执行机构，在自动状态时，执行机构接受 PI 的调节指令控制补水调节阀的开度。在手动状态时，执行机构接受运行人员的手动操作指令以改变补水调节阀的开度。凝汽器水位调节的工作原理可简述为：在投入自动时，水位信.号与经过速率限制器限制的水位给定值信号相比较，差值送入 PI 调节器：当水位低于给定值时，PI 调节器的调节指令指挥执行机构开大补水调节阀；反之，使执行机构关小补水调节阀。当出现凝汽器水位测量信号故障等情况时，通过手动自动控制站的判断，将自动方式切换为手动方式，由运行人员通过手动操作对凝汽器水位进行控制。三、除氧器压力控制 SAMA 图除氧器的主要作用是将锅炉给水中的氧气（包括其他气体）除掉。它还是汽轮机汽水系统中的一级加热器，并担负着汇集各种疏水、化学补充水的任务。除氧器水箱的体积比较大，储存了足以保证向锅炉提供所需的给水量。锅炉给水中如果含有氧气，就会使管道及锅炉受热面遭受氧化腐蚀；如果含有其他气体，还会妨碍传热。为此，必须将给水中的氧气及其他气体除掉。在一定的压力下，水的温度越高，气体的溶解度就越小。如果将水加热至沸腾温度，气体在水中的溶解度就会大大减小，溶解在水中的气体就会被分解出