最新版权威的SAMA图例说明

SAMA图例为美国科学仪器制造协会（scientific apparatus maker`s association）图例，这套图例易于理解，能清楚地表示控制系统功能和原理，它广泛应用于电厂热控系统工程设计中。

SAMA功能图例外形分四类，每一种形状都有明确的含义
Ａ．代表测量或显示功能
Ｂ．代表信号自动处理功能
Ｃ．手动信号处理功能
Ｄ．执行机构
（1）输入转换
Ａ．气—电转换
将气压信号转换成直流电压信号
SAMA符号：
Ｂ．脉冲—电压转换
将脉冲频率信号转换成直流电压信号
SAMA符号：
Ｃ．电流—电压转换
将直流电流信号转换成直流电压信号
SAMA符号：
Ｄ．热电阻—电压转换
将热电阻值信号转换成直流电压信号
SAMA符号：
E．热电偶—电压转换
将热电偶毫伏信号转换成直流电压信号
SAMA符号：
（２）输出转换
Ａ．电压—电流转换
将直流电压信号转换成直流电流信号
SAMA符号：
Ｂ．电压—触点转换
将逻辑电平的高低电压信号转换成诸如继电器触点
等的开关信号
SAMA符号：
（３）信号处理
Ａ．绝对值高报警
当输入信号超过高限值，发出报警逻辑信号
SAMA符号：
Ｂ．绝对值低报警
当输入信号低于低限值，发出报警逻辑信号
SAMA符号：
Ｃ．偏差值报警
偏差值报警功能块有一个输入信号和一个给定信号，并可设定二个报警值，分别对应二个输出逻辑量。

可选择正偏差或负偏差报警，当输入信号和给定信号的差值超过正偏差限或给定信号和输入信号的差值超过负偏差限时，相应地输出逻辑信号。

本功能能一对一信号进行双重正偏差或负偏差报警，或同时进行正、负偏差报警。

SAMA符号：
Ｄ．差值报警
差值报警功能块有一个输入信号和一个给定信号，并可设定二个报警限值，分别对应二个输出逻辑量。

可选择高差值报警或低差值报警。

当输入信号和给定信号的差值超过高差值限或小于低差值限时相应地输出逻辑信号。

本功能能对一对信号进行高差值或低差值报警、或同时进行高、低差值报警。

SAMA符号：
Ｅ．速率报警
该功能块有一个输入信号和一个速率限值设定，当输入信号变化的速
率超过预先设定的速率时，则输出一个状态信号作为报警。

SAMA符号：
Ｆ．定值输出
精确地设定输出作为其它功能的外部设定信号或偏置信号。

SAMA符号：
（4）调节器
调节器功能：
a)．正反作用
当为正作用时，测量值大于设定值时，输出增加；当为负作用时，测量值大于设定值时输出减少。

b)．比例作用
c)．积分作用
d)．微分作用
e)．高低限幅
对输出值的高低限制作用，有两种方式：
内限幅：调节器内部设定限幅值
外限幅：其它功能块来的信号作为限幅值
f)．跟踪作用
根据跟踪开关状态信号决定调节器输出是否跟踪驱动信号
g）．自动/手动作用
接受操作器来的自动/手动开关信号和手操动驱动信号，用以实现调节器的无平衡无扰动自动/手动切换
h）．外部积分
调节器不但对偏差信号积分，也可对外部信号积分。

只有当偏差信号加上外部信号等于零才无积分作用，外部积分功能为可选功能。

i)．外部加法
实现外部信号与输出相加。

该功能为可选功能
Ａ．内限幅PI调节器
SAMA符号：
Ｂ．内限幅PID调节器
SAMA符号：
Ｃ．带外部限幅的PID调节器
SAMA符号：
Ｄ．带外部限幅外部积分的PID调节器 SAMA符号：
Ｅ．带外部限幅外部加法的PID调节器
SAMA符号：
Ｆ．比例调节器
SAMA符号：
Ｇ．比例微分调节器
SAMA符号：
Ｈ．自动/手动切换
当自动/手动切换功能需要在调节器之外进行，可由操作器实现。

自动时：输出=输入（或输入+偏置）
当切到手动时，输出保持在切换前的最后数值。

手动时：输出由操作器手动操作，调节器输出跟踪手动操作信号。

SAMA符号：
Ｊ．跟踪
当跟踪逻辑出现时，调节器输出等于跟踪功能块的输入信号
SAMA符号：
以上介绍了典型的SAMA图例，其余的图例可参见表3-3。

表3-3 SAMA图例
单回路调节系统的功能控制图（FCD图）
功能控制图（Function Contrd Diagram简称FCD图）就是控制系统原理图，图3-27所示为由SAMA图例实现的单回路调节系统FCD图。

电厂热控系统中有很多单回路调节系统，如高加水位调节、低加水位调节、轴封汽压调节等。

（图3-27）
针对图中所标注各点作如下说明：
a)．LT为水位测量值作为被调量，被调量若为压力等测量值的单回路系统其FCD图与本图相同，被调量是模入信号。

b)．此处为一差值报警，即当被调量与给定值之差的绝对值超过某一设定的限值时，给出报警信号“”，之所以用差值报警是因为实际调
节过程被调量与给定值相差过大时，在自动状态被调量反复大幅波动，执行机构反复大幅动作，对生产过程不利。

这时要将自动切换到手动状态，通过手动操作使被调量与给定值的偏差减小，偏差恢复到正常范围内（偏差越小越好），可重
新投入自动。

这里的信号“”是逻辑信号，送到控制逻辑图实现自动/手动切换的逻辑运算。

c)．“”给出调节器的给定值。

d)．“≮”和“≯”指调节器输出的上、下限幅，“K”和“∫”代表比例、积分作用。

e)．“TRACK”指跟踪功能，e处信号为被跟踪信号，是一个阀位反馈信号，实际的阀位信号为j，但因为采用操作器，所以引入DCS控制站的阀位反馈信号e便是操作器转换后的量（1-5v），对DCS而言它是一个模入信号，所以也叫外跟踪信号。

f)．“”是一个外跟踪开关。

它是一个逻辑运算的
输出信号，是一个开关量，当这个开关量状态为“1”时，PI算法变为跟踪状态，输出等于外跟踪信号（阀位反馈），而其状态为“0”时，PI算法恢复正常运算，输出就是运算得到值。

g)．该处也是一个差值报警，当调节器输出与阀位反馈值（执行器输
出）之差过大时，发出报警信号“”去参与逻辑运算，将自动状态切
换到手动状态，输出保持或手动操作改变输出。

差值大的原因可能操作器或执行器故障。

h)．“”为一个开关量，它表示操作器“自动/手
动”状态，对操作器而言为开关量输出，对DCS而言是一个开关量输入。

当它为“0”时，表示操作器处于手动状态，调节器为跟踪状态，输出到执行器的信号由操作器控制。

当它为“1”时，表示操作器处于自动状态，PI算法的值作为调节器输出，即进入执行器的信号受DCS系统控制。

i)．“”和“”是DCS系统的两个开
关量输出，作为操作器的两个输入信号，“”是DCS系统置操作器“手动”状态的开关量输出，在操作器上则操作器的“程控手动”输入，
“”是DCS系统置操作器“自动”状态的开关量输出，在操作器上则是操作器的“程控自动”输入，引入这两个开关量是为了能够在DCS系统的操作站上设置操作器的“自动/手动”状态。

j)．实际的阀门反馈信号是4-20mA的信号，它只与操作器有关，但如果不用操作器，也可直接引入DCS系统作为实际的阀位反馈信号。

《过程控制工程》课程设计指导书
“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。

通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。

一、过程控制系统设计及其主要内容
过程控制系统设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想和工程实现方法。

设计分为两个阶段：
（一）设计前期工作
主要内容：
1．查阅资料，对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量；
2．确定自动化水平，包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平；
3．提出仪表选型原则，包括测量、变送、调节及执行仪表的选型。

（二）设计工作
主要内容：
1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成控制系统原理图；
2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，完成控制系统工艺流程图（PID图）；
3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；
4．对所设计的系统进行仿真试验，并进行调节器参数整定；
5．编写设计说明书：
（1）提出控制系统的基本任务和要求；
（2）被控对象动态特性分析；
（3）选择控制系统控制结构，画控制原理图；
（4）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；
（5）选择控制仪表，画SAMA图（标出调节器作用方向）；
（6）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数整定；
（7）设计总结。

二、绘制设计图
（一）系统控制原理图
控制原理图应反映控制系统的结构。

（二）管道及仪表流程（PID）（工艺控制流程图）
管道仪表流程图画法规定
1．管道及仪表流程图适用于生产工艺装置，是用图示的方法把工艺流程所需的全部设备、机器、管道及管件和仪表表示出来。

它是设计和施工的依据，也是运行和检修的指南。

2．管道及仪表流程图安装比例。

1）一般设备（机器）图只取相对比例。

2）实际尺寸大设备（机器），适用缩小。

3）实际尺寸过小适当放大。

4）可相对示意出各设备位置的高低。

5）整个图面要协调、美观。

3．图线：
（1）工艺物料线用粗实线。

（2）设备、阀门用细实线。

（3）其余用细实线。

4．绘出和标注全部有关的检测点，调节系统。

5。

符号、代号、表示方法符合自控专业要求。

（过程检测、控制流程图、图形符号和文字代号）。

T SH
过热汽温P f
炉膛负压
T RH
再热汽温O2
氧量
H
水位AF
送风量
H S
水位给定值
FW
给水流量
D
蒸汽流量
（三）系统SAMA图
SAMA(美国科学仪器制造协会)图是包括所有控制设备的控制系统结构图，SAMA图例易于理解，能清楚地表示系统功能，反映控制系统的全部控制功能和信号处理功能，反应设计者的设计思想。

在组成系统时，首先要根据控制过程的要求，并按照SAMA图例绘制过程控制的原理框图。

然后根据该框图选择相应的架装仪表和盘装仪表。

SAMA功能图例外形分四类，每一种形状都有明确的含意。

①○测量或信号读出功能。

②自动信号处理，一般表示控制柜中仪表的功能。

③◇手动信号处理，一般表示在操作器的功能。

④执行机构。

用SAMA图例表达控制系统方框图时，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，这样在控制系统方框图主框图中又清楚地表达了使用多少具体模块（仪表）。

SAMA图应表达如下的基本功能：
1．信号处理
1）现场信号和控制室信号进行转换；
2）对信号的质量进行检验，检验其是否在有效的范围之内；
3）重要参数应采用多点测量，综合处理；
4）对测量信号补偿处理。

2．自动控制
1）反映控制原理图的控制结构；
2）反映控制器的动态规律；
3）反映控制器作用方向；
4）在系统手动时，调节器应具备跟踪功能，以使系统实现无扰切换。

3．控制系统手/自动切换和手动操作
1）在控制系统中一般每一个执行器应配一个操作器；操作器可根据系统需要手/自动切换、手动操作及阀位显示、定值和测量值显示；
2）控制系统手/自动切换的基本原则：
系统正常时，由操作员在操作器上通过按自动按键使系统投入自动状态；而在系统
有故障或控制系统控制品质差时，控制系统应由自动状态自动地切换到手动状态。

一般操作器在下列情况应切至手动：
①操作器的输入和输出方向有信号异常，则操作器应切换到手动；
②
③调节器的入口偏差过大或测量值越限；
④阀位和控制输出偏差大或阀位达限值；
3）调节器输出对应的操作器切至手动时，对应调节器的输出应切至跟踪状态，以使系统实现无扰切换。

4．信号报警
对于关键参数，应根据工艺要求规定其高低报警值：通常设计的信号报警信号有：
①测量值越限；
②调节器的入口偏差过大；
③阀位和控制输出偏差；
④测量质量差；
⑤阀位达限值。

5．连锁保护
连锁保护系统是指当生产出现严重故障时，为保证设备、人身的安全，使各个设备按一定的顺序紧急停止运转或运转在某个特定的状态。

PID1
PID2
平衡器
乘法开方
切换除法
不小于不大于比较
求和函数比例
积分微分报警
质量检测异或非
下电延时脉冲
RS 触发或与
速率限制
上电延时
动态补偿
SAMA
图例一
大选小选
操作员给定
操作员切换
操作员操作
图内引用（圆内为字母）
图内引用（圆内为数字）
转速
液位
位置
温度
压力
18
AB
模拟输入
模拟输出
电气转换
页间连接
数字输出
数字输入
输出逻辑注释
引入逻辑注释
操作员操作注释
调节阀
执行器
逻辑标号
SAMA图例二
操作器
ABC
ABC
连续信号线
逻辑信号线。