小型鍋爐的控制系統(tǒng)

2小型鍋爐的控制系統(tǒng)2.1小型鍋爐的結構本論文主要研究小型鍋爐的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所以只介紹其被控對象，執(zhí)行機構，其它的元件可以參考以下小型鍋爐工藝流程圖。圖2-1小型鍋爐工藝流程圖Figure2-1Smallboilerprocessmap1)被控對象：2)執(zhí)行機構的設計：采b電磁閥：c加熱器：小型加熱器由右。2.2檢測系統(tǒng)設計本設計主要是針對小型鍋爐的溫度監(jiān)控，所以著重對溫度傳感的選型進行了設計，其次對鍋爐液位傳感器進了設計。由于本設計對鍋爐的反干燒系統(tǒng)進了設計，所以不對水箱進行傳感器的設計。根據(jù)小型鍋爐的工作特點，在它的頂部裝個泄壓蓋，它的水溫不會超過100℃溫度傳感器選型溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。溫度傳感器開展較早，應用也很廣泛。制作溫度傳感器的材料有很多種，如導體、半導體、電介質(zhì)、磁性材料、有機高分子等。其中，用半導體材料制作的傳感器稱為半導體溫度傳感器。半導體溫度傳感器根據(jù)測溫的方式分為接觸式和非接觸式兩樣：接觸式溫度傳感器包括熱電偶、熱敏電阻、PN結型熱敏二極管、熱敏晶體管、可控硅和集成溫度傳感器；非接觸式溫度傳感器包括利用塞貝克效應制成的紅外吸收型溫度傳感器和MOSFET紅外探測器。非觸式溫度傳感器可進一步分成熱型和量子型的。前者有測輻射熱器件，后者包括利用光電導效應和光生電壓效應的器件。絕大多數(shù)金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，溫度越高電阻越大，利用這一規(guī)律可制成溫度傳感器，與熱電偶對應，就稱為熱電阻，但和半導體熱敏電阻有完全不同的規(guī)律[6]。1〕與熱電偶相比較熱電阻有以下特點a同樣溫度之下輸出信號較大，易于測量。以0℃為例，如用K熱電偶，輸出的熱電動勢為4.09mV；用S熱電偶更小，熱電勢為0.643mV。但用鉑熱電阻，如0℃時為100，那么100℃時為139.1；如用銅熱電阻，電阻增加量可達42.8。b熱電阻對溫度的響應是阻值的增量，必須借助橋式電路或其它措施，將起始阻值減掉才能得反響被測溫度的電阻增量。c測電阻必須借助外加電源。d熱電阻感溫局部的尺寸較大。e同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。2)材質(zhì)和分度表制造熱電阻的材質(zhì)必須有較大的電阻溫度系數(shù)，以便對溫度變化敏感。還應該有較大的電阻率，使繞成的電阻感溫體尺寸反響快。此外，化學穩(wěn)定性和耐熱性也要考慮。表2-2常用材質(zhì)有表Table2-2Commonlyusedmaterialqualityhasthetable材質(zhì)分度號0℃時的電阻值R0/電阻比〔R100/R0〕名義值允許誤差名義值允許誤差銅鉑鎳CU50CU100Pt10Pt100Ni100Ni300Ni5005010010(0～850℃100(-200～850℃1003005000.050.1A級0.006B級0.012A級0.06B級0.120.10.30.51.4281.3851.6170.0020.0010.003表2-3這三種常熱電阻的測溫范圍和根本誤差Tablet2-3Threethermalresistancetemperaturerangeandseebasicerror材質(zhì)分度號根本誤差溫度范圍/℃允許值/℃銅鉑鎳CU50CU100Pt10Pt100Ni100Ni300Ni500-50～150-200～850-60～00～180△t=(0.3+610-3t)A級△t=(0.15+210-3t)B級△t=(0.3+510-3t)△t=(0.2+210-3t)△t=(0.2+110-3t)根據(jù)上面所述，我們可以清楚的認識各種型號的溫度傳感器的性能指標，考慮到工程的需要和性價比，這個系統(tǒng)裝置將采用了個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管〔有3個測試點〕以及上水箱出口的水溫。Pt100測溫范圍：-200～+420℃。經(jīng)過溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流信號。Pt100傳感器精度高，熱補償性較好在圖2-4中提供的是一種橋式電路，由R1，R2，R3，Rt組成電路，由Rw進行調(diào)平衡，當Rt受熱時，會產(chǎn)生一個電壓，電壓通過差動放大器，進行信號放大，然后輸出，即為要檢測的水溫。圖2-4Pt100溫度傳感器變送電路Figure2-4Pt3)溫度補償關于溫度補償,在各接口電路中都會遇到,根據(jù)傳感器的溫度特性,即零點輸出隨溫度的漂移為零點溫度特性,或稱為零點溫漂。在傳感器的應用中，希望傳感器的特性不隨溫度變化，或經(jīng)調(diào)理，使其變化限定在一定事實上的范圍以內(nèi)，這一調(diào)理過程叫做溫度補償。零點溫度補償，一般是設定一個隨溫度變化的量，使它與傳感器器零點輸出隨溫度的變化相抵消。另一種方法是采用電阻串并聯(lián)的方法，這種方法簡單，通過調(diào)整橋路電阻的溫度系數(shù)，從而到達溫度補償?shù)哪康腫7]。這種溫度補償方法是橋路補償法，如圖2-5所示R1為補償元件，R2為檢測元件。工作時，設法使它們處于相同的環(huán)境溫度中。當溫度發(fā)生變化時，檢測元件和補償元件的電阻都發(fā)生變化，而它們的溫度變化相同，即R1=R2。因為它們是接在相鄰的橋臂上，所以，由溫度變化引起的電阻的化R1和R2的作用相互抵消，于是起到溫度補償?shù)淖饔?。圖2-5溫度補償電路Figure2-5Temperaturecompensationcircuit鍋爐液位傳感器選型當今的工業(yè)領域中液位檢測對許多自動控制方案來說都至關重要。對于傳感器的選擇，與其應用方式更是多種多樣。選擇正確傳感器的關鍵就是考慮其與被測介質(zhì)的相互關系。大多數(shù)液位控制傳感器需要與被測介質(zhì)相接觸。這類產(chǎn)品包括浮子式開關、電極和音叉式液位傳感器。然而，在一些工業(yè)場合，傳感器與被測介質(zhì)直接接觸是不容許的，例如食品和制藥行業(yè)。為了到達苛刻的衛(wèi)生性標準，傳感器必須被完全的密封在一個容器內(nèi)。此外與介質(zhì)接觸的所有局部也會遇到相同的問題，如容器內(nèi)壁的材料和其外表光潔度。這類傳感器也會受到攪拌器的影響。而且與待測對象相接觸的液位傳感器在維修和保養(yǎng)時也會遇到麻煩。當需要替換傳感器時，容器不得不被翻開，因而導致生產(chǎn)中斷。利用空氣作為傳輸介質(zhì)，從液體正上方來檢測液位的超聲波傳感器，雖然不需要與被測液體相接觸，但是其超聲換能器仍需安裝于容器內(nèi)部。因而這類裝置的材料也同那些接觸式檢測設備一樣很難滿足食品行業(yè)的要求。電容式傳感器能夠透過容器壁來檢測液位。然而食品行業(yè)所經(jīng)常使用的不銹鋼容器，卻不能夠被電容式傳感器的電場所穿透。根據(jù)小型鍋爐的特點系統(tǒng)選用擴散硅壓力變送器進行檢測。其量程為0～5KP，精度為0.5級，帶不銹鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補償。采用標準二線制傳輸方式，工作時需提供24V直流電源，輸出：4～20mADC。它的電路原理圖如下圖2-6壓力變送器電路原理圖Figure2-6Pressuretransmittercircuitdiagram2.3PLC選型與控制系統(tǒng)硬件構成為了滿足鍋爐各個系統(tǒng)的控制要求，PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。S7-200系列PLC是SIEMENS公司新推出的一種小型PLC。它以結構緊湊、良好的擴展性、強大的指令功能、低廉的價格，已經(jīng)成為當代各種中、小型控制系統(tǒng)中的理想控制器。根據(jù)鍋爐控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，即被檢測變量和輸出變量的數(shù)量。在本系統(tǒng)中S7-200PLC的CPU選擇1個CPU224模塊,模擬量輸入輸出模塊選擇1個EM235。在所選模塊組成的系統(tǒng)中，CPU224能夠滿足所帶擴展模塊全部電流消耗的要求，且所帶擴展模塊數(shù)量不大于7個，說明系統(tǒng)硬件配置合理。控制系統(tǒng)組成如圖2-7所示。圖2-7鍋爐可編程控制器的輸入輸出框圖Figure2-7Boilerprogrammablecontrollerinputandoutputblockdiagram可見，將被檢測的各個物理量(如鍋爐水位，鍋爐水溫)，通過傳感器、變送器轉(zhuǎn)換成標準的模擬信號，送進EM235〔模擬量輸入/輸出模塊〕經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結果送CPU224進行各種數(shù)據(jù)處理算法。經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)在各個PID控制回路進行PID運算，PID運算后產(chǎn)生的結果即控制輸出數(shù)值，將該數(shù)值轉(zhuǎn)換成標準控制信號，EM235輸出到控制機構，實施自動控制。與此同時，在進行數(shù)據(jù)處理的時候，當被監(jiān)測的物理量超過其限定的范圍時，會通過CPU224自身的數(shù)字量輸出口產(chǎn)生報警信息?？刂戚斎胫饕ㄟ^控制開關來完成整個PLC系統(tǒng)的啟動，停止等功能。表2-8鍋爐給水I/O配置Table2-8Boilerconfiguration序號控制內(nèi)容數(shù)量I/O地址備注1234567啟動開關鍋爐水位檢測水位顯示水位上限報警水位下限報警鍋爐給水反干燒報警1311111I0.1AIW0AOQ0.0Q0.1Q0.5Q0.4控制PLC壓力傳感器PC報警器和指示燈報警器和指示燈電磁閥指示燈表2-9鍋爐溫度I/O配置Table2-9Boilertemperaturedistribution序號控制內(nèi)容數(shù)量I/O地址備注123456溫度檢測溫度顯示溫度上限報警溫度下限報警反干燒控制開關報警器212111AIW2AOQ0.2Q0.3I0.7Q0.7溫度傳感器PC報警器和指示燈報警器和指示燈輔助觸點-圖2-10小型鍋爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件接線圖Figure2-10SmallboilertemperaturecontrolsystemhardwarehookupCPU224技術指標1)含有4K的用戶程序存儲器；2)2560字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲器；3)帶有14個數(shù)字輸入點和10個數(shù)字輸出點；4)標準24VDC供電；5)最大允許擴展7個外圍模塊；6)1個RS－485串行通信口；3.3.2EM2351)四路模擬量輸入與一路模擬量輸出；2)標準24VDC供電；3)有多種可供選擇的輸入類型，可以通過DIP開關選擇；4)輸出信號有－10V～+10V和0～20mA；5)12位分辨率的A/D,D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換速度100μs〔電壓輸出〕，2ms(電流輸出)；2.3.3在系統(tǒng)開始工作前，應該對模擬量輸入模塊進行輸入校準，以確保采樣值的正確性，具體校準過程如下：1)切斷模塊的電源，選擇要輸入信號的范圍；2)接CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘；3)用信號源將一個零值信號加到輸入端；4)讀取適當輸入通道在CPU中的測量值；5)調(diào)節(jié)OFFET〔偏置〕電位計，直到讀數(shù)為零；6)將一個滿刻度信號加到一個輸入端；7)調(diào)節(jié)GAIN〔增益〕電位計，直到讀數(shù)為32000；2.3.4S7－200S7－200CPU支持多種通信協(xié)議，主要有以下四種：1)點到點〔Point-to-Point〕接口，即PPI方式；2)多點〔Multi-Point〕接口，即MPI方式；3)過程現(xiàn)場總線PROFIBUS，即PROFIBUS-DP方式；2.3.5當被監(jiān)測變量的瞬時值超過該變量所允許的上限或下限時，系統(tǒng)應產(chǎn)生報警信號，操作人員根據(jù)報警信號的信息，查找出發(fā)生報警的原因，及時排除故障。報警控制信號的輸出采用CPU224本身自帶的數(shù)字量輸出端口Q0.0～Q1.1。該輸出端口接繼電器，當報警條件滿足時，該端口輸出信號驅(qū)動繼電器工作，繼電器接通工作，控制報警喇叭產(chǎn)生報警聲音。2.4PLC系統(tǒng)的軟件設計根據(jù)設計的需要，對鍋爐溫度檢測、水位檢測、是否超出規(guī)定的上限或下限，在反干燒時進行急停。只有這樣才能到達工程的需要，下面是軟件所需要的流程圖。圖2-11算法流程圖Figure2-11Algorithmflowchart3小型鍋爐溫度控制系統(tǒng)設計3.1溫度控制系統(tǒng)主電路設計鍋爐內(nèi)膽溫度控制原理系統(tǒng)控制過程為：在鍋爐內(nèi)膽溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，用Pt100鉑電阻檢測爐溫，溫度變送器將Pt100輸出的微弱電壓信號轉(zhuǎn)換為標準量程的電壓信號，然后送給PLC的模擬量輸入模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到與溫度成比例的數(shù)字量，CPU將它與溫度給定值比較，并按PID控制算法對誤差值進行運算，將運算結果(數(shù)字量)送給PLC的模擬量輸出模塊，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?，用來控制三相可控硅移相調(diào)壓裝置的導通角大小，通過它控制電加熱管兩端的電壓，實現(xiàn)對溫度的閉環(huán)控制。圖3-1鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)方框圖Figure3-1Bottleboilertemperaturecontrolsystemblockdiagram鍋爐加熱裝置電路設計加熱爐溫度控制系統(tǒng)由PLC主控系統(tǒng)、移相觸發(fā)模塊整、加熱管、傳感器等5個局部組成。經(jīng)過溫度變送器轉(zhuǎn)換為0～5V的電壓信號，經(jīng)計算機采集后與設定溫度進行比較，根據(jù)偏差信號計算出相應控制量并輸出，經(jīng)過控制可控硅的導通角來控制三相加熱管中電壓，進而控制對象溫度，使對象的實際溫度向著給定溫度變化并最終到達給定溫度。溫度控制系統(tǒng)的被控對象是三相電熱管，被控參數(shù)為爐內(nèi)溫度，用鉑熱電阻檢測爐內(nèi)實際溫度。模糊控制器根據(jù)設定溫度與實際溫度的溫差及溫度的變化率，利用模糊控制算法求出控制輸出量。該輸出量輸送到可控硅調(diào)壓器的輸入端，使可控硅的導通角改變。導通角越大，輸送到加熱管兩端的交流電壓就會愈高，加熱管的輸入功率也就增大，爐溫上升；反之，導通角減小，加熱管輸入功率減?。粻t溫偏差為零時，可控硅保持一定的導通角，加熱管輸入一定的功率，使爐溫穩(wěn)定在給定值。它的工作原理如下[8]。圖3-2溫度控制框圖Figure3-2Temperaturecontrolblockdiagram1)可控硅選型現(xiàn)在對可控硅進行選型，本設計將選用固體繼電器三相移相觸發(fā)器模塊〔以下簡稱SSR-3JK〕內(nèi)部集三相相位檢測、移相電路、控制電路和于一體，在由三相同步變壓器模塊〔型號為TB-3〕的支持下，不需外部任何電路或工作電源，便于工作可以用0-5VDC信號自動控制或電位器手動控制，產(chǎn)生三路可改變導通角度的脈沖信號再去分別控制三路單相隨機型固體繼電器，即能實現(xiàn)三相負載電壓從0V到電網(wǎng)全電壓的無級可調(diào)。表3-3性能參數(shù)表Table3-3Performanceparameterstable產(chǎn)品類型輸入范圍輸入阻抗有效輸入范圍移相角度范圍E系列F系列G系列H系列0～5V0～10V4～20mA1～5V>30K>30K>30>30K0.75～4.75V1.5～9.5V5～19mA1.25～4.75V1500～001500～001500～001500～002〕固體繼電器的工作原理固體繼電器〔SolidStateRelaySSR)是利用現(xiàn)代微電子技術與電力電子技術相結合而開展起來的一種新型無觸點電子開關器件。它可以實現(xiàn)用微弱的控制信號(幾毫安到幾十毫安)，控制0.1A直流至幾百A電流負載，進行無觸點接通或分斷。固體繼電器是一種四端器件，兩個輸入端，兩個輸出端。輸入端接控制信號，輸出端與負載、電源串聯(lián)，圖3-4固體繼電器原理圖Figure3-4Diagram圖3-5固體繼電器等效電路Figure3-5EquivalentcircuitSolidStateRelay這里僅以應用較多的交流過零型固體繼電器為例，介紹其工作原理。該電路采用了過零觸發(fā)技術，具有電壓過零時開啟，負載電流過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形，因此電路的射頻干擾很小。圖3-6過零型工作波形圖Figure3-6Zero-workwaveformmap該電路由信號輸人電路、零電壓檢測控制電路、工作指示電路、雙向晶閘管控制電路和吸收電路幾局部組成。采用了光電耦合器GD作為輸入電路和輸出電路之間的隔離元件，VD是防止Vin正負接反燒壞GD。電路工作過程：當無輸入信號時，GD中的光敏三極管裁止，VT1是交流電壓零點檢測器，通過R3獲得基極電流而飽和導通，將VTH的門極箱在低電位而處于關斷狀態(tài)。當有輸人信號時，光敏三極管導通，此時VTH的狀態(tài)由VT1決定，如此電源電壓大于過零電壓時，分壓器R3、R2的分壓點P電壓大于VBE1，VT1飽和導通，SCR門極因箝位在低電位而截止，TR的門極因沒有觸發(fā)脈沖而處于關斷狀態(tài)。只有當電源電壓小于過零電壓，P點電壓小于VBE1時G1截止，SCR門極獲得觸發(fā)信號而導通。在TR的門極獲得觸發(fā)脈沖，TR就導通．從而接通負載電源。當輸入信號關斷后GD中的光敏三極管截止，G1飽和導通使SCR門極箝位在低電位而關斷，但是此時TR仍保持導通狀態(tài)，負載上仍有電流流過，直到負載電流隨VAC減小到小于雙向晶閘管TR的維持電流后才會自行關斷，切斷負載電源。圖3-7SSR-3JK溫度控制電路圖Figure3-7SSR-3JKtemperaturecontrolcircuit3.1.3盤管出水口溫度滯后控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有不少被控對象除了具有容積遲延外，往往不同程度地存在著純滯后，其特點是當控制作用產(chǎn)生后，在時延τ范圍內(nèi)，被控參數(shù)完全沒有響應。因此，這樣的過程必然會產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時間，所以，具有純遲延的過程是較難控制的過程，其難控程度隨著純遲延τ占整個過程動態(tài)的份額的增加而增加，而路徑的長度和物流的速度是構成純滯后τ的因素。解決純滯后問題的方法非常多，最簡單的是利用常規(guī)調(diào)節(jié)器適應性強、調(diào)整方便的特點，經(jīng)過仔細個別的調(diào)整，在控制要求不太苛刻的情況下，滿足生產(chǎn)過程的要求。圖3-8盤管出口溫度滯后控制系統(tǒng)(a)結構圖(b)方框圖Figure3-8Coiloutlettemperaturecontrolsystemlagsbehind(a)Chart(b)Blockdiagram被控制量為盤管出水口水溫T，而控制量是鍋爐內(nèi)膽的水溫，將盤管出口鉑電阻檢測到的溫度信號作為反響信號，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓，以控制三相電加熱管的加熱強度，設由鍋爐內(nèi)膽到盤管出水口的管道長度為L米，熱水的流速為v米/秒，那么內(nèi)膽的熱水要經(jīng)過τd秒后才能到達被控點，其中τd=L/v。如果忽略熱水在盤管內(nèi)流動時的熱損耗，那么可近似地把盤管視為一階帶純滯后環(huán)節(jié)，它的傳遞函數(shù)為G1〔s〕=KAg1(s)e-τds(3-1)式中g1〔s〕為除去純滯后和靜態(tài)增益后的管道動態(tài)特性的數(shù)學描述。由前面特性測試可知，鍋爐內(nèi)膽的傳遞函數(shù)為G2〔s〕=K2g2〔s〕e-τ2s(由式〔3-1〕、〔3-2〕可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G0〔s〕=G1〔s〕G2〔s〕=Kg〔s〕e-τs(3-3)式中K＝K1×K2，g〔s〕＝g1〔s〕g2〔s〕，τ＝τd+τ2本系統(tǒng)中的滯后包括了內(nèi)膽容量的滯后和盤管傳輸?shù)臏?，且前者的滯后時間一般要遠大于后者。為了獲得滿意的控制效果，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應選擇PID控制，并且PID調(diào)節(jié)器的比例度δ和積分時間常數(shù)TI應設的比較大。如圖為盤管出口水溫階躍響應曲線。圖3-9盤管出口水溫階躍響應曲線Figure3-9Coiloutletwatertemperaturestep-responsecurve3.1.4鍋爐熱水鍋爐的致命平安問題是爐內(nèi)超溫汽化,爐內(nèi)溫度急劇升高,最后導致鍋爐爆炸。尤其是循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障或鍋爐房突然停電,鍋爐內(nèi)部介質(zhì)處于停滯狀態(tài)時,爆炸事故最易發(fā)生。為平安起見,我們把鍋爐正常運行壓力的飽和溫度以下40℃定為超溫警報點,水溫到達這一溫度時,1)鍋爐水溫到達警報點時報警,并自動調(diào)整鍋爐運行負荷。2)鍋爐水溫超過警報溫度5℃時,自動斷電3.1.5鍋爐防干燒裝置由于鍋爐給水系統(tǒng)故障或工作人員的疏忽，使鍋爐不能及時給水，從而產(chǎn)生干燒，如果這樣鍋爐將產(chǎn)生大量蒸汽，到達極限有可能發(fā)生爆炸事故。所以我們要設計干燒報警裝置。當水位低于鍋爐正常工作的水位時，通過傳感器檢測，得到信號，經(jīng)處理送到上位機，由上位機做出指令給下位機，由下位機PLC控制及時切斷電源，保護設備和人員的平安。3.2鍋爐的水位監(jiān)控鍋爐的水位計是一個重要的平安附件。通過監(jiān)視鍋爐的水位,保證其在正常水位下運行小型工業(yè)鍋爐最常見、最危險的事故就是減水事故。通常對小型鍋爐的管理方法就是人工監(jiān)視,人工啟動電磁閥進行補水,這種方法容易觀察失誤，錯把缺水當成滿水,造成減水事故。要正確控制鍋爐的水位需做到：1)確定鍋爐運行的正常水位及上、下限水位,水位到達上、下限水位時,電磁閥自動停止或啟動。2)假設電磁閥發(fā)生故障,水位繼續(xù)上升或下降到警報水位,警報報警,提醒司爐工人采取應急措施。假設出現(xiàn)了干燒現(xiàn)象，鍋爐將自動切斷所有電源，來保證鍋爐的平安。鍋爐水位控制系統(tǒng)由鍋爐，電磁閥門VD1、液位變送器等組成。整個系統(tǒng)有兩個可操作的變量(進水/出水電磁閥的通斷)。可選擇一個變量作為操作變量，另外一個可以選擇作為擾動量。通常選擇進水電動閥門開度作為操作變量比較合理，出水電動閥門開度模擬用戶用水量的變化，出水電磁閥通斷模擬用水量的沖擊負荷。操作人員通過上位機確定操作變量、主要擾動量和控制器算法。系統(tǒng)被調(diào)參數(shù)是鍋爐的水位，調(diào)節(jié)參數(shù)是流入鍋爐的水流量，鍋爐的當前水位記為L,液位變送器檢測得到的4-20mA電流反響信號，由PLC的模擬量輸入模塊定時采樣，得到的反響信號再與上位機傳遞過來的給定值L，PLC根據(jù)偏差信號和偏差信號的變化率，執(zhí)行相應的控制算法程序，計算出控制量u，并以4-20mA的電流控制信號。來控制主電路，翻開電磁閥門。圖3-10水位控制系統(tǒng)實驗原理框圖Figure3-10Waterlevelcontrolsystemofexperimentalprinciplediagram4系統(tǒng)控制算法設計4.1模糊控制器所謂的模糊控制，既不是指被控對象是模糊的，也不是指控制器是不確定的，它是指在表示知識、概念上的模糊性。雖然模糊控制算法是通過模糊語言描述的，但它所完成的卻是一項完全確定的工作，它不僅能成功地實現(xiàn)控制，而且還能模仿人的思維方法，對一些無法構造數(shù)學模型的被控過程進行有效控制。模糊控制理論是控制領域中非常有開展前途的一個分支，這是由于模糊控制具有許多傳統(tǒng)控制無法與之比較的優(yōu)點，其中主要有[8]：1〕使用語言方法，可不需要掌握過程的精確數(shù)學模型。因為對復雜的生產(chǎn)過程很難獲取過程的精確數(shù)學模型，而語言方法卻是一種很方便的近似。2〕對于具有一定操作經(jīng)驗、而非控制專業(yè)的工作者，模糊控制方法易于掌握。3〕操作人員易于通過人的自然語言進行人機界面聯(lián)系，這些模糊條件語句很容易參加到過程的控制環(huán)節(jié)上。采用模糊控制，過程的動態(tài)響應品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)PID控制，并對于過程參數(shù)的變化具有較強的適應性。要設計一個模糊控制器以實現(xiàn)語言控制，必須解決以下稱為模糊控制器結構的3個方面問題：1〕精確量的模糊化，把語言變量的語言值化為適當論域上的模糊子集。2〕模糊控制算法的設計，通過一組模糊條件語句構成模糊控制規(guī)那么，并計算模糊控制規(guī)那么決定的模糊關系。3〕輸出信息的模糊判決，并完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化。4.2精確量的模糊化模糊控制器的語言變量模糊控制器的語言變量是指其輸入變量和輸出變量，它們是以自然語言形式而不是以數(shù)值形式給出的變量，因此有“模糊〞之稱。目前，模糊控制器的輸入語言變量多取系統(tǒng)誤差e及其變化率ec。這種結構反映模糊控制器具有非線性PD控制規(guī)律，從而有利于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可減少相應過程的超調(diào)量以及削弱其震蕩現(xiàn)象。模糊語言變量值的選取一般來講，每個語言變量適宜選2～10個值。根據(jù)人們的習慣，常把相比的同類事物分為“大〞、“中〞、“小〞或“高〞、“中〞、“低〞3個等級，另外加上一個“超大〞等級，考慮到變量的正、負性，我們選擇“超正大〞〔SPB〕、“正大〞〔PB〕、“正中〞〔PM〕、“正小〞〔PS〕、“零〞〔0〕、“負小〞〔NS〕、“負中〞〔NM〕、“負大〞〔NB〕、“超負大〞〔SNB〕這9個語言變量來描述[8]。量化因子與比例因子在控制系統(tǒng)中，誤差e及其變化率ec的實際變化范圍，稱為誤差及其變化率語言變量的根本論域，分別記為[-e，e]及[-ec，ec]。設誤差的根本論域為[-e，e]以及誤差所取的模糊集合的論域為X={-n，-n+1，…，0，…，n-1，n}，其中e表征誤差大小的精確量，n是在0～e范圍內(nèi)連續(xù)變化的誤差離散化〔或量化〕分成的檔數(shù)，它構成論域X的元素，一般常取n=4，5，6或7。在實際的控制系統(tǒng)中，誤差的變化一般不是論域X中的元素，即e≠n。在這種情況下，需要通過所謂量化因子進行論域變換。其中量化因子ke的定義是[8]：enke=〔6-4〕一旦量化因子ke選定，實測誤差ei一定屬于以下三種情況之一：1)l≤ke.ei≤l+1，l≤n；2)ke.ei<-n；3)ke.ei>n；對于第2、3種情況，分別將實測誤差ei量化為-n和n。于是，系統(tǒng)的任何誤差ei總可以量化為論域X上的某個元素。從給出的量化因子定義可見，一旦給定論域X，即選定根本論域[-e,e]的量化等級數(shù)n后，量化因子的取值大小可使根本論域[-e，e]發(fā)生不同程度的縮小和放大。同理，對于誤差變化率的根本論域[-ec,，ec]，假設選定量化檔數(shù)n，那么誤差變化率ec的量化因子定義為kec=(4-1)誤差變化率ec的量化因子kec具有與ke完全相同的特性。對于系統(tǒng)控制量的變化u,基于量化因子的概念,我們定義：ku=〔4-2〕為系統(tǒng)控制量的比例因子，其中，[-u，u]為控制量變化的根本論域；n為根本論域的量化檔數(shù)。由此可見，比例因子ku和量化檔數(shù)n之積便是實際加到被控過程上去的控制量的變化u比例因子ku假設取得過大，那么會造成被控過程阻尼程度的下降；假設取得過小，那么將導致被控對象的相應特性差。設溫度的誤差為e，溫度誤差的變化為ec，熱水流量的變化為u，選取e及ec的語言變量的論域均為{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，選取U的語言變量論域為{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}。模糊論域上模糊集合隸屬函數(shù)一個語言變量是由它的一系列語言值的集合來描述的，每一個語言值又是一個模糊量〔模糊集合〕，而模糊集合終歸是用隸屬函數(shù)描述的。這些語言值的模糊集合可以用圖形、表格及坐標等隸屬函數(shù)的表示方法進行描述。實驗研究結果說明，語言值模糊集合隸屬函數(shù)的形狀是三角形、梯形或正態(tài)分布，對控制效果的影響不是很大，但各個模糊集合其隸屬函數(shù)的幅寬大小〔也就是每個模糊集合對整個論域覆蓋范圍的大小〕對性能的影響較大。窄形隸屬函數(shù)，反映模糊集合具有高分辨率特性，誤差控制的靈敏度高；寬形隸屬函數(shù)，反映模糊集合具有低分辨率特性，誤差控制特性比較平緩。因此，一般在系統(tǒng)誤差較大的范圍內(nèi)，采用具有低分辨率隸屬函數(shù)的模糊集合，而在系統(tǒng)誤差較小，或接近零時，易采用具用高分辨率的模糊集合。4.3建立模糊控制器的控制規(guī)那么模糊控制器的控制規(guī)那么是基于手動控制策略，而手動控制策略又是人們通過學習、實驗以及長期經(jīng)驗積累而逐漸形成的，存儲在操作者頭腦中的一種技術知識集合。手動控制作用同自動控制系統(tǒng)中的控制器的作用是根本相同的，所不同的是手動控制決策是基于操作系統(tǒng)經(jīng)驗和技術知識，而控制器的控制決策是基于某種控制算法的數(shù)值運算。利用模糊集合理論和語言變量的概念，可以把利用語言歸納的手動控制策略上升為數(shù)值運算，于是可以利用計算機完成這個任務以代替手動控制，從而實現(xiàn)模糊自動控制。利用語言歸納手動控制策略的過程，實際上就是建立模糊控制器的控制規(guī)那么的過程，手動控制策略一般都可以用條件語句加以描述。IfE=SPBandEC=SPBorPBthenU=SNBIfE=SPBandEC=PMorPSthenU=NBIfE=SPBandEC=0orNSthenU=NMIfE=SPBandEC=NMthenU=NSIfE=SPBandEC=NBorSNBthenU=0…IfE=SNBandEC=SNBorNBthenU=SNB現(xiàn)將操作者在操作過程中遇到的各種可能出現(xiàn)的情況和相應控制策略繪制成表，如表4-1所示。表4-1控制查詢表Table4-1ThetableofthecontroldemandE-4-3-2-101234-4-3-2-10123454332210043322110-13322110-1-2322110-1-2-3221100-2-3-42110-1-1-3-4-4100-1-2-2-4-5-500-1-1-2-3-4-5-60-1-1-2-3-4-5-6-64.4模糊控制器的優(yōu)化嵌套式多級模糊控制經(jīng)典的在線模糊算法實際上就是一個查表輸出的過程。經(jīng)典的模糊控制器的穩(wěn)態(tài)性能遠不如普通的PID或PI控制器，其原因是其輸入量被模糊量化取整而引起的控制器調(diào)節(jié)死區(qū)，只有當e和ec分別恰好在分段點處時，從控制查詢表中查到的才能準確反映模糊控制規(guī)那么，在其他情況下只能近似反映模糊控制規(guī)那么，因此很不準確[9]。調(diào)節(jié)死區(qū)的大小與論域的量化檔數(shù)有直接關系，增加論域的量化檔數(shù)，雖然可以使控制規(guī)那么比較細致，減小控制死區(qū)，但相應地也使控制規(guī)那么變得復雜。為了進一步提高控制質(zhì)量，我們采用多級模糊控制器[9]。多級模糊控制器是將偏差e和偏差變化率ec的變動范圍分為嵌套的多個層次。當系統(tǒng)軌跡進入某一層時，修改量化因子ke和kec。而實際中，系統(tǒng)應根據(jù)各階段的要求不同到達不同的控制效果，在上升階段重點要求快速性，而在穩(wěn)態(tài)時又要求精度和調(diào)整時間高一些。這樣在偏差的不同范圍采用不同參數(shù)的模糊控制，減小了穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。多級模糊控制器流程圖見圖4-2。在實際運行中，當偏差很大時，輸出u全功率輸出。當?shù)竭_第一個接近設定值時，取一定的量化因子和比例因子，這時量化因子很小，而比例因子很大。當?shù)竭_下一級的時候，也就是誤差范圍縮小，這時放大量化因子，縮小比例因子，如此嵌套多級，直至到達最小一級。在改變因子的時候，不必要根據(jù)誤差范圍成比例縮小，可以在最小一級里量化因子取的更大，而比例因子取的更小，到達細化的作用。這樣嵌套的效果相當于在整個誤差范圍內(nèi)選取最大的量化因子和最小的比例因子。經(jīng)過這樣嵌套后的模糊控制器的比例因子可以選取到硬件的最小單位，其控制精度可以超過PID控制。參數(shù)自整定模糊控制考慮典型的單變量二維模糊控制器，根據(jù)模糊控制器代數(shù)模型的分析，有[7]：u=ku(4-3)式中f——非線性函數(shù)。圖4-2多級模糊控制器流程圖Figure4-2TheflowchartofthemultilevelfuzzycontrollerFLC的控制作用u與比例因子ku和量化因子ke和kec有著密切的關系，它們的變化會導致FLC控制作用的變化，最終引起控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的變化。在鍋爐運行中或不同的鍋爐系統(tǒng)中，由于某些室外溫度、爐水質(zhì)量、循環(huán)水質(zhì)量等因素經(jīng)常變化，使得量化因子ke和kec要經(jīng)常改變才能適應鍋爐的運行。在常規(guī)模糊控制時，量化因子和比例因子的過大或過小，會產(chǎn)生快速性和穩(wěn)態(tài)精度及穩(wěn)定時間之間的矛盾，很難協(xié)調(diào)三者關系。因此，采用參數(shù)自整定模糊控制在線修改比例因子ku、量化因子ke和kec，以滿足不同系統(tǒng)或不同參數(shù)的鍋爐正常運行?？梢愿鶕?jù)控制系統(tǒng)的性能來在線整定比例因子ku、量化因子ke和kec，使它們處在適宜的數(shù)值，從而使系統(tǒng)的性能到達令人滿意的水平。這就是參數(shù)自整定模糊控制器。這種控制方法與常規(guī)的固定比例因子和量化因子的控制方法相比，對環(huán)境變化有較強的適應能力，在隨機環(huán)境中能對控制器進行自動校正，能在控對象特性變化或存在要懂得情況下，控制系統(tǒng)保持較好的性能。參數(shù)自整定模糊控制系統(tǒng)的框圖如圖4-2所示[10]。由圖4-3可見，參數(shù)自整定模糊控制系統(tǒng)比常規(guī)的FLC增加了兩個功能模塊：一個是系統(tǒng)性能測量模塊，它由系統(tǒng)的偏差e和偏差變化率ec等計算出表征系統(tǒng)性能指標的數(shù)據(jù)；第二個是比例、量化因子調(diào)整功能模塊，用一套調(diào)整算法在線調(diào)整因子。圖4-3參數(shù)自整定模糊控制系統(tǒng)的框圖Figure4-3Parametersself-tuningfuzzycontrolsystemblockdiagram對于一個經(jīng)典的單變量二維FLC，量化因子ke和kec分別相當于模糊控制的比例作用和微分作用的系數(shù)，比例因子ku相當于總的放大倍數(shù)。比例因子和量化因子與系統(tǒng)性能的關系如下：1〕ke越大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)惰性越小，上升速率越快；ke過大，系統(tǒng)上升速率過大，產(chǎn)生的超調(diào)大；ke過小，系統(tǒng)調(diào)節(jié)惰性變大，降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。2〕kce越大，對系統(tǒng)狀態(tài)變化的抑制能力增大，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；kec過大，系統(tǒng)輸出上升速率過小，系統(tǒng)過渡時間變長；kec過小，系統(tǒng)輸出上升速率增大，可能導致系統(tǒng)輸出產(chǎn)生過大的超調(diào)和振蕩。3〕ku增大，相當于系統(tǒng)的放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)影響速度加快；ku過大，會導致系統(tǒng)輸出上升速率過大，可能導致系統(tǒng)輸出產(chǎn)生過大的超調(diào)和振蕩；ku過小，系統(tǒng)的前向增益很小，系統(tǒng)輸出上升速率過小，快速型差，穩(wěn)態(tài)精度差。因此，要保證系統(tǒng)的控制死區(qū)小，或者說要保證一定的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，ke應該足夠大。根據(jù)實際對象允許的最大穩(wěn)態(tài)誤差，按一定比例先取定ke，然后根據(jù)比例因子和系統(tǒng)性能的關系，可以建立如下比例因子整定規(guī)那么：a當系統(tǒng)發(fā)散時，根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)散程度以較大的幅度減小ku。b當系統(tǒng)振蕩時，根據(jù)系統(tǒng)的振蕩程度以適當程度減小ku。c系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差時，根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的程度以適當幅度增大ku，同時以較小的幅度增大kec。d當系統(tǒng)過渡過程較長時，根據(jù)過渡過程的時間以較小的幅度減小kec。e當超調(diào)過大時，根據(jù)超調(diào)的大小以適當?shù)姆仍黾觡ec。在調(diào)整ku和kec時，不直接調(diào)整它們的數(shù)值，而是為它們設定兩個調(diào)整系數(shù)，初始值為1。圖4-4模糊PID仿真框圖Figure4-4FuzzyPIDsimulationdiagram利用模糊PID進行仿真得出波形如圖4-5圖4-5模糊PID仿真波形Figure4-5FuzzyPIDsimulationwaveforms5上位機監(jiān)控系統(tǒng)設計根據(jù)系統(tǒng)組成結構與控制要求，從下位機〔PLC〕來完成數(shù)據(jù)的采集、處理和控制信號的輸出。主機與從機通過通信電纜進行通訊。在主機〔工業(yè)控制計算機〕中來完成對從機采集數(shù)據(jù)的實時顯示、監(jiān)測變量的曲線趨勢顯示、報警信息顯示、對下位機寫入初始化數(shù)據(jù)等功能。為了實現(xiàn)上述控制目的，在主機中采用MCGS組態(tài)軟件進行監(jiān)控軟件的開發(fā)[11]。5.1組態(tài)軟件介紹MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft〔各種32位Windows平臺上〕運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，在自動化領域有著廣泛的應用。MCGS組態(tài)軟件功能強大，操作簡單，同時使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復雜的計算機軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)[12]。MCGS系統(tǒng)組成MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個局部。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構成用戶應用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運行環(huán)境和組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運行在監(jiān)控計算機上。組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運行環(huán)境的過渡，它們之間的關系如以下圖5-1所示。圖5-1MCGS運行環(huán)境Figure5-1MCGSoperatingenvironment由MCGS生成的用戶應用系統(tǒng)，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個局部構成，如圖5-2所示。圖5-2MCGS用戶應用系統(tǒng)框圖Figure5-2MCGSuserapplicationsystemblockdiagram圖5-2窗口是屏幕中的一塊空間，是一個“容器〞，直接提供應用戶使用。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構件，創(chuàng)立圖形對象并調(diào)整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。在MCGS的單機版中，每個應用系統(tǒng)只能有一個主控窗口和一個設備窗口，但可以有多個用戶窗口和多個運行策略，實時數(shù)據(jù)庫中也可以有多個數(shù)據(jù)對象。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構件，同時可以對實時數(shù)據(jù)進行可視化處理[13]。MCGS的數(shù)據(jù)處理過程在MCGS中，用數(shù)據(jù)對象來描述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的值變量，把數(shù)據(jù)庫技術管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS系統(tǒng)的核心，是應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心。系統(tǒng)各個局部均以實時數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各個局部協(xié)調(diào)動作。設備窗口通過設備構件驅(qū)動外部設備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，運行策略通過策略構件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。如圖5-3所示：圖5-3數(shù)據(jù)處理框圖Figure5-3DataProcessingdiagram在鍋爐自動控制過程中，由于大量使用各種類型的監(jiān)控與采集設備，因此，通常會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這就要求構成監(jiān)控系統(tǒng)核心的組態(tài)軟件具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，從而有效、合理地將這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)加以處理，一方面，為現(xiàn)場操作員提供實時、可靠的圖像、曲線等，以反映現(xiàn)場運行的狀況并方便其進行相應的控制操作；同時，也需要為企業(yè)的管理人員提供各種類型的數(shù)據(jù)報表，為企業(yè)管理提供切實可靠的第一手資料。針對以上情況，MCGS組態(tài)軟件提供了功能強大，使用方便的數(shù)據(jù)處理功能。按照數(shù)據(jù)處理的時間先后順序，MCGS組態(tài)軟件將數(shù)據(jù)處理過程分為三個階段，即數(shù)據(jù)前處理、實時數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)后處理，以滿足各種類型的需要，如圖5-4所示。數(shù)據(jù)前處理是指數(shù)據(jù)由硬件設備采集到計算機中，但還沒有被送入實時數(shù)據(jù)庫之前的數(shù)據(jù)處理。在該階段，數(shù)據(jù)處理集中表達為各種類型的設備采集通道處理。實時數(shù)據(jù)處理是在MCGS組態(tài)軟件中對實時數(shù)據(jù)庫中變量的值進行的操作。主要是在運行策略中完成。數(shù)據(jù)處理那么是對歷史存盤數(shù)據(jù)進行處理。MCGS組態(tài)軟件的存盤數(shù)據(jù)庫是原始數(shù)據(jù)的集合，數(shù)據(jù)后處理就是對這些原始數(shù)據(jù)進行修改、刪除、添加、查詢等操作，以便從中提煉出對用戶有用的數(shù)據(jù)和信息。然后，利用MCGS組態(tài)軟件提供的曲線、報表等機制將數(shù)據(jù)形象的顯示出來[14]。圖5-4組態(tài)軟件的工作原理Figure5-4Configurationsoftwareworkprinciple5.2監(jiān)控軟件組成與功能實現(xiàn)在系統(tǒng)運行過程中，監(jiān)控軟件通過友好的人機界面提供被檢測變量的實時數(shù)據(jù)顯示，對給水流量與蒸汽流量的日累計量進行計算。當滿足報警條件時，在動態(tài)顯示畫面中，報警燈閃爍，提示操作人員有報警產(chǎn)生，操作人員可通過報警信息瀏覽查出產(chǎn)生報警的原因，制定出相應的策略。根據(jù)監(jiān)控軟件提供的實時數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線，可以使操作人員清晰的看出被檢測變量的實時數(shù)據(jù)的動態(tài)曲線和歷史數(shù)據(jù)的開展趨勢曲線，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的開展趨勢曲線，可以了解各個組成局部的控制執(zhí)行情況及控制效果，操作人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)的開展趨勢與鍋爐過程控制的工藝要求，不斷完善控制算法與策略。監(jiān)控軟件使主機與從機有機的結合在一起，在主機中可以通過監(jiān)控軟件的參數(shù)初始化窗口，對從機的PID參數(shù)、量程范圍等進行