背景與現狀

隨著(zhù)各行各業(yè)智能化普及深度和廣度越來(lái)越大，幾乎所有的產(chǎn)品都離不開(kāi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)是企業(yè)技術(shù)更新的保證,能夠滿(mǎn)足客戶(hù)的不斷變化的需求,從而提升企業(yè)的綜合實(shí)力,同時(shí)也能提供新的發(fā)展機會(huì )，而越來(lái)越多的企業(yè)面臨幾個(gè)問(wèn)題：

開(kāi)發(fā)周期長(cháng)；

開(kāi)發(fā)產(chǎn)品不穩定；

開(kāi)發(fā)產(chǎn)品迭代研發(fā)費時(shí)費力；

開(kāi)發(fā)人員技能要求高，難以匹配；

開(kāi)發(fā)成果保密環(huán)節多，開(kāi)發(fā)成果保密性差；

盡管市場(chǎng)上已經(jīng)涌現出一些定向應用場(chǎng)景的簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)系統，和一些簡(jiǎn)單邏輯編程語(yǔ)言，但仍然需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員來(lái)做，人才培養周期普遍在1-2年，大型項目的開(kāi)發(fā)需要經(jīng)驗更豐富的技術(shù)人才，人才技術(shù)門(mén)檻高意味著(zhù)企業(yè)要花更大的成本，企業(yè)要花費更昂貴的費用來(lái)支撐。此外，有些設備的開(kāi)發(fā)對硬件資源要求更高，例如邏輯算法對數據的采樣密度要求比較高，有些對控制輸出的速度要求高，有些控制算法需要與其他設備數據同步聯(lián)動(dòng)等，這些都是現有的簡(jiǎn)單編程平臺和算法難以實(shí)現的。

更快、更省、更穩定、更安全地完成開(kāi)發(fā)項目已經(jīng)成了企業(yè)迫切需要的服務(wù)。

產(chǎn)品概述

基于邊緣計算的小鈺U品無(wú)代碼編程開(kāi)發(fā)平臺是保定鈺鑫電氣科技有限公司總結了十余年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，對工業(yè)控制領(lǐng)域控制管理過(guò)程進(jìn)行抽象建模，對算法和邏輯解耦，歷經(jīng)3年潛心設計研發(fā)推出的一款無(wú)需代碼即可完成開(kāi)發(fā)的可編程算法及邏輯控制平臺，該平臺以可視化圖形自組邏輯為基礎，可以按照人的思想生成邏輯控制圖（狀態(tài)機圖）、管理邏輯控制狀態(tài)（狀態(tài)機）、配置相應的算法（內置豐富的算法），生成狀態(tài)機轉移圖，生成狀態(tài)機描述數據塊，最終下載到標準化執行終端中。

本平臺在數據采樣頻率方面和控制輸出速度方面有很出色的表現，基礎采樣頻率10kHz，高速采樣可到160kHz，數據采樣時(shí)間精度保持在1微秒，同時(shí)基礎終端可以接受IRIG-B碼對時(shí)信號，以滿(mǎn)足不同設備數據同步采樣，聯(lián)合分析，聯(lián)動(dòng)控制輸出的需求。

產(chǎn)品價(jià)值

本平臺可彌補現有的可編程邏輯控制設備在數據采集密度、計算數據時(shí)效性、控制輸出時(shí)間方面的缺陷，支持更多更復雜的算法。

本平臺適用于熟知業(yè)務(wù)邏輯的情形下迅速完成產(chǎn)品或平臺搭建。

本平臺（U1）基于繼電保護算法基礎，可直接用作繼電保護專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、實(shí)驗實(shí)訓設備或平臺的搭建。

本開(kāi)發(fā)平臺幫助企業(yè)縮短人才培養周期，人才培養周期由1年壓縮至1周，大型項目的開(kāi)發(fā)人員培養周期不超過(guò)1個(gè)月；

本開(kāi)發(fā)平臺幫助縮短開(kāi)發(fā)周期，將原有的1-2個(gè)月的開(kāi)發(fā)內容壓縮到幾天，極大地降低開(kāi)發(fā)試錯成本，縮短產(chǎn)品迭代決策時(shí)間，幫助企業(yè)更快地獲取新產(chǎn)品市場(chǎng)反饋信息，縮短產(chǎn)品迭代周期；

本平臺幫助企業(yè)節約用人成本，平臺對使用人員的要求門(mén)檻很低，無(wú)需深度學(xué)習編程語(yǔ)言，能夠熟練使用辦公軟件、對編程邏輯有簡(jiǎn)單的認知的人員都可快速培養成為開(kāi)發(fā)工程師；

本平臺提供豐富的算法組件可直接使用，降低因人員錯誤導致的開(kāi)發(fā)成果存在bug的概率，縮短開(kāi)發(fā)和測試周期；

本平臺能夠有效避免人才流動(dòng)對企業(yè)現有技術(shù)成果造成損失，更好地保護商業(yè)技術(shù)秘密。

本平臺能夠幫助企業(yè)更快地篩選技術(shù)人員，一般10天內即可評估技術(shù)人員的邏輯開(kāi)發(fā)能力，省時(shí)省力。

自由狀態(tài)機工作原理

自由狀態(tài)及把所有功能規劃為4個(gè)層次：采集-分析-決策-執行。

采集層包含了所有獲取數據的方法。

分析層構建了一系列算法，形成了一個(gè)算法庫，根據需要分析獲得各種導出數據。

決策層就是狀態(tài)機，根據各種輸入量和導出量，決定如何進(jìn)行控制。

執行層就是把控制量實(shí)際輸出到繼電器、PWM、或通訊數據輸出。

我們這里用到有限狀態(tài)機，是一種概念性機器，它能采取某種操作來(lái)響應一個(gè)外部事件。具體采取的操作不僅能取決于接收到的事件，還能取決于各個(gè)事件的相對發(fā)生順序。之所以能做到這一點(diǎn)，是因為機器能跟蹤一個(gè)內部狀態(tài)，它會(huì )在收到事件后進(jìn)行更新。為一個(gè)事件而響應的行動(dòng)不僅取決于事件本身，還取決于機器的內部狀態(tài)。另外，采取的行動(dòng)還會(huì )決定并更新機器的狀態(tài)。這樣一來(lái)，任何邏輯都可建模成一系列事件/狀態(tài)組合。

我們的狀態(tài)機就是通過(guò)配置各種要素，實(shí)現狀態(tài)轉移的切換圖。它分為幾個(gè)要素：狀態(tài)、轉移路徑、邏輯單元、輸出單元。

狀態(tài)機設計的是否合理，關(guān)鍵在于對狀態(tài)轉移圖的設計。

邏輯單元是轉移路徑的轉移條件，可以組合出比較復雜的邏輯。

輸出單元是在狀態(tài)轉移時(shí)，需要進(jìn)行的輸出動(dòng)作，可以是一個(gè)控制序列。

簡(jiǎn)單理解為：終端設備將采集到的高頻同步數據給狀態(tài)機，狀態(tài)機選用需要的數據和算法進(jìn)行處理（處理速度高效性在于狀態(tài)條件判斷掃描速率高達40萬(wàn)次/秒），并將狀態(tài)實(shí)時(shí)更新，實(shí)時(shí)狀態(tài)關(guān)聯(lián)的輸出動(dòng)作控制在ms級完成。

產(chǎn)品功能介紹

小鈺U品無(wú)代碼編程開(kāi)發(fā)平臺分為控制層平臺部分和執行層終端部分�？刂茖悠脚_為小鈺U品自由狀態(tài)機編程平臺，以服務(wù)器為載體，可嵌入在windows操作系統或Linux操作系統，基礎版本為3.0版（2021年），負責根據采樣數據，迅速計算、決策，實(shí)時(shí)（ms級）控制開(kāi)出或PWM輸出。執行層終端可選用小鈺U品自由狀態(tài)機控終端（內置高頻錄波采集算法），也可采用企業(yè)自主研發(fā)產(chǎn)品（提供免費開(kāi)發(fā)指導服務(wù)），負責根據各種導出量，控制量，進(jìn)行計算分析、綜合決策，（毫秒級）控制各種輸出量。

執行層終端（以小鈺U品標準采集卡為例）功能：

（1）采集模擬量（電壓、電流、其他可以轉換為電壓信號的物理量）

（2）采集開(kāi)關(guān)量（空節點(diǎn)）

（3）輸出模擬量

（4）輸出開(kāi)關(guān)量（繼電器）

（5）與簡(jiǎn)單傳感器通訊，采集其他物理量（溫度等）

（6）接收控制邏輯并執行（自由狀態(tài)機，ms級）

控制層平臺功能：

（1）接收采樣數據（10kHz）

（2）接收附加數據（每秒）

（3）錄波啟動(dòng)判斷

（4）生成故障錄波波形報告

（5）電能質(zhì)量數據采集（本功能需搭配服務(wù)器使用）

（6）四遙

（7）控制邏輯圖形化編程及控制輸出（自由狀態(tài)機，ms級）

產(chǎn)品內置邏輯通信資源組件清單

瞬時(shí)值突變量算法

均方根有效值算法

傅里葉實(shí)部虛部算法

傅里葉基波有效值算法

各次諧波有效值算法

各次諧波突變量算法

正序分量有效值算法

正序分量突變量算法

負序分量有效值算法

負序分量突變量算法

零序分量有效值算法

零序分量突變量算法

頻率算法

頻率變化率算法

頻率二次變化率算法

PID控制算法

越上限繼電器

越下限繼電器

一般反時(shí)限繼電器

非常反時(shí)限繼電器

極端反時(shí)限繼電器

平均值算法

各次諧波波有效值功角算法

間諧波算法

閃變算法

波形畸變算法

電壓跌落算法

阻抗算法

紋波系數算法

公式自定義算法

單相功率算法

三相線(xiàn)電壓功率算法

小時(shí)周期任務(wù)

日周期任務(wù)

星期周期任務(wù)

月周期任務(wù)

年周期任務(wù)

毫秒計時(shí)器任務(wù)

故障錄波模塊

MODBUS_Server（TCP）

MODBUS_Server（串口）

TCP采樣規約

產(chǎn)品序列：

U1---側重電力領(lǐng)域算法

U2---側重視覺(jué)領(lǐng)域算法

U3---側重跟蹤領(lǐng)域算法

U4---側重機器學(xué)習領(lǐng)域算法

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