CN111562914A - Ai智慧可视化控制语言集成系统 - Google Patents

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CN111562914A CN202010362192.6A CN202010362192A CN111562914A CN 111562914 A CN111562914 A CN 111562914A CN 202010362192 A CN202010362192 A CN 202010362192A CN 111562914 A CN111562914 A CN 111562914A
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Abstract

本发明提供了一种AI智慧可视化控制语言集成系统，所述系统包括控制器核心以及配套的语言组织软体，为相容各种控制器，针对不同的控制器上的处理器，设计对应的控制器核心定义，在控制器核心定义中，对应硬体处理器与控制器的特性，选取对应的编译器，编译器是对处理器的特性、处理器指令集、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、通讯控制单元，汇流排阵列单元作开发程序语言的转译，产生相容该处理器的机器码；且本发明的语言本体为许多具象图形化的单元符号，称之为细胞控制语言，每个细胞有自己所代表的程序功能，使得开发者无需了解如何撰写程序功能，只要将所需程序功能的细胞组合起来，解决开发难的问题。

Description

AI智慧可视化控制语言集成系统
技术领域
本发明涉及AI人工智能控制领域、AIoT智慧物联网领域、云数据管理平台、楼宇智能化控制领域、工业集成控制领域以及自动化控制领域，具体涉及一种基于人工智能智慧相容各种控制器的可视化快速开发语言系统。
背景技术
随着AI(人工智能)、云数据控制管理平台的发展迅速，导致控制系统不断的增长，尤其是AIoT(人工智能物联网)的普及，底层有单元控制、分散控制、边缘控制等，系统集成应用场合包含：智能家居、智能楼宇、智能停车场、智能小区、城市智能管廊等，其底层不外乎要有一个传感器，作资讯数据采集，基于控制目的的动作要求，要有一个作动器，为了使数据采集后不会造成信息孤岛，又要使控制要求及时反应，不免要有一个单元控制器，或带独立通讯的边缘计算控制器，将数据及控制状况连接传输到平台上，这平台不管是本地端或者云端。
开发这些边缘、单元控制器或采集器不免用到处理器，目前开发方式不外乎用C、C#、BASIC等高阶电脑语言，撰写控制程序，经过处理器硬件对应的编译器，编译后下载印证，当然使用低端语言如：组合语言(Assembly)效率更佳；但是过程复杂且需要对处理器硬件有相当认识，且使用越低阶语言开发，对开发者而言的技术门槛更高，不仅编程、除错都将造成开发时间冗长。
管理系统或管理平台，为了解决横向跨系统、跨平台的信息孤岛问题，需经由边缘、单元控制器或采集器来转换、获得数据信息，来达到管理目的；以往总要针对不同硬件或平台、技术等进行整合，然而由于底层数据来自不同硬件，各种硬件中数据的不透明，这样的软件规划与架构设计往往费时耗力，更成为软件开发复杂度、成本增加的祸首之一。
控制系统整合到本地或云端管理平台的过程，其路径必须由底层传感器将物理状况转变为电气讯号，经由采集器将电气讯号转变为数字资讯，这过程称为数据化，再经由管理平台判断控制目的后，下指令给控制器、控制作动器，如：阀门、机械手臂等，来达成控制目的，这过程转换与过程通讯传输，往往耗时又有失真的风险，目前控制器的开发语言无法达到类似人工智能(AI：artificial intelligence)的方式自动作出判断，往往需要定制化的条件来触发控制的作动，导致开发过程必须将可能的条件都予以模拟，并将其撰写为复杂的控制程序，否则便无法作出相应的控制要求。
现有技术中公开了“一种农业电子控制系统”，见公开号为：CN103279086A，公开日为20130904的中国专利，该一种农业电子控制系统，尤其是一种数字农场。智能控制器与指令数据控制单元连接，感知单元、执行单元、通讯单元分别与逻辑控制器连接，通讯单元与指令数据控制单元连接。上述结构摆脱线缆控制，可以节约建设成本，无需架设专门基站，可任意增加和减少控制器，组网规模大，控制范围广，具有很强的抗毁性，每个智能控制器可独立运行，关注局部就可以兼顾大局，智能控制器之间可以形成学习，相容，相斥，跟随，追随等群体功能特性，可随意调整布置，适应农业生产的灵活性，构成离散式传感执行系统，摆脱控制中心，更能适应不同的地形地貌，更大范围的控制区域，做到整套系统可搬迁，减少重复投资。该专利所解决的技术问题和采用的技术方案与本专利并不相同。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种AI智慧可视化控制语言集成系统，以达到AI人工智能控制领域、AIoT智慧物联网领域、云数据管理平台、楼宇智能化控制领域、工业集成控制领域以及自动化控制领域中，解决各种控制器整合与开发过程中，遇到技术封闭及技术门槛的问题，同时在跨平台的横向整合解决信息孤岛的问题。
本发明采用以下方案实现：一种AI智慧可视化控制语言集成系统，所述系统包括控制器核心、汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、以及通讯界面；所述控制器核心包括处理器单元、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、以及通讯控制单元；所述处理器单元为了控制与处理外部的记忆体、输入设备、输出设备、通讯界面，将对应的接口与界面控制线路整合成单元，所述汇流排阵列单元用于数据资料流使用的接口与线路；
为了相容各种控制器，针对不同的控制器上的处理器，设计对应的控制器核心定义，在控制器核心定义中，首先对应硬体处理器与控制器的特性，选取对应的编译器，该编译器是对处理器的特性、处理器指令集、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、通讯控制单元，汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、通讯界面，作开发程序语言的转译，以产生相容该处理器的机器码；
所述控制器核心定义进一步具体包括：处理器框架结构设置、输入输出定义设置、记忆体定义设置、以及通讯框架设置；所述处理器框架结构设置：用于说明处理器单元的厂牌、处理器系列、型号、编译器、机器码的信息；所述输入输出定义设置：对控制器硬件上输出输入的数量做分类与记录操作；所述记忆体定义设置：根据控制器硬件上记忆体的大小与类别做分类与记录操作；所述通讯框架设置：对控制器硬件上通讯的界面与数量做分类与记录操作；
针对不同的控制器，选定控制器核心定义在此称为硬件配置，该硬件配置根据控制器相关描述及设定，组成一个标头档，该标头档作为系统的硬件开发基础，当使用不同的控制器硬件时，能挂载不同的控制器核心定义，来相容各种控制器硬件。
进一步的，对应记忆体控制的接口与线路称为记忆体控制单元；负责处理器单元对记忆体的存取控制、对应输入输出控制的接口与线路称为输入或输出控制单元；负责处理器单元对输入输出的存取控制、对应通讯控制的接口与线路称为通讯控制单元。
进一步的，针对硬件配置中，不同的控制器核心定义挂载对应的编译器，编译器给开发的控制程序编译为机器码，该机器码下载至控制器后给对应的处理器来执行，以相容各种控制器硬件；
当硬件配置完成后，才能进入编辑器中，撰写控制程序，其中，人工智能智慧可视化开发语言的本体即在这编译器中，用来开发目标控制器，为了达到控制目的的控制程序；当开发不同的控制器时，无需重新编写控制程序，只需挂载不同的控制器核心定义集，搭配对应的编译器作编译后即可，从而缩短开发时间。
进一步的，所述控制器核心定义对应的编译器，能设置于本地端或云端服务器，开发控制程序能在不同平台撰写、修改，使用本地端或远端通讯方式编译及下载，达到跨地域、高效率的开发目的与体验。
进一步的，所述系统能将控制器核心定义对应的编译器优化为虚拟控制模拟器，所述虚拟控制模拟器具有控制器核心，能虚拟开发的目标控制器；在集成开发环境IDE中挂载控制器核心定义集，对应的虚拟控制模拟器自动加载，能在没有连接实体控制器的环境下，作为线下的控制程序调试使用，从而解决调试冗长的过程。
进一步的，所述系统对数据采集、过程控制、通讯协议、模糊控制、AI控制处理、数据处理一系列的集成程序功能，能对应打包为一个具象图形化的单元符号，该单元符号称之为细胞控制语言，每个细胞有自己所代表的程序功能，每个细胞包含有：细胞名称、细胞编号、程序编号、细胞说明、以及资料表。
进一步的，开发者无需了解如何撰写程序功能，只要将所需程序功能的细胞组合起来，在集成开发环境IDE的图形化编辑器中，使用文字化编译、阶梯式逻辑图、流程图或可视化拖放堆叠方式来编程，并能直接使用虚拟控制模拟器模拟调试，或连线到实体控制器作实时调试，调试过程中能在各细胞上看到输入输出的及时数据变化。
进一步的，细胞名称：AI模糊比例积分控制器，该AI模糊比例积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+OUTn-1
其中，OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
进一步的，细胞名称：AI模糊比例微积分控制器，该AI模糊比例微积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例微积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例微积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+[En x Kd x(PVn-PVn-1)/Ts]+OUTn-1
OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
Kd：微分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
本发明的有益效果在于：1、当开发不同的控制器时，无需重新编写控制程序，只需挂载不同的控制器核心定义集，搭配对应的编译器(Compiler)作编译后即可，大大缩短开发时间，使用本发明的人工智能智慧可视化控制语言的编程优势。
2、开发控制程序可在不同平台撰写、修改，使用本地端(Local)或远端通讯(Remote)方式编译及下载，达到跨地域、高效率的开发目的与体验。
3、在集成开发环境(IDE)中挂载控制核心定义集，对应的虚拟控制模拟器(VisualController Simulator)自动加载，可在没有连接实体控制器的环境下，作为线下的控制程序调试使用，解决调试冗长的过程、机电技术问题，使开发与调试的过程高效又安全。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的控制器核心定义结构示意图。
图3是本发明的集成开发环境原理示意图。
图4是本发明开发编译程序原理示意图。
图5是本发明标头档示意图。
图6是本发明一实施例的细胞(cell)控制语言示意图。
图7是本发明一实施例的细胞(cell)控制语言编程实例示意图。
图8是本发明一实施例的细胞(cell)控制语言编程可视化实例示意图。
图9是本发明一实施例的细胞(cell)控制语言依据功能列表示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明语言系统主要涉及边缘控制、单元控制器的硬件包含：处理器单元(CPU)、记忆体控制单元(Memory Controls Unit)、输入或输出控制单元(Input/Output ControlsUnit)、通讯控制单元(Communication Controls Unit)；主要涉及软件领域包含：编译器(Compiler)或集成开发环境(IDE：Integrated Development Environment)、编辑器(Editor)、处理器框架(CPU Framework)、记忆体定义(Memory)、输入输出的定义(Input/Output Definition)、通讯框架(Product Framework)，还包含数据采集(dataacquisition)、过程控制(process control)、通讯协议(protocol)、模糊控制(fuzzycontrol)、AI控制处理(artificial intelligence)、数据处理(data processing)的操作。
其中，AI、云数据控制管理平台的发展迅速，导致控制系统不断的增长，尤其是AIoT的普及，从单元控制、分散控制、边缘控制......等，而控制器不外乎有一个处理器(CPU)为核心，而开发的控制编程程序，必须在此处理器(CPU)上执行。本发明的语言系统中将使用处理器框架(CPU Framework)的设计来相容各种CPU，包含处理器(CPU)衍生的指令集架构(Instruction Set Architecture)、暂存器(Register)、算术逻辑单元(arithmeticand logic unit)、时序(Timer)、......等软硬件的定义。
记忆体(Memory)在控制器上的使用随着半导体科技的发达，及多媒体的需求，容量越来越大、越来越多样性，不管是外接的辅助记忆体(ex:SD/FF记忆卡、flash memory、USB)，或是控制器板载(On board)的暂存记忆体(RAM)，唯读记忆体(ROM)......等，在控制器执行上的需求都是不可或缺的。本发明的语言系统中，使用记忆体定义(MemoryDefinition)来相容各种控制器使用的记忆体，包含记忆体分区、锁定、读写、大小等资讯。
输入输出定义(Input/Output Definition)、控制器或采集器上包含各种输入及输出的实体点，包含通讯埠及显示接口、键盘等。本发明的语言系统中，使用输入输出定义(Input/Output Definition)来相容各种控制器的输入输出状况，包含输入输出点的形式、电气特性、优先权、数量......等资讯。
AI、云数据控制管理平台的发展迅速，控制系统的横向整合需求越来越多，通常不同系统间的整合都需要通讯协议(protocol)来达成。本发明的语言系统中，将使用通讯协议框架(Protocol Framework)的设计来相容包含在框架(Framework)中的各种通讯协议(如：BACnet、Profibus、CAN、MODBUS、Data Highway…)。
在所有计算机编程上，所有程序必须经过编译器(Compiler)的编译，产生对应处理器(CPU)指令集架构(Instruction Set Architecture)的二进制机械码，否则程序在处理器(CPU)上无法执行。本发明的语言系统中，将依据前述处理器框架结构(CPUFramework)、输入输出定义(Input/Output Definition)、通讯框架(Protocol Framework)等资讯来正确编译语言，达到相容各种控制器需求。
编辑器(Editor)是软件开发过程的起点，通常以集成开发环境(IDE：IntegratedDevelopment Environment)的方式存在，集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能…等，一体化的开发软件服务套件。提供程序开发环境的应用程序与工具，一般包括代码编辑器、编译器、调试器或模拟器(Simulator)和图形用户界面等工具。本发明的语言系统中将运用处理器框架结构(CPU Framework)、输入输出定义(Input/OutputDefinition)、通讯框架(Protocol Framework)、编译器(Compiler)来处理相容性问题，在文字编辑器(Editor)中可以用语言系统编写，且在图形编辑器(Editor)开发过程可以使用阶梯式(Ladder)逻辑图、流程图(Flowchart)或可视化拖放堆叠方式来编程。集成开发环境中可以直接模拟或直接连接控制器作及时测试，每个过程数据都是可视化，输入部分的数据可以直接进行操作修改，所见及所得，加快开发的时效。
本发明的语言系统的语言本体为许多巨集化具象图形化的单元符号，称之为细胞(Cell)控制语言，每个细胞(Cell)有自己所代表的程序功能，比如就像一个开关细胞(Cell)，代表它执行开关程序。开发过程的编程中运用细胞(Cell)控制语言，可以类似积木一样拼凑方式完成所需的控制程序，在编辑器(Editor)中可以直观的看见各细胞(Cell)的实时数据及功能说明，方便开发过程的除错，更重要的是可以在各种不同控制器、硬件上跨平台使用。
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，当然，以下的技术实例说明的实施范例仅仅是本发明的一部分实施范例，而非全部的实施范例。基于发明中的实施范畴中，本技术领域的技术人员所获得的所有应用实例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明的AI智慧可视化控制语言集成系统，基础硬件载体为控制器，但各种控制器使用的处理器不同，实施例中以泛用控制器为基础来说明，泛用控制器的硬件架构，所述系统包括控制器核心、汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、以及通讯界面；所述控制器核心包括处理器单元、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、以及通讯控制单元；所述处理器单元为了控制与处理外部的记忆体、输入设备、输出设备、通讯界面，将对应的接口与界面控制线路整合成单元，所述汇流排阵列单元用于数据资料流使用的接口与线路；用于控制使用的接口与线路，对应记忆体控制的接口与线路称为记忆体控制单元；负责处理器单元对记忆体的存取控制、对应输入输出控制的接口与线路称为输入或输出控制单元；负责处理器单元对输入输出的存取控制、对应通讯控制的接口与线路称为通讯控制单元。
各种控制器使用的处理器不同，本发明为了相容各种控制器，针对不同的控制器上的处理器，设计对应的控制器核心定义，在控制器核心定义中，首先对应硬体处理器与控制器的特性，选取对应的编译器，该编译器是对处理器的特性、处理器指令集、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、通讯控制单元，汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、通讯界面，作开发程序语言的转译，以产生相容该处理器的机器码(CPUCode)；
如图2所示，所述控制器核心定义进一步具体包括：处理器框架结构设置、输入输出定义设置、记忆体定义设置、以及通讯框架设置；所述处理器框架结构设置：用于说明处理器单元的厂牌、处理器系列、型号、编译器、机器码等等的信息；所述输入输出定义设置：对控制器硬件上输出输入的数量做分类与记录操作；所述记忆体定义设置：根据控制器硬件上记忆体的大小与类别做分类与记录操作；所述通讯框架设置：对控制器硬件上通讯的界面与数量做分类与记录操作；
一个控制器的控制程序开发流程(Develop Flow)如图3所示，针对不同的控制器，选定控制器核心定义在此称为硬件配置，该硬件配置根据控制器相关描述及设定，组成一个标头档(如图5所示)，该标头档作为系统的硬件开发基础，当使用不同的控制器硬件时，能挂载不同的控制器核心定义，来相容各种控制器硬件。
如图4所示，针对硬件配置中，不同的控制器核心定义挂载对应的编译器，编译器给开发的控制程序编译为机器码，该机器码下载至控制器后给对应的处理器来执行，以相容各种控制器硬件；
当硬件配置完成后，才能进入编辑器中，撰写控制程序，其中，人工智能智慧可视化开发语言的本体即在这编译器中，用来开发目标控制器，为了达到控制目的的控制程序；当开发不同的控制器时，无需重新编写控制程序，只需挂载不同的控制器核心定义集，搭配对应的编译器作编译后即可，大大缩短开发时间，使用本发明的人工智能智慧可视化控制语言的编程优势。
使用本发明的人工智能智慧可视化控制语言，所述控制器核心定义对应的编译器，能设置于本地端或云端服务器，开发控制程序能在不同平台撰写、修改，使用本地端或远端通讯方式编译及下载，达到跨地域、高效率的开发目的与体验。
为了使开发过程能够更便利，所述系统能将控制器核心定义对应的编译器优化为虚拟控制模拟器，所述虚拟控制模拟器具有控制器核心，能虚拟开发的目标控制器；在集成开发环境IDE中挂载控制器核心定义集，对应的虚拟控制模拟器自动加载，能在没有连接实体控制器的环境下，作为线下的控制程序调试使用，解决调试冗长的过程、机电技术问题，使开发与调试的过程高效又安全。
本发明提供人工智能智慧相容各种控制器的可视化开发语言系统，为解决开发过程的技术封闭及技术门槛问题，所述系统对数据采集、过程控制、通讯协议、模糊控制、AI控制处理、数据处理一系列的集成程序功能，能对应打包为一个具象图形化的单元符号，该单元符号称之为细胞控制语言，每个细胞有自己所代表的程序功能，每个细胞包含有：细胞名称、细胞编号、程序编号、细胞说明、以及资料表。
如图6所示，其中为一个摄氏温度转换细胞(Temperature Convert)，它的文字化名称为Temperature Convert，会有一个专属的细胞编号(Cell Dentification Code)或简称为Cell No.，其功能对应的输入及输出点，此部分关系到控制器核心定义，对输入输出点的定义包含：优先权、记忆体性质、记忆体位址等，再来就是细胞(Cell)在程序中的编号(可以理解为文字编程中的行号)，称之为程序编号(Sequence No.)，同一个细胞会具有不同的程序编号，但是相同功能的细胞，他们的细胞编号(Cell No.)是固定一样的；另外每个细胞(Cell)可能会有自己的资料表(Data List)，而这资料表会包含所需要的资料，可能有：资料表属性、记忆体位址、历史资料、及时资料……等，而这类需要资料表的细胞(Cell)，通常是有特定冗长的计算或人工智能判断、记录、报警……等功能。
透过本发明提供人工智能智慧相容各种控制器的可视化开发语言体系，开发者无需了解如何撰写程序功能，只要将所需程序功能的细胞(Cell)组合起来，在集成开发环境(IDE)的图形化编译器(Editor)中，可以使用文字化编译、阶梯式(Ladder)逻辑图、流程图(Flowchart)或可视化拖放堆叠方式来编程，如图7所示，为一个人工智能方式将华氏温度转变为摄氏温度的控制程序，这个控制程序有一个华氏温度搭配一个相对湿度的模拟量输入，用人工智能方式计算出露点温度的控制程序。首先细胞(Cell)3程序编号10，将模拟量变数1(AV-1)的华氏温度，透过细胞(Cell)3转变为摄氏温度给模拟量变数2(AV-2),再透过程序编号20的细胞(Cell)5，将模拟量变数2(AV-2)搭配模拟量变数3(AV-3)的相对湿度，透过人工智能计算产生露点温度，并给到模拟量变数4(AV-4)。在集成开发环境(IDE)的图形化编辑器(Editor)中可以直接使用虚拟控制模拟器(Visual Controller Simulator)模拟调试，或连线到实体控制器，作实时调试如图8，过程中可以在各细胞上看到输入输出的及时数据变化。
本发明提供人工智能智慧相容各种控制器的可视化开发语言体系，为解决开发过程的技术封闭及技术门槛问题，在集成开发环境(IDE)中，语言的本体将集成各种功能，变为一个具象化的单元符号，称之为细胞(Cell)控制语言，每个细胞(Cell)有自己所代表的程序功能，这些细胞(Cell)的程序功能列表，以程序功能类别分类的清单如图9，程序功能说明如表1所示：
表1
Figure BDA0002475380520000111
Figure BDA0002475380520000121
Figure BDA0002475380520000131
Figure BDA0002475380520000141
Figure BDA0002475380520000151
Figure BDA0002475380520000161
Figure BDA0002475380520000171
Figure BDA0002475380520000181
其中，开发者无需了解如何撰写程序功能，只要将所需程序功能的细胞组合起来，在集成开发环境IDE的图形化编辑器中，使用文字化编译、阶梯式逻辑图、流程图或可视化拖放堆叠方式来编程，并能直接使用虚拟控制模拟器模拟调试，或连线到实体控制器作实时调试，调试过程中能在各细胞上看到输入输出的及时数据变化。
另外，本发明中一实施例：细胞名称：AI模糊比例积分控制器，该AI模糊比例积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+OUTn-1
其中，OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
细胞名称：AI模糊比例微积分控制器，该AI模糊比例微积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例微积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例微积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+[En x Kd x(PVn-PVn-1)/Ts]+OUTn-1
OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
Kd：微分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
总之，在现有技术中，不管是AI、云数据的管理系统、单元、过程乃至边缘控制系统，都需要由底层的控制器或采集器，将物理特性或作动器状态，转变为数据后往上层传输，而基于控制系统的数据链完整性、安全性，底层的控制器或带独立通讯的边缘计算控制器的开发，不免用到一些处理器，包括：通用微处理器(Micro Processor)、嵌入式微处理器、数字信号处理器、系统处理器(SoC)、中央处理器(CPU)……等等，这些控制器的开发，不外乎用C、C#、BASIC等高阶编程语言来撰写控制程序，再经由对应该处理器的编程器编程后，下载到控制器印证，过程复杂且耗时，开发者需具有硬体、软体与该控制领域的相关知识，才能驾驭开发控制器。而本发明提供AI智慧可视化控制语言集成系统，解决各种控制器整合与开发过程中，遇到技术封闭及技术门槛的问题，同时在跨平台的横向整合、信息孤岛等问题，得以在底层边缘控制器或单元控制器开发过程中被解决。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：所述系统包括控制器核心、汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、以及通讯界面；所述控制器核心包括处理器单元、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、以及通讯控制单元；所述处理器单元为了控制与处理外部的记忆体、输入设备、输出设备、通讯界面，将对应的接口与界面控制线路整合成单元，所述汇流排阵列单元用于数据资料流使用的接口与线路；
为了相容各种控制器，针对不同的控制器上的处理器，设计对应的控制器核心定义，在控制器核心定义中，首先对应硬体处理器与控制器的特性，选取对应的编译器，该编译器是对处理器的特性、处理器指令集、记忆体控制单元、输入或输出控制单元、通讯控制单元，汇流排阵列单元、实体输入或输出界面、记忆体、显示界面、通讯界面，作开发程序语言的转译，以产生相容该处理器的机器码；
所述控制器核心定义进一步具体包括：处理器框架结构设置、输入输出定义设置、记忆体定义设置、以及通讯框架设置；所述处理器框架结构设置：用于说明处理器单元的厂牌、处理器系列、型号、编译器、机器码的信息；所述输入输出定义设置：对控制器硬件上输出输入的数量做分类与记录操作；所述记忆体定义设置：根据控制器硬件上记忆体的大小与类别做分类与记录操作；所述通讯框架设置：对控制器硬件上通讯的界面与数量做分类与记录操作；
针对不同的控制器，选定控制器核心定义在此称为硬件配置，该硬件配置根据控制器相关描述及设定，组成一个标头档，该标头档作为系统的硬件开发基础，当使用不同的控制器硬件时，能挂载不同的控制器核心定义，来相容各种控制器硬件。
2.根据权利要求1所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：对应记忆体控制的接口与线路称为记忆体控制单元；负责处理器单元对记忆体的存取控制、对应输入输出控制的接口与线路称为输入或输出控制单元；负责处理器单元对输入输出的存取控制、对应通讯控制的接口与线路称为通讯控制单元。
3.根据权利要求1所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：针对硬件配置中，不同的控制器核心定义挂载对应的编译器，编译器给开发的控制程序编译为机器码，该机器码下载至控制器后给对应的处理器来执行，以相容各种控制器硬件；当硬件配置完成后，才能进入编辑器中，撰写控制程序，其中，人工智能智慧可视化开发语言的本体即在这编译器中，用来开发目标控制器，为了达到控制目的的控制程序；当开发不同的控制器时，无需重新编写控制程序，只需挂载不同的控制器核心定义集，搭配对应的编译器作编译后即可，从而缩短开发时间。
4.根据权利要求1所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：所述控制器核心定义对应的编译器，能设置于本地端或云端服务器，开发控制程序能在不同平台撰写、修改，使用本地端或远端通讯方式编译及下载，达到跨地域、高效率的开发目的与体验。
5.根据权利要求1所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：所述系统能将控制器核心定义对应的编译器设置为虚拟控制模拟器，所述虚拟控制模拟器具有控制器核心，能虚拟开发的目标控制器；在集成开发环境IDE中挂载控制器核心定义集，对应的虚拟控制模拟器自动加载，能在没有连接实体控制器的环境下，作为线下的控制程序调试使用，从而解决调试冗长的过程。
6.根据权利要求1所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：所述系统对数据采集、过程控制、通讯协议、模糊控制、AI控制处理、数据处理一系列的集成程序功能，能对应打包为一个具象图形化的单元符号，该单元符号称之为细胞控制语言，每个细胞有自己所代表的程序功能，每个细胞包含有：细胞名称、细胞编号、程序编号、细胞说明、以及资料表。
7.根据权利要求6所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：开发者无需了解如何撰写程序功能，只要将所需程序功能的细胞组合起来，在集成开发环境IDE的图形化编辑器中，使用文字化编译、阶梯式逻辑图、流程图或可视化拖放堆叠方式来编程，并能直接使用虚拟控制模拟器模拟调试，或连线到实体控制器作实时调试，调试过程中能在各细胞上看到输入输出的及时数据变化。
8.根据权利要求6所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：细胞名称：AI模糊比例积分控制器，该AI模糊比例积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+OUTn-1
其中，OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
9.根据权利要求6所述的AI智慧可视化控制语言集成系统，其特征在于：细胞名称：AI模糊比例微积分控制器，该AI模糊比例微积分控制器模拟量输入PV与设定值SP作为AI模糊比例微积分控制器数学运算后，输出OUT控制量，以达到控制要求；该AI模糊比例微积分控制器使用的模糊控制解模糊、与人工智能调试的方程式为：
OUTn＝[Kp x En]+Σ(0→n)[(Ki/Ts)xEn]+[En x Kd x(PVn-PVn-1)/Ts]+OUTn-1
OUTn：n时之输出，OUTn-1为n时之上一次输出；
Kp：比例常数0～9999；
Ki：积分常数0～9999；
Kd：微分常数0～9999；
PVn：n时之输入；
PVn-1：n时之上一次输入；
En：n时之误差＝设定值SP-n时之输入PVn；
Ts：快速模式模糊运算间隔时间；
I-stup:积分起始值，当第一次做积分运算时In-1的值；
I-max:积分n时的结果必须≦I-max；
I-limit:积分输出(Σ(0→n)[(Ki/Ts)x En])≦I-limit。
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