[发明专利]利用紧密耦合逻辑和物理仿真的3D图形编辑器中的编程自动化

说明书

一种用于基于来自用户的输入来设计自动化应用的系统包括库接口、三维工作空间、仿真引擎和控制器代码生成单元。库接口配置为从组件库接收用户选择的多个组件。三维工作空间配置为显示组件，以及基于用户提供的一个或多个指令，使用组件在三维工作空间中创建系统设计。仿真引擎配置为基于三维工作空间中的系统设计来生成仿真代码，以及响应于来自用户的命令而执行仿真代码。在三维工作空间中的一个或多个组件在仿真代码的执行期间被动画化。控制器代码生成单元配置为识别与在三维工作空间中的组件相对应的一个或多个物理控制器，以及基于系统设计来生成用于那些物理控制器的控制器可执行代码。

技术领域

本发明大体上涉及用于使用三维图形接口来对自动化系统进行编程的方法、系统和设备，该三维图形接口采用紧密耦合逻辑和物理仿真技术。

背景技术

在传统的自动化软件编程环境中，程序员使用大量单独工具，每个工具具有用于对自动化行为的一方面进行编程的特定目的。例如，一个工具设置网络协议，另一个为输入和输出装置分配存储器，以及又一个用于对指令进行编码。这些工具完全是单独的并且必须手动配置；在一个工具中使用的编码之间的任何失配将造成其他工具或者大体上自动化的失效。此外，几乎没有给定工具的语言与用于完成自动化的实际物理硬件之间的映射。在自动化工具内定义的许多逻辑元件用于在工具自身的构造之间建立映射，并且仅仅间接绑定以执行任意种类的机器行为。

一些传统应用宣称，虽然它们共同用于仿真，但是它们也可以通过将它们的指令转移到控制装置来产生运行时间功能。例如，在基于模型的控制领域中，人们使用由仿真系统提供的各种等式来写控制程序。在这一情形下，通常没有物理装置的实际仿真。而是，人们通常用于对仿真进行编程的编程方法用于对控制功能进行编程。其他系统将它们的仿真代码转译为低级别语言，诸如C，使得其可以在环境中运行而无需特别的运行时间。然而，仿真代码仍然经被用作通用编程语言，而不是对装置以及自动化被部署其中的环境进行仿真。

一些传统的控制器和数据采集板是使用非标准或专有语言进行编程的。这些控制器具有广泛的种类并且一些将在测试期间能够手动控制指定I/O状态的意义上执行某类仿真。例如，家庭自动化装置可以允许用户经由某类web接口对灯进行编程以点亮或关断。然而，这样的传统技术并未超越能够提供例如使用所仿真的对象的属性而指定的物理仿真的简单开关和手动编程行为。

发明内容

本发明的实施例通过提供用于使用物理仿真在三维图形接口中对自动化进行编程的方法、系统和设备，解决并且克服了以上不足和缺陷中的一个或多个。在此公开的技术可以用于例如设计、仿真和实施各种工业环境和机器。

简言之，本发明的各种实施例描述了图形仿真环境，其中逻辑和物理组件驻留在相同的工作空间中并且可以以特别方式进行编辑、修改和执行。例如，在一个实施例中，仿真可以在设计过程期间的任意时间点运行——即使该设计未完成或导致失败。逻辑可以用于修改组件的状态，以及创建新组建，以例如代表可以与其他组件交互的工作项目。组件的物理仿真可以根据物理约束的交互而使工作项目移动和改变。例如，传送器可以通过提供碰撞支持和施加推动箱子向前的力来移动箱子。传感器可以基于所仿真对象的几何形状或其他物理属性来检测并且产生值。逻辑可以传送值并且基于它们的功能来发起或以其他方式控制活动。一般地，自动化可以如物理装配一样在仿真环境中运行。用户可以在其运行时检查仿真的操作以找出错误并且以其他方式检验系统功能。用户可以在任意时间停止仿真以恢复对象的初始状态并且继续编辑正在设计的自动化。