一、軟件PLC技術的形成背景

    20世紀90年代后期，人們逐漸認識到，傳統PLC（本文簡稱硬PLC）自身存在著這樣那樣的缺點：難以構建開放的硬件體系結構；工作人員必須經過較長時間的專業培訓才能掌握某一種產品的編程方法；傳統PLC的生產被幾家廠商所壟斷，造成PLC的性價比增長很緩慢。這些問題都成了制約傳統PLC發展的因素。近年來，隨著計算機技術的迅猛發展以及PLC方面國際標準的制定，一項打破傳統PLC局限性的新興技術發展起來了，這就是軟PLC技術。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用放的通信接口，如以太網、高速串口等；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；全部用軟件來實現傳統PLC的功能。

    二、系統結構和應用特點

    （一）系統結構

    軟PLC基于PC機，建立在一定操作系統平臺之上，通過軟件方法實現傳統PLC的計算、控制、存儲以及編程等功能，通過IO模塊以及現場總線等物理設備完成現場數據的采集以及信號的輸出。根據傳統PLC的組成結構，軟PLC系統由開發系統和運行系統兩部分組成。也可分為編輯環境和運行環境兩部分。編輯環境與運行環境是客戶服務器模式，二者之間采用COMDCOM通信機制，運行環境作為COM服務器，提供標準的通信接口；編輯環境作為COM客戶端應用，本地或遠程訪問存取這些接口，進行下載代碼、讀取運行環境的運行信息等操作。軟PLC系統的整體框圖如圖1所示。

    嵌入式系統通常由EPC或嵌入式控制器（也稱智能控制器）和嵌入式軟件組成，嵌入式軟件又分為嵌入式操作系統和嵌入式應用程序，嵌入式操作系統的特點是程序短小、所需內存少，Mi-crosoft公司推出的WindowsCE就是一個嵌入式操作系統，而軟PLC可以作為一個嵌入式應用程序運行在嵌入式系統中。

  軟PLC開發系統和運行系統是相互獨立而又密不可分的兩個應用程序，可以分別單獨運行。

    1．軟PLC開發系統

    軟PLC開發系統實際上就是帶有調試和編譯功能的PLC編程器，此部分具備如下功能：①編程語言標準化，遵循IEC61131-3標準，支持多語言編程（共有5種編程方式：IL，ST，LD，FBD和SFC），編程語言之間可以相互轉換；②豐富的控制模塊，支持多種PID算法（如常規PID控制算法、自適應PID控制算法、模糊PID控制算法、智能PID控制算法等等），還包括目前流行的一些控制算法，如神經網絡控制；③開放的控制算法接口，支持用戶嵌入自己的控制算法模塊；④仿真運行，實時在線監控，在線修改程序和編譯；⑤強大的網絡功能。支持基于TCPIP網絡，通過網絡實現PLC遠程監控，遠程程序修改。

    2．軟PLC運行系統

    這一部分是軟PLC的核心，完成輸入處理、程序執行、輸出處理等工作。通常由IO接口、通信接口，系統管理器、錯誤管理器、調試內核和編譯器組成：①IO接口，可與任何IO系統通信，包括本地IO系統和遠程IO系統，遠程IO主要通過現場總線InterBus，ProfiBus，CAN等實現；②通信接口。通過此接口使運行系統可以和開發系統或HMI（或MMI）軟件按照各種協議進行通信，如下載PLC程序或進行數據交換；③系統管理器，處理不同任務和協調程序的執行，而且從IO映像讀寫變量；④錯誤管理器，檢測和處理程序執行期間發生的各種錯誤；⑤調試內核，提供多個調試函數，如重寫、強制變量、設置斷點、設置變量和地址狀態；⑥編譯器，通常開發系統將編寫的PLC源程序編譯為中間代碼，然后運行系統的編譯器將中間代碼翻譯為與硬件平臺相關的機器可執行代碼（即目標碼）。

    （二）技術實現

    以西門子公司開發的軟件PLC產品為例說明它的構成方式。

    第一種，在PC機上安裝專用程序，使PC機用作