一、软件PLC技能的构成布景
20世纪90年代后期，人们逐步认识到，传统PLC（本文简称硬PLC）本身存在着这样那样的缺陷：难以构建敞开的硬件体系结构；作业人员有必要经过较长时刻的专业培训才干把握某一种产品的编程办法；传统PLC的出产被几家厂商所独占，形成PLC的性价比增加很缓慢。这些问题都成了约束传统PLC开展的要素。近年来，跟着核算机技能的迅猛开展以及PLC方面世界规范的拟定，一项打破传统PLC局限性的新式技能开展起来了，这便是软PLC技能。其特征是：在保存PLC功用的前提下，选用面向现场总线网络的体系结构，选用放的通讯接口，如以太网、高速串口等；选用各种相关的世界工业规范和一系列的事实上的规范；悉数用软件来完结传统PLC的功用。
二、体系结构和运用特征
（一）体系结构
软PLC依据PC机，建立在必定操作体系渠道之上，经过软件办法完结传统PLC的核算、操控、存储以及编程等功用，经过IO模块以及现场总线等物理设备完结现场数据的收集以及信号的输出。依据传统PLC的组成结构，软PLC体系由开发体系和运转体系两部分组成。也可分为修正环境和运转环境两部分。修正环境与运转环境是客户服务器形式，二者之间选用COMDCOM通讯机制，运转环境作为COM服务器，供给规范的通讯接口；修正环境作为COM客户端运用，本地或长途拜访存取这些接口，进行下载代码、读取运转环境的运转信息等操作。软PLC体系的全体框图如图1所示。
图1 软PLC体系的全体框图
嵌入式体系一般由EPC或嵌入式操控器（也称智能操控器）和嵌入式软件组成，嵌入式软件又分为嵌入式操作体系和嵌入式运用程序，嵌入式操作体系的特征是程序矮小、所需内存少，Mi-crosoft公司推出的WindowsCE便是一个嵌入式操作体系，而软PLC能够作为一个嵌入式运用程序运转在嵌入式体系中。
软PLC开发体系和运转体系是彼此独立而又密不可分的两个运用程序，能够别离独自运转。
1．软PLC开发体系
软PLC开发体系实践上便是带有调试和编译功用的PLC编程器，此部分具有如下功用：①编程言语规范化，遵从IEC61131-3规范，支撑多言语编程（共有5种编程办法：IL，ST，LD，FBD和SFC），编程言语之间能够彼此转化；②丰厚的操控模块，支撑多种PID算法（如惯例PID操控算法、自习惯PID操控算法、含糊PID操控算法、智能PID操控算法等等），还包含现在盛行的一些操控算法，如神经网络操控；③敞开的操控算法接口，支撑用户嵌入自己的操控算法模块；④仿真运转，实时在线监控，在线修正程序和编译；⑤强壮的网络功用。支撑依据TCPIP网络，经过网络完结PLC长途监控，长途程序修正。
2．软PLC运转体系
这一部分是软PLC的中心，完结输入处理、程序履行、输出处理等作业。一般由IO接口、通讯接口，体系管理器、过错管理器、调试内核和编译器组成：①IO接口，可与任何IO体系通讯，包含本地IO体系和长途IO体系，长途IO首要经过现场总线InterBus，ProfiBus，CAN等完结；②通讯接口。经过此接口使运转体系能够和开发体系或HMI（或MMI）软件依照各种协议进行通讯，如下载PLC程序或进行数据交换；③体系管理器，处理不同使命和和谐程序的履行，并且从IO映像读写变量；④过错管理器，检测和处理程序履行期间产生的各种过错；⑤调试内核，供给多个调试函数，如重写、强制变量、设置断点、设置变量和地址状况；⑥编译器，一般开发体系将编写的PLC源程序编译为中间代码，然后运转体系的编译器将中间代码翻译为与硬件渠道相关的机器可履行代码（即方针码）。
（二）技能完结
以西门子公司开发的软件PLC产品为例阐明它的构成办法。
第一种，在PC机上装置专用程序，使PC机用作为可编程操控器。该PC机上的操作体系是依据实时功用的，如：WindowsNT或WindowsCE或Linux等，在西门子开发的运用软件Pro-ToolPro的支撑下，完结操控和监督，在编程软件STEP7支撑下，供给用户编程环境。该PC机上还集成了现场总线Profibus-DP的通讯协议及Profibus-DP接口，用以完结与分布式IO及其他现场设备的衔接。
第二种，将软PLC做成一块插板，装置在PC机的PCI总线插槽上。该PLC是能够独立作业的微机体系，与PC机无关，如有需求乃至能够用本身独立供给的电源。PC机能够包容数个插槽式的PLC，并把它们当作集成模块，在操作体系支撑下既独立又和谐地作业。这种软PLC对操作体系、操控软件和编程软件的要求与第一种相同。在PC机的渠道上，完结编程、运转、操作、监控数据存储及状况显现功用。
当对实时操控的要求较低时，一般运用第一种结构，专用软件就直接装置在WindowsNT中，也可用带实时扩展子体系的软件，进步实时操控功用。假如对操控器的牢靠性和操控功用要求较高，可挑选插槽式PLC，因为它具有自己的操作体系，有牢靠的数据存储和精确的重新启动功用。
（三）运用特征
运用特征为：①表现了IPC，PLC和DOC先进技能的集成。可充分利用PC渠道上的硬件和软件资源，使操控体系更具特征；②体系更敞开，运用更便利。软件PLC经过自己开发工具供给的OPC功用和Active控件，既可衔接Office软件，也可衔接用VB，VC开发的软件；③依据PC+现场总线+分布式IO的操控体系简化了杂乱操控体系的体系结构，进步了通讯功率和速度，降低了出资本钱。
三、技能优势及其开展的约束要素
（一）技能优势
软PLC处理了传统PLC的兼容性差、通用性差等问题，具有多方面的优势。
- 软PLC的硬件体系结构不再关闭，用户能够自己挑选适宜的硬件组成满足要求的软PLC。
- 传统PLC的指令集是固定的，而实践工业运用中或许需求界说算法。软PLC指令集能够愈加丰厚，用户能够运用契合规范的操作指令。
- PC机厂家的剧烈竞赛使得依据PC机的软PLC的性价比得以进步。
- 传统PLC约束在几家厂商出产，具有私有性，因而很难习惯现有规范核算机网络，常常是PLC与核算机处在不同类型的网络中。软PLC不仅能加入到已存在的私有PLC网络中，并且能够加入到规范核算机网络中。这使得现有核算机网络的许多研究成果很简单地运用到PLC操控技能中。
- 软PLC的技能是依据IEC61131-3规范的，因而在把握规范言语后开发就比较简单。
（二）开展的约束要素
虽然软PLC技能具有很大的开展潜力，可是这项技能的完结需求处理一些重要的问题。其间首要是以PC为根底的操控引擎的实时性问题。软PLC首选的操作体系是WindowsNT，可是它并不是一个硬实时的操作体系。传统PLC具有硬实时性，正因为如此它才干供给快速、确认并且可重复的呼应。而要让WindowsNT具有硬实时性，有必要对它进行扩展，使得PC的操控使命具有最高的优先级，不因为NT的体系功用和用户程序的调用而被抢占。现在，咱们能够经过一些办法将实时功用加入到NT体系中去。比方，修正NT的硬件笼统层，或许NT与一种经过有用验证的硬实时操作体系组合。别的，WindowsCE等操作体系具有了NT在硬实时性方面所不具有的特性。在实践开发中也可运用其他的操作体系作为渠道。
四、软PLC技能运用操控计划
依据软PLC运转的硬件渠道的不同，其操控功用的完结计划有以下三种。
1．依据IPC或EPC的操控计划
在这种操控运用计划中，体系的软件渠道能够选用WindowsNT，WindowsCE或Linux等，通用IO板卡和IO接线端子板（或现场总线卡、现场总线以及长途IO模块）担任与工业操控现场打交道。收集上来的输入信号被软PLC运转体系处理，软PLC开发体系（编程器）编写的操控运用程序也被软PLC运转体系解说履行，最终将处理后的信号输出到本地（或长途）操控现场完结相应的本地操控（或长途操控）功用，及其操控计划和进程。
2．依据嵌入式操控器或智能操控器的操控计划
嵌入式操控器是一个超小型核算机体系，一般没有显现器，其软件渠道是嵌入式操作体系（如WindowsCE）。在这种操控计划中，软PLC运转体系能够作为一个固件被装置到嵌入式操控器中，开发体系编写的运用程序经过RS232或TCPIP协议下载到此操控器中，因而整个体系就如同一个黑盒子运转并完结指定的操控功用。
3．依据传统PLC的操控计划。在这种计划中，传统PLC将只作为一个硬件体系渠道，将软PLC运转体系装置到此传统PLC硬件中，然后将开发体系编写的PLC运用程序下载到此硬件体系并运转，即可完结PLC的操控功用。
五、结束语
软PLC技能相对于传统PLC，以其敞开性、灵活性和较低的价格占有很大优势。它简化了工厂自动化的体系结构，把操控、通讯、人机界面及各种特定的运用全都合为一体，运用于同一个硬件渠道上。软PLC技能也存在着一些问题，例如，因为软PLC的运转环境是Windows操作体系，所以实时性不强；定时器最大存在一个扫描周期的差错；扫描周期较长等。可是，这些问题能够经过改动运转环境、改善履行算法等办法加以处理。只需它们能完结操控的时刻确认性，即确保能以时刻高度一致的办法履行操控指令序列，并具有可猜测的成果或行为。软PLC在未来的工业电气操控中定会占有重要的座位。成为继现场总线技能开展的新亮点。
