PLC 從硬件的結(jié)構(gòu)上來區(qū)分可分為硬PLC和軟PLC。

所謂硬PLC 從嚴(yán)格意義上來說是由硬件或者一塊專用的ASIC 芯片來實(shí)現(xiàn)PLC 指令的執(zhí)行．而軟PLC（即SoftPLC，也稱為軟邏輯SoftLogic）是使用PC 機(jī)或嵌入式控制器作為硬件支撐平臺，利用軟件實(shí)現(xiàn)硬PLC 的基本功能?；蛘哒f，將PLC 的控制功能封裝在軟件內(nèi)，運(yùn)行于PC 或嵌入式控制器的環(huán)境中。

隨著二十世紀(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，硬PLC 的通用性及兼容性差等弊端愈來愈明顯。而計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議和成熟的局域網(wǎng)技術(shù)使組網(wǎng)十分簡便，還可以通過Intemet 與外界相連。一個具有開放性的系統(tǒng)可以和任何遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其它設(shè)備或系統(tǒng)相連。那么能不能將PC 開放性和PLC 的可靠性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起呢？國際電工委員會于在IEC61131-3 的標(biāo)準(zhǔn)中提到，充分利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）或嵌入式控制器（EPC）的硬件和軟件資源，全部用軟件來實(shí)現(xiàn)硬PLC 能實(shí)現(xiàn)的功能。這就是國際上出現(xiàn)的高新技術(shù)一軟PLC 技術(shù)。

軟件PLC 綜合了計(jì)算機(jī)和PLC 的開關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)值處理、網(wǎng)絡(luò)通信、PID 調(diào)節(jié)等功能，通過一個多任務(wù)控制內(nèi)核，提供強(qiáng)大的指令集、快速而準(zhǔn)確的掃描周期、可靠的操作和可連接各種I/O 系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的開放式結(jié)構(gòu)。所以，軟件PLC 提供了與硬PLC 同樣的功能，

同時又提供了PC 環(huán)境。軟PLC 與硬PLC 相比，還具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1) 具有開放的體系結(jié)構(gòu)。軟PLC 具有多種I/O 端口和各種現(xiàn)場總線接口，可在不同的硬件環(huán)境下使用，突破傳統(tǒng)PLC 對硬件的高度依賴，解決了傳統(tǒng)PLC 互不兼容的問題。

2) 開發(fā)方便，可維護(hù)性強(qiáng)。軟PLC 是用軟件形式實(shí)現(xiàn)硬PLC 的功能，軟PLC 可以開發(fā)更為豐富的指令集，以方便實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用；并且軟PLC 遵循國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持多種編程語言，開發(fā)更加規(guī)范方便，維護(hù)更簡單。

3) 能充分利用PC 機(jī)的資源?，F(xiàn)代PC 機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算能力和飛速的處理速度，使得軟PLC 能對外界響應(yīng)能迅速作出反應(yīng)，在短時間內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù)。利用PC 機(jī)的軟件平臺，軟PLC 能處理一些比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如浮點(diǎn)數(shù)和字符串等。PC 機(jī)大容量的內(nèi)存，使得開發(fā)幾千個I/O端口簡單方便。

4) 降低對使用者的要求，方便用戶使用。由于各廠商推出的傳統(tǒng)PLC 的編程方法差別很大，并且控制功能的完成需要依賴具體的硬件，工程人員必須經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，掌握各個產(chǎn)品的內(nèi)部接線和指令的使用。軟PLC 不依賴具體硬件，編程界面簡潔友好，降低了使用者的入門門檻，節(jié)約培訓(xùn)費(fèi)用。

5) 打破了幾大家壟斷的局面。有利于降低成本，促進(jìn)軟PLC 技術(shù)的發(fā)展。

1.1 軟PLC控制方案

要實(shí)現(xiàn)軟PLC 控制功能，必須具有三個主要部分，即開發(fā)系統(tǒng)、對象控制器系統(tǒng)及I/O 模塊。

++開發(fā)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)編寫程序，對軟件進(jìn)行開發(fā)。

++ 對象控制器及I/O 模塊是軟PLC 的核心，主要負(fù)責(zé)對采集的I/O 信號進(jìn)行處理，邏輯控制及信號輸出的功能。

1. 開發(fā)系統(tǒng)

軟PLC 開發(fā)系統(tǒng)實(shí)際上就是帶有調(diào)試和編譯功能的PLC 編程軟件，此部分具備如下功能：編程語言標(biāo)準(zhǔn)化，遵循IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)，支持多編程語言（共有5 種編程方式：IL、ST、LD、FBD和SFC），各編程語言之間可以相互轉(zhuǎn)換；豐富的控制模塊，支持多種PID 算法（如常規(guī)PID 控制算法、自適應(yīng)PID 控制算法、模糊PID 控制算法及智能PID 控制算法等），還包括目前流行的一些控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；開放的控制算法接口，支持用戶嵌入自己的控制算法模塊；仿真運(yùn)行，實(shí)時在線監(jiān)控，在線修改程序和編譯；網(wǎng)絡(luò)功能。支持基于TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC 遠(yuǎn)程監(jiān)控， 遠(yuǎn)程程序修改等。

2. 對象控制器系統(tǒng)及I/O 模塊

這兩部分是軟PLC 的核心，完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理等工作。通常由I/O 接口、通信接口，系統(tǒng)管理器、錯誤管理器、調(diào)試內(nèi)核和編譯器組成。

++I/O 接口：可與任何I/O 信號連接，包括本地I/O 和遠(yuǎn)程I/O，遠(yuǎn)程I/O 主要通過現(xiàn)場總線如InterBus，ProfiBus，CANopen 等實(shí)現(xiàn)；

++通信接口：通過此接口使運(yùn)行系統(tǒng)可以和開發(fā)系統(tǒng)或HMI 按照各種協(xié)議進(jìn)行通信，如下載PLC 程序或進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

++系統(tǒng)管理器：處理不同任務(wù)和協(xié)調(diào)程序的執(zhí)行；

++錯誤管理器：檢測和處理程序執(zhí)行期間發(fā)生的各種錯誤；

++調(diào)試內(nèi)核：提供多個調(diào)試函數(shù)，如強(qiáng)制變量、設(shè)置斷點(diǎn)等；

++ 編譯器：通常開發(fā)系統(tǒng)將編寫的PLC 源程序編譯為中間代碼，然后運(yùn)行系統(tǒng)的編譯器將中間代碼翻譯為與硬件平臺相關(guān)的機(jī)器碼存入控制器。

3. 綜合控制方案

軟PLC 控制器的硬件平臺主要可以分為如下三部分：

1)基于嵌入式控制器的控制系統(tǒng)：嵌入式控制器是一種超小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般沒有顯示器，軟件平臺是嵌入式操作系統(tǒng)（如Win CE、VxWorks 或QNX 等）。軟PLC 的實(shí)時控制核被安裝到嵌入式控制系統(tǒng)中，以保證軟PLC 的實(shí)時性，開發(fā)完的系統(tǒng)通過串口或以太網(wǎng)將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制碼寫入到對象控制器中，

其結(jié)構(gòu)如圖 所示。

2) 基于工控機(jī)（IPC）或嵌入式控制器（EPC）的控制系統(tǒng)：該方案的軟件平臺可以采用

Windows 操作系統(tǒng)（Windows XP Embedded，Windows 7 等），通用I/O 總線卡將遠(yuǎn)程采集的I/O信號傳至控制器中進(jìn)行處理，軟PLC 可以充當(dāng)開發(fā)系統(tǒng)的角色及對象控制器的角色。目前市場上越來越多的用戶更傾向于直接使用面板型工控機(jī)進(jìn)行控制的方案，這樣的方案直接集成了HMI，開發(fā)系統(tǒng)及對象控制器的功能，大大降低了成本，其控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。

3) 基于傳統(tǒng)硬PLC 的控制系統(tǒng)：此方案中，PLC 開發(fā)系統(tǒng)一般在普通PC 機(jī)上運(yùn)行，而傳統(tǒng)硬PLC 只是作為一個硬件平臺，將軟PLC 的實(shí)時核安裝在傳統(tǒng)硬PLC 中，將開發(fā)系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序下載到硬PLC 中，其控制系統(tǒng)圖，區(qū)別是將圖中的嵌入式控制器替換成傳統(tǒng)硬PLC。

1.2 軟PLC的發(fā)展方向

1. 硬件/系統(tǒng)平臺

軟PLC 采用開放式結(jié)構(gòu)的軟件控制技術(shù)，將一臺標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)改變?yōu)橐粋€具有PLC全部功能的過程控制器。可以想象，微處理等硬件的快速發(fā)展（如Intel 等處理器生產(chǎn)廠家）和操作系統(tǒng)等軟件的快速發(fā)展（如Microsoft 操作系統(tǒng)提供商等）勢必也會帶動軟PLC 的快速發(fā)展，并使其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。

當(dāng)IEC 61131-3 編程標(biāo)準(zhǔn)問世及在其影響下的開放式結(jié)構(gòu)，使得通用PC 或嵌入式系統(tǒng)有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)PLC，成為新型PLC----軟PLC。其典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是工控機(jī)或嵌入式系統(tǒng)+I/O 接口+軟PLC 軟件包。軟PLC 產(chǎn)品是基于PC 或嵌入式系統(tǒng)開放結(jié)構(gòu)的控制裝置，它具有硬PLC 在功能、可靠性、速度等方面的特點(diǎn)，利用軟件技術(shù)可將標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PC 或嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成全功能的PLC過程控制。

2. 編程語言

以往各個PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品不僅硬件各異，其編程方法也是五花八門，如三菱，西門子，歐姆龍等都有自己獨(dú)立的編程軟件，其I/O 映射的方法也有所不同，用戶每使用一種PLC 時，不但要重新了解其硬件結(jié)構(gòu)，此外還需要重新學(xué)習(xí)編程方法及其規(guī)定。為減輕用戶學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，也為了統(tǒng)一行業(yè)內(nèi)的編程規(guī)范，IEC 于1993 年發(fā)布了IEC 61131-3 有關(guān)可編程序控制器編程的標(biāo)準(zhǔn)。以往各個PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品互不開放，要將幾個PLC 廠家的產(chǎn)品連接在同一個網(wǎng)絡(luò)里是很困難的，而以通用的PC 或嵌入式控制器取代各制造廠專用PLC，可使系統(tǒng)從封閉走向開放_。