张坤平+李艳

摘 要：随着我国经济的快速发展与科技的进步，各种工业生产对控制系统的要求越来越高，工业电气自动化已经发展到了一个全新的阶段，传统PLC产品已经无法适应这种变化，设计一种新型的PLC，既具有常规PLC的可靠性、实时性，又具有软PLC的开放性以及强大的功能，是当今面临的课题。

关键词：PC机；软PLC技术；嵌入式PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.197

0 引言

可编程控制器（PLC）因其编程简单、可靠性高、适应性强等特点，得到了极其广泛的应用。但随着技术的发展，其局限性也凸现：如兼容性差、计算能力不强等。因此使用PC机作为硬件支撑平台、利用软件实现标准PLC的基本功能的软PLC技术应运而生；软PLC提供了PLC的相同功能，并且具有开放的体系结构、丰富的指令集和控制模块、更强的数据处理能力和强大的网络通讯能力。

1 传统PLC的发展应用

工业控制领域随着现代计算机技术的不断发展，进而也得到了长足的发展，其中作为新型的工业自动化控制装置PLC，发展尤为迅速。目前，在工业自动化控制领域应用广泛的比较成熟的PLC，作为专门为工业环境下应用而设计的一款专用计算机，靠其自身可靠性高、抗干扰能力强，体积小，能耗低等众多优点逐渐取代了传统的继电器控制系统。

然而，由于不同的厂商生产的PLC编程语言不尽相同，这就造成了用户在编写复杂的程序时需要掌握多种编程语言，给使用者带来了一定的难度。另外，对于一些特殊功能控制，比如PID控制、网络通信、高速计数器、数据记录、位置控制和文本显示器等编程也会给用户在进行程序设计时造成困难，原因之一就是这些程序大多与中断有关，其二就是用户需要非常熟悉特殊存储器的意义，进而对他们赋值，要实现对应的功能，就要在运行时访问他们，因此编程的过程繁琐，容易出错。以上两点阻碍了PLC的进一步推广应用。

在目前环境下开发通用PLC的技术不难突破，但抢占市场需要大量财力和人力资源投入。在市场已被为数不多的几家大公司稳固瓜分的今天，走这样的路线似乎事倍功半。我国小型PLC近年来也有可喜进步的实践，也同样证明了这一判断。

2 嵌入式PLC的出现

近年来，又出现了一种新的控制器设计思路。在IPC中嵌入PLC功能，我们称为基于PC-BASE的嵌入式PLC；另外一种就是基于ALL-ON-ONE的嵌入式PLC（片级嵌入PLC），也就是在我们所熟悉的单片机中嵌入PLC的功能。因此，这种嵌入式PLC既结合了IPC和单片机提供的差异化，个性化的设计方法，又同时保留了通用PLC硬件管理和工艺控制分离的优势。我们称之为是面向IPC（工控机）和单片机系统开发的嵌入式PLC。

由于嵌入式PLC既继承了嵌入式系统的好处，又有软PLC技术的优点。因此，它与传统PLC相比，优点更多。具体体现在以下几个方面。首先，对于各种各样的控制系统，用户可以根据需要自由选择硬件平台构建，也就是它具有较开放的硬件体系结构。其次，对于多样化的工业控制模式，嵌入式PLC有更加丰富的指令集，方便用户编写程序。第三，嵌入式PLC与通用PLC相比，性价比更高，原因在于嵌入式芯片技术的飞速发展。第四个优点就是

嵌入式PLC系统具有较为开放的架构与标准，产品可同时加入到PLC网络和标准的计算机网络中.这是现有计算机网络的很多研究的成果可以很容易的应用于PLC控制技术中。最后，嵌入式PLC技术是基于IEC61131-3语言标准，所以程序开发较为方便，利于复用，能够缩短产品研发周期，调试与维护也比较方便。总而言之，嵌入式系统与软PLC技术的完美结合就是嵌入式PLC技术的发展。

3 嵌入式PLC未來的发展空间

嵌入式PLC的发展空间还是很大的。这是根据在《Control Design》杂志中调查发现，美国机械行业有2/3用户使用传统PLC，有13%使用PAC和PC控制，而使用嵌入式PLC的仅占5%。

国内外嵌入式PLC的发展也呈现多元化的发展趋势。将现场总线技术和PLC技术结合起来的netPLC是一大特色之一，是由德国赫优讯推出的。在国内嵌入式PLC的发展中，早在几年前在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，有它来作为硬件平台，开发出多模入通道的嵌入式PLC，是由华中科技大学研发的；另外一种是专为机电设备开发的客制化、具有ODM性质的专用PLC，即利用CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库而开发的，这一种是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台。

我国自动化行业发展的两大特点：第一，机电设备配套的市场基础雄厚；其二，设计开发队伍足够，性价比全球最优。这就决定了嵌入式PLC在我国的发展空间很大，我们完全可以以最低的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。

同时，嵌入式PLC的硬件、软件、人机界面、通信全基于嵌入式系统的技术基础，拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合工IEC61131-3编程语言标准的编程环境等优势，使得其在市场上很容易找到。

4 结语

嵌入式PLC已经被列入中国的国情研究项目的结果，并分为“一般PLC可编程控制器（PLC）”、PLC芯片组、嵌入式PLC三大系列，由于其巨大的社会和经济价值，嵌入式的可编程控制器（PLC）将作为国家的一项研究计划。到目前为止，基于嵌入式软件平台的可编程控制器（PLC）产品，已经成功地应用于电力系统、机器人等。随着科学技术的普及和未来的需求，嵌入式PLC技术将得到进一步提高，而将为嵌入式PLC的信息革命创造更多的价值。

参考文献：

[1]臧芸.电气自动化中嵌入式PLC的应用发展分析[J].现代制造.2012.

[2]陈凤兰，孙竹梅.软PLC技术的发展趋势与应用前景[J].现代电子技术，2006.

[3]吴玉香.嵌入式PLC系统的研究和实现[J].计算机工程.2009.