PLC作為工業自動化控制系統中的核心成員，是在控制領域被普遍采用，且可使工業生產變得高效、智能和安全的最基本的支柱型產品。

據相關統計，PLC國內市場總量超過百億，其應用范圍囊括電力、交通、石化、冶金、工程機械等眾多關系國計民生的領域。其中，國外品牌PLC產品市場占比超過80%，仍占據主導地位；占比較低的國內品牌PLC產品則較長時間內處于跟跑狀態，不僅市場份額存在明顯差距，底層技術也根基不穩——絕大部分國產PLC是基于國外芯片和軟件系統開發的，因此打造全棧國產PLC系統解決方案對國內早日實現控制系統安全和供應鏈安全有著不容忽視的意義。

PLC產品主要由以下三部分組成：PLC的IEC61131-3集成開發環境IDE、PLC主控制器和I/O模塊。本文主要圍繞其中最為復雜的IEC61131-3集成開發環境IDE和PLC主控制器技術進行闡述，系統結構如圖1所示。

▲圖1PLC集成開發環境IDE和PLC主控制器結構圖

PLC集成開發環境IDE是面向自動化工程師開發的工具類基礎軟件，它運行于PC操作系統之上，為工程師提供了編寫和調試PLC程序所必備的開發環境。PLC 集成開發環境的優劣可以從對 IEC61131-3 可編程功能支持的完善度,編譯效率的高低,編程和調試的易用性以及系統的開放性等幾個維度進行評判。PLC主控制器一般由處理器芯片、嵌入式實時操作系統和PLC運行時runtime組成。PLC主控制器性能主要體現在系統的可靠性、PLC代碼執行效率的高低、任務實時性和通訊協議豐富程度等指標上。

基于20年來對PLC/DCS研發和應用的深入理解，北京奧特思技術有限公司自主研發了IEC61131-3可編程系統AnyControl（包含PLC集成開發環境和PLC運行時runtime軟件）。AnyControl作為可編程控制器（PLC/DCS等）的核心軟件解決方案，可以集成邏輯控制、運動控制、工業通訊協議、物聯網通訊協議、人機界面、工業視覺以及行業相關應用算法等，并對這些功能元素進行統一編程和調試。

國內100%自主研發的AnyControl軟件搭配國產芯片和操作系統，即可形成全棧國產PLC控制系統解決方案，如圖2所示。

▲圖2 全棧國產PLC控制系統解決方案結構圖

AnyControlIDE基于國產飛騰FT2000處理器和國產麒麟V10操作系統

AnyControlruntime基于國產飛騰嵌入式E2000處理器和國產嵌入式實時操作系統

全棧國產PLC控制系統解決方案

具備如下功能和性能特點

■ 編程語言：

支持梯形圖LD、功能塊圖FBD/CFC、順序功能圖SFC、結構化文本ST、指令表IL，擴展支持高級語言C/C++。

■數據組態：

變量名支持中文和英文，支持數組、結構體、功能塊和枚舉，擴展支持指針類型。

■任務組態：

支持任務分配在多核運行，支持多種任務類型（任務類型：周期觸發、事件觸發、自由運行和中斷觸發等），任務掃描周期可以達到100us。

■熱備冗余：

支持控制器雙機熱備冗余，冗余通訊基于UDP協議，支持雙/單冗余通訊鏈路。

■通訊協議：

支持多種工業通訊協議，便于與南北兩向設備互聯互通。

ModbusRTU主/從

ModbusTCP主/從

CANopen主/從

EtherCAT主站

ProfiNet主站

OPCUA客戶端/服務器

Socket通訊（TCP/IP、UDP）

串口自由口協議

CAN自由口協議

控制器間網絡變量通訊（基于變量名稱）

■編程調試：

支持在線變量讀寫、變量趨勢顯示、變量值強制、斷點調試、在線仿真。

■下裝無擾：

支持在線更新PLC程序對現場無擾動，包括支持連續版本和非連續版本的在線更新無擾。

■運動控制：

支持軸的可視化配置

支持64級運動緩存，支持多種運動銜接模式Buffered modes：Buffered、BlendingPrevious、BlendingNext、BlendingLow、BlendingHigh

支持PLCopen標準的Motion Control功能塊：

單軸速度控制、相對位置和絕對位置控制

位置捕捉

聯動：電子齒輪和電子凸輪

多軸運動疊加

插補：直線插補、圓弧插補、球弧插補

回零點

行業應用：追剪、飛剪

截至發稿時，該款基于IEC61131-3標準的國產可編程系統AnyControl已成功應用于風電、水電、火電、核電、冶金、軍工、自動化產線、運動控制裝備、物聯網等領域，并形成符合各行業需求的成熟應用案例，產品的可靠性、易用性和穩定性均得到了充分驗證，深受用戶好評。