Soft PLC（软PLC）会成为未来的主流PLC吗？

Soft PLC（软PLC），这个概念提出也有一段时间了，早在2020年，我们开始做CODESYS相关课程的时候，就已经在使用软PLC了，到了现如今的工控领域，软PLC+EtherCAT主站能替换掉国内绝大部分的应用场景了。

软PLC（softPLC）会取代传统的硬PLC吗？

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当然，从市场上，国内外很多工控PLC系统商都已经推出了对应的软PLC的产品，下图展示的部分采用CODESYS Soft PLC方案的自动化系统厂家提供的产品系列：

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当然，除了图示所列出的部分厂商，已经有很多国内外的系统商，甚至也有部分不是主攻PLC产品系列的厂家，也加入了软PLC用来巩固自身的竞争力和稳固自己的客户。

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Soft PLC的定义

软 PLC，即一种控制系统软件架构，控制逻辑软件部分或完全与 PLC 硬件脱钩，从而使软件能够在不同的硬件上执行控制逻辑工作负载。

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它结合了传统 PLC 的功能以及数据记录器、通信网关和其他元素：如人机界面（HMI）和 Web 服务器的功能。早期的 SoftPLC 通常使用工业 PC 硬件作为平台，最初使用 Windows。现在，大多数安装使用实时操作系统（Linux，VX Works，FreeRTOS，QNX 等）。

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软PLC 的优点

加快PLC上市：将一个电路板转换为 PLC（2 天的集成）与添加通信协议一样容易。电路板和应用程序的开发可以并行进行。像CODESYS中国区宣传的标语就是：”快速开发PLC“！就连我们自己也可以集成他们的runtime将不同硬件平台的装置开发成控制器。

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灵活性：由于有源代码，可以更改 CPU 和/或操作系统，同时保留应用程序，因此可以针对多个市场。

开放性：软 PLC 是一个简单的应用程序模块，可以与其他应用程序（运动控制、HMI、网关、业务应用等）一起工作。

标准符合性：软 PLC 允许使用 5 种 IEC61131 语言，并且由于遵守协议标准（IEC61850、IEC101/104、DNP3 等），认证过程得以简化。

高性价比：一次投资足以创建无限数量的应用程序，并在其生命周期中控制其产品的价格。此外，您可以仅投资所需的协议。

安全性：PLC 软件提供商提供安全资源和更新，以帮助您遵守最新的市场标准，使您可以专注于您的业务。

性能：相同的逻辑引擎可以在低性能硬件（例如 128 KB RAM）上运行，或者在强大的服务器上运行，这些服务器可以管理多达 500,000 个变量。

产品差异化：除了将 PLC 功能带给您的产品外，还可以通过添加如 HMI、运动控制、商业应用、网关等功能实现最佳定制。

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软PLC的“创新者的困境”

软 PLC 代表了一种颠覆性技术，正在为现有的“硬 PLC”供应商带来经的“创新者的困境”。当颠覆性技术出现时，现有公司会面临“创新者的困境”，即要么通过对现有产品进行持续改进来服务现有/高端客户，要么通过利用颠覆性技术开发新的/低端客户的产品。

这里可以拿柯达这个公司的历史发展来看，它是因数字颠覆而从完全主导其领域到破产的知名例子。1976 年，该公司在全球胶卷销售市场占有90%的市场份额，并且也是世界上第一款便携式数码相机的发明者和专利持有者，时间是在 1975 年。但担心侵蚀其现有的、非常有利可图的胶卷业务，柯达推迟了便携式数码相机的研发和商业化。这一延迟为低成本的亚洲竞争对手敞开了大门，最终导致柯达在 2012 年申请破产。

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这一历史教训至今仍然具有同样的相关性。保护现有业务以满足客户当前需求与拥抱新技术以满足未来需求之间的斗争被称为“创新者的困境”（这一概念由克莱顿·克里斯滕森提出）。

工业界同样也无法免受数字颠覆的影响，现在正处于技术革命的边缘。今天，工业控制主要由 PLC（可编程逻辑控制器）管理，这些 PLC 被称为工业黑盒子。它们是硬连线的，用于控制诸如电机控制和阀门控制等时间关键过程，并根据用户编写的程序运行。如今，几乎所有的制造过程都在使用这项技术，这项技术由西门子、罗克韦尔自动化、ABB、施耐德电气等工业自动化公司提供。

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上图过于简化了（例如，不同的硬 PLC 类型针对的是市场高端和低端，至少有两类软 PLC 等），但它捕捉到了市场的本质动态，这些动态类似于经典的“创新者的困境”。

硬 PLC（一个由现有供应商主导的市场）历史上主要满足现有/高端市场的大部分需求，如高可靠性、快速循环时间和，最重要的是，现有劳动力的支持和维护能力。另一方面，软 PLC 最初通过提供更灵活、非确定性的控制解决方案来满足新/低端客户的需求，这些解决方案的成本往往仅为类似硬 PLC 的一小部分。

自 90 年代进入市场以来，由于虚拟化技术、实时 Linux 操作系统和更强大的边缘计算硬件的进步，软 PLC 迅速变得更加高性能，因此在上述图表中沿 y 轴向上移动。

为了进一步支持软 PLC 确实是市场中的颠覆性力量这一论点，我们可以看看BECKHOFF（德国一家利用软 PLC 技术的供应商）相对于领先的统“硬 PLC”供应商罗克韦尔自动化所取得的成功。

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我们从BECKHOFF的官网，查看从1980年到2024年度的市场经营状况，如下图示：

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从图上看，这几年增长迅速，2024年达到11.7亿欧元，换成人民币，高达90亿元，虽然总产值不高，但是全球员工数才5500人（含工程师约2200人），人均产值近2百万元。

至少，从倍福的增长率以及国内采用CODESYS软PLC方案的厂商越来越多的趋势上看，未来软PLC会慢慢逼近传统PLC的市场份额。至于会不会成为主流，要看各自的发展，但至少是趋势。所以，这几年像Rockwell、Schneider、ABB、西门子等巨头也开始加入软PLC的产品。

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软PLC的安全问题

任何自动化系统组件的安全性和安全性始终是主要关注点。SoftPLC 的安全性和安全性存在误解，主要是因为早期的解决方案运行在非确定性操作系统上。几乎所有的制造商都通过使用 SoftPLC 技术开发出了稳健、安全和安全的解决方案。

SoftPLC 解决方案的一个优点是可以根据安全和安全要求独立选择硬件和操作系统。

此外，一些 SoftPLC 解决方案甚至开发出了可以由 OEM 集成到旨在获得 IEC61508（安全）认证的系统中的变体。他们通过减少功能集，移除可能造成安全风险的功能，并使用经过批准的方法开发运行时来实现这一点。

当然，也可以学习借鉴倍福Twinsafe的安全方案：

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从独立控制到分布式控制，包括直接由 I/O 终端预处理数据，一直到系统集成的基于软件的控制，用于高度复杂的安全应用。客户可以享受到价格合理、灵活且可扩展性良好的解决方案，并且可以确保随时和将来都能满足所有安全要求。

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结论

对于过去几年没有研究过或者使用过SoftPLC 解决方案的人来说，值得重新审视一下。自从 IEC 61131-3 问世以来的 30 年间，已经发生了许多变化，许多流行的“传统”PLC 实际上是在运行 SoftPLC 技术。

就像任何解决方案选择一样，未来基于 SoftPLC 的方案应该包含在我们的考虑之中。

那么，CODESYS作为软PLC最为广泛的软件品牌之一，如果还没有用过或者为了未来的工作准备，

参考链接：

1. https://www.esa-automation.com/en/advantages-of-softplc-vs-traditional-plc/
2. https://www.esa-automation.com/en/advantages-of-softplc-vs-traditional-plc/
3. https://www.esa-automation.com/en/advantages-of-softplc-vs-traditional-plc/
4. https://straton-plc.com/en/services-and-support/what-is-a-software-plc/
5. https://www.automation.com/en-us/articles/february-2022/what-you-may-not-know-about-softplcs
6. https://iot-analytics.com/software-based-plcs-revisiting-industrial-innovators-dilemma/
7. https://www.beckhoff.com/en-en/products/automation/twinsafe/twinsafe-project-design/
8. https://www.beckhoff.com/en-en/company/
9. https://iot-analytics.com/soft-plc-industrial-innovators-dilemma/