在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，軟 PLC （Soft PLC）正如同一條靈活的“數(shù)字神經(jīng)”，將傳統(tǒng)機(jī)械的“肌肉”（硬件設(shè)備）與智能化的“大腦”（軟件算法）緊密連接，賦予生產(chǎn)線更敏捷的執(zhí)行能力和更智慧的決策能力。

傳統(tǒng) PLC 在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的標(biāo)準(zhǔn)化流程方面表現(xiàn)出色，是傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)的理想選擇。而當(dāng)面對(duì)日益增長(zhǎng)的柔性化、個(gè)性化以及智能化生產(chǎn)需求時(shí)，其固定的硬件邏輯則顯現(xiàn)出一定的適應(yīng)性限制。而軟 PLC 則像“可編程芯片”，能隨時(shí)調(diào)整邏輯，支持小批量、多品種的柔性制造。此外，傳統(tǒng) PLC（OT 領(lǐng)域）相對(duì)封閉獨(dú)立，而軟 PLC 天然適配 IT 系統(tǒng)（如 MES 、ERP ），讓工廠數(shù)據(jù)無(wú)縫流動(dòng)，可實(shí)現(xiàn) IT 與 OT 的“跨界融合”。

翼輝軟 PLC 技術(shù)方案概覽

翼輝軟 PLC 方案可快速實(shí)現(xiàn)從嵌入式板卡到 PLC 產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，其秘訣在于翼輝日積月累的標(biāo)準(zhǔn)化 BSP（板級(jí)支持包） 平臺(tái)以及成熟擴(kuò)展性強(qiáng)的 IGC SDK （軟件開發(fā)工具包）：

硬件抽象與標(biāo)準(zhǔn)化

通過(guò) BSP 層屏蔽底層硬件差異，使同一套 PLC 控制邏輯可適配不同嵌入式板卡，實(shí)現(xiàn) “硬件可替換、軟件可復(fù)用” 的軟 PLC 架構(gòu)。

快速開發(fā)與靈活擴(kuò)展

IGC SDK 提供符合 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境，支持用戶基于高級(jí)語(yǔ)言擴(kuò)展自定義功能塊，滿足復(fù)雜控制需求。

實(shí)時(shí)性與可靠性保障

結(jié)合大型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如 SylixOS） 和硬件加速，確?？刂浦芷谶_(dá) μs 級(jí)，滿足高精度運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)景。

開放生態(tài)與工業(yè)互聯(lián)

以翼輝自研 VSOA 分布式軟總線為核心，構(gòu)建開放、統(tǒng)一的互聯(lián)底座。VSOA 突破傳統(tǒng)工業(yè)協(xié)議局限，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)與服務(wù)的跨協(xié)議（支持 Modbus、PROFINET、EtherCAT 等工業(yè)協(xié)議）、跨地域、跨平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)互通與功能協(xié)同，依托翼輝自主技術(shù)棧，實(shí)現(xiàn)從端到云、從實(shí)時(shí)控制到智能分析的統(tǒng)一連接與開放基礎(chǔ)。

翼輝 IGC1503 ：軟硬協(xié)同的典型范例

翼輝 IGC 系列控制器就是軟 PLC 方案的成功落地產(chǎn)品，以 IGC1503 為代表，這是一款翼輝信息基于 SylixOS 大型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的軟 PLC 運(yùn)行時(shí)環(huán)境，與自主設(shè)計(jì)的工業(yè)硬件平臺(tái)進(jìn)行深度協(xié)同優(yōu)化的典范之作。實(shí)現(xiàn)了從操作系統(tǒng)層、運(yùn)行時(shí)層到硬件層的全棧技術(shù)整合，為用戶提供了一個(gè)高性能、高確定性、高度集成的一體化控制解決方案。

翼輝 IGC1503 電氣拓?fù)鋱D

翼輝 PLC 解決方案

01靈魂：軟 PLC 技術(shù)與實(shí)時(shí)內(nèi)核深度融合

硬實(shí)時(shí)保障的確定性：SylixOS 作為國(guó)產(chǎn)大型硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，提供了微秒級(jí)的中斷響應(yīng)和任務(wù)切換精度。這為軟 PLC 的掃描周期、運(yùn)動(dòng)控制循環(huán)提供了極其嚴(yán)格的時(shí)間確定性保障，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)抖動(dòng)穩(wěn)定在 ±10μs 以內(nèi)的卓越性能。

內(nèi)核級(jí)總線協(xié)議棧：關(guān)鍵的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如 EtherCAT ）以內(nèi)核態(tài)驅(qū)動(dòng)或內(nèi)核模塊的形式直接運(yùn)行在 SylixOS 中。這種架構(gòu)消除了用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的數(shù)據(jù)拷貝和上下文切換開銷，使得協(xié)議棧的處理延遲更低、效率更高，是實(shí)現(xiàn)高精度同步運(yùn)動(dòng)控制（如 32 軸同步）的技術(shù)基石。

02軀體：為軟 PLC 量身定制的硬件架構(gòu)

處理器資源的硬隔離與專核專用：搭載國(guó)產(chǎn)四核 1.2GHz 處理器并非簡(jiǎn)單并行處理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，這種“專核專用”的設(shè)計(jì)從硬件層面消除了任務(wù)間干擾，是實(shí)現(xiàn)超高實(shí)時(shí)性的根本保證。

硬件與軟件的協(xié)同優(yōu)化：硬件平臺(tái)上的 FPGA 或?qū)Ｓ?a target="_blank">通信協(xié)處理器 與 SylixOS 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)深度配合，負(fù)責(zé)處理 EtherCAT 幀的精確收發(fā)、分布式時(shí)鐘（ DC ）的同步校準(zhǔn)等高速硬件操作，極大減輕了 CPU 的負(fù)載，進(jìn)一步提升了整體性能和確定性。

擴(kuò)展架構(gòu)的深度集成：其強(qiáng)大的本地 I/O 擴(kuò)展能力（最大支持 32 個(gè)模塊），背板總線與 SylixOS 的設(shè)備管理框架、軟 PLC 的 I/O 映射服務(wù)緊密集成，使得擴(kuò)展 I/O 的刷新周期能夠被納入統(tǒng)一的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度中，確保所有分布式 I/O 點(diǎn)的數(shù)據(jù)都能在確定的周期內(nèi)完成與控制器內(nèi)存的同步。

翼輝信息“軟 PLC ”技術(shù)架構(gòu)

翼輝信息的方案具備開放性與靈活性，極大限度地讓用戶無(wú)需依賴特定品牌的專用硬件，即可使用符合 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境（如 CODESYS ）進(jìn)行程序開發(fā)，享受軟件迭代升級(jí)的便利和豐富的生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)軟硬件垂直整合，獲得了媲美硬 PLC 的確定性性能和工業(yè)級(jí)可靠性，也克服了傳統(tǒng)軟 PLC 方案在穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性上的不足。

翼輝 IGC SDK 核心優(yōu)勢(shì)解析

基于翼輝自研的 SylixOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， IGC SDK 具備以下核心優(yōu)勢(shì)：

01適配多樣硬件架構(gòu)：

覆蓋 ARM32/64、x86/x64、MIPS32/64 、LoongArch、RISC-V32/64 等主流及國(guó)產(chǎn)芯片架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)真正的“一次開發(fā)，多平臺(tái)部署”。

02開箱即用的 BSP 生態(tài)：

? 提供標(biāo)準(zhǔn)化 BSP 庫(kù)，客戶可直接復(fù)用現(xiàn)成驅(qū)動(dòng)支持，大幅縮短硬件適配周期

? 依托翼輝十年以上 BSP 開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片提供深度優(yōu)化支持（如內(nèi)存管理/中斷響應(yīng)專項(xiàng)調(diào)優(yōu)）

? 支持工具鏈自動(dòng)適配，同一套代碼可通過(guò)不同編譯器無(wú)縫移植到目標(biāo)架構(gòu)

03國(guó)產(chǎn)化全棧技術(shù)保障：

? 自主可控內(nèi)核：從操作系統(tǒng)到 BSP 層實(shí)現(xiàn) 100% 國(guó)產(chǎn)化，規(guī)避供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)

? 實(shí)時(shí)性保障：通過(guò)時(shí)間確定性調(diào)度、綁核隔離等技術(shù)，確保工業(yè)場(chǎng)景 μs 級(jí)響應(yīng)

04翼輝 IGC SDK 可幫助客戶：

? 縮短硬件適配周期

? 直接復(fù)用現(xiàn)有 BSP +工具鏈，可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)芯片兼容性驗(yàn)證成本大幅降低

? 持續(xù)提供 BSP 升級(jí)與安全補(bǔ)丁，滿足客戶全生命周期維護(hù)保障

? BSP 已基于多個(gè)國(guó)產(chǎn)平臺(tái)架構(gòu)完成驗(yàn)證

SylixOS 對(duì)實(shí)時(shí)性任務(wù)調(diào)度的優(yōu)化

SylixOS 采用 1000Hz 的默認(rèn) Tick 頻率，通過(guò)精細(xì)的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制確保系統(tǒng)響應(yīng)確定性。在執(zhí)行周期任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)智能區(qū)分任務(wù)特性：

對(duì)于執(zhí)行時(shí)間短于 1ms 的關(guān)鍵高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，系統(tǒng)將保持其獨(dú)占 CPU 核心持續(xù)運(yùn)行，避免任務(wù)切換帶來(lái)的性能損耗；而對(duì)于執(zhí)行時(shí)間超過(guò) 1ms 的任務(wù)，則采用嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)搶占式調(diào)度策略——系統(tǒng)始終優(yōu)先執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，僅當(dāng)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)時(shí)，才會(huì)利用時(shí)間間隙執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)任務(wù)。

這種分級(jí)調(diào)度機(jī)制既保障了關(guān)鍵實(shí)時(shí)任務(wù)的微秒級(jí)響應(yīng)能力，又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)計(jì)算資源的高效利用，完美平衡了實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)吞吐量的需求。

SylixOS 實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度調(diào)優(yōu)示意圖

ACOINFO

1.Cache 優(yōu)化：在正常的任務(wù)調(diào)度過(guò)程中，任務(wù)上下文切換會(huì)觸發(fā)較多的刷 cache 操作，這些 cache 操作會(huì)導(dǎo)致任務(wù)的抖動(dòng)增大。SylixOS 可以通過(guò)優(yōu)化不同平臺(tái)的 cache 以及適配 CPU 架構(gòu)內(nèi)部的緩存分區(qū)功能（如 ARM DSU），能夠大大降低 cache 所導(dǎo)致的抖動(dòng)問(wèn)題。

2.RMS（Rate Monotonic Scheduling）速率單調(diào)調(diào)度算法 + FIFO （First-In-First-Out）調(diào)度策略：PLC 的任務(wù)調(diào)度具有鮮明的周期性特征——絕大多數(shù)任務(wù)像鐘表齒輪一樣規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行邏輯和耗時(shí)相對(duì)穩(wěn)定。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們采用 RMS（速率單調(diào)調(diào)度） 作為優(yōu)先級(jí)分配策略，確保周期越短的任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高；同時(shí)結(jié)合 FIFO（先進(jìn)先出） 的隊(duì)列管理方式，讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)如同“緊急通道”上的車輛，隨時(shí)搶占低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行權(quán)。這種組合策略的優(yōu)勢(shì)在于：

? 強(qiáng)實(shí)時(shí)保障：高優(yōu)先級(jí)任務(wù)（如高速IO采集）總能“插隊(duì)”執(zhí)行，確保關(guān)鍵操作的時(shí)效性；

? 抗過(guò)載設(shè)計(jì)：當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載激增時(shí)，允許低優(yōu)先級(jí)任務(wù)（如日志記錄）被直接“拋棄”，避免無(wú)謂的上下文切換拖累整體響應(yīng)，從而消除高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行抖動(dòng)；

? 確定性調(diào)度：任務(wù)像流水線上的工件一樣嚴(yán)格按優(yōu)先級(jí)順序處理，使得系統(tǒng)行為高度可預(yù)測(cè)，契合PLC對(duì)穩(wěn)定性的苛刻要求。

3.任務(wù)綁核與核親和性配置：在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度就像一場(chǎng)精密的交通管制——核心綁定（CPU pinning） 確保關(guān)鍵任務(wù)獨(dú)占專屬“車道”，而強(qiáng)核親和性（strict affinity） 則像設(shè)置了一道隔離護(hù)欄，阻止無(wú)關(guān)任務(wù)闖入干擾。通過(guò)設(shè)置SCHED_FIFO + cpuset強(qiáng)制隔離，使綁定的核心僅服務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)，普通任務(wù)甚至內(nèi)核線程都無(wú)權(quán)“借道通行”；也避免因其他任務(wù)刷cache 導(dǎo)致的冷啟動(dòng)抖動(dòng)。

4.支持 TSN 解決方案：SylixOS 對(duì) TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議族的支持，從網(wǎng)絡(luò)通信底層對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能力的根本強(qiáng)化，為最關(guān)鍵的實(shí)時(shí)任務(wù)提供了納秒級(jí)抖動(dòng)、微秒級(jí)同步、無(wú)縫冗余的高可靠通信能力。SylixOS 將 TSN 協(xié)議棧（特別是 802.1AS 和 802.1Qbv）深度集成于內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)棧，并與自身的高精度時(shí)鐘中斷和任務(wù)調(diào)度器緊密耦合?？梢栽陉P(guān)鍵數(shù)據(jù)包發(fā)送/接收的時(shí)間窗口到來(lái)前，優(yōu)先調(diào)度相應(yīng)的通信任務(wù)，確保其能及時(shí)獲得 CPU 資源，處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，從而消除操作系統(tǒng)調(diào)度帶來(lái)的抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“端到端”的確定性。（了解更多，點(diǎn)擊查看 TSN 全文介紹：時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò) TSN 助力用戶消除兩大難題——SylixOS 網(wǎng)絡(luò)版圖再添新成員）

5. 實(shí)時(shí)網(wǎng)卡優(yōu)化：標(biāo)準(zhǔn)化：SylixOS 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)框架預(yù)留了輪詢收發(fā)接口，作為實(shí)時(shí)性協(xié)議棧進(jìn)行周期調(diào)用。實(shí)時(shí)性：具備專業(yè)成熟的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，此外針對(duì)網(wǎng)卡實(shí)時(shí)性優(yōu)化已經(jīng)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)化流程，可以針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)性優(yōu)化。

以專業(yè)開發(fā)實(shí)力，筑牢客戶價(jià)值根基

伴隨工業(yè) 4.0 的到來(lái)，我們相信未來(lái)工業(yè)控制將從“單一機(jī)械臂”進(jìn)化到“全身協(xié)同的智能體”，既需要硬 PLC 提供可靠“軀干”，也需要軟 PLC 編織智慧“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，共同推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化邁向更開放、更智能的時(shí)代。

為滿足不同客戶的多元需求，翼輝信息團(tuán)隊(duì)將依托全國(guó)產(chǎn)化工控?cái)?shù)字基臺(tái)以及豐富的行業(yè)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，秉持長(zhǎng)期深度合作理念，推出了多種靈活適配的商業(yè)模式：

許可證模式，降低起步門檻：中小型設(shè)備制造商以及需要從其他平臺(tái)遷移的客戶可通過(guò)購(gòu)買操作系統(tǒng)軟件許可證方式，以相對(duì)較低的成本迅速打造自身產(chǎn)品系列。

標(biāo)準(zhǔn)化 IGC SDK，快速入門：提供軟硬件一體化方案和標(biāo)準(zhǔn)化 IGC SDK 。工業(yè)自動(dòng)化上下游渠道商可直接部署驗(yàn)證控制器系統(tǒng)及 PLC 編程平臺(tái)。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，精準(zhǔn)評(píng)估技術(shù)方案與業(yè)務(wù)需求的匹配度，避免立項(xiàng)階段的盲目投入。

委托專業(yè)開發(fā)，高效達(dá)成目標(biāo)：國(guó)內(nèi)自動(dòng)化廠商應(yīng)對(duì)國(guó)產(chǎn)化替代等高安全、高可靠應(yīng)用領(lǐng)域，需聯(lián)合開展全新產(chǎn)品定義的相關(guān)項(xiàng)目集成廠商，可選擇將控制器系統(tǒng)以及 PLC 編程軟件開發(fā)平臺(tái)的定制服務(wù)，全權(quán)委托翼輝信息，團(tuán)隊(duì)?wèi){借專業(yè)的技術(shù)能力與豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，精準(zhǔn)把握廠商需求，助力廠商實(shí)現(xiàn)定制開發(fā)目標(biāo)，少走彎路。

提供即裝即用的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品：預(yù)裝 IGC 產(chǎn)品系列經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證的 SylixOS 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與 CODESYS 開發(fā)環(huán)境，國(guó)產(chǎn)化自動(dòng)化設(shè)備制造商、項(xiàng)目集成商開箱即可投入生產(chǎn)部署。翼輝提供從硬件維護(hù)、軟件升級(jí)到安全補(bǔ)丁的持續(xù)支持，確保設(shè)備符合 IEC 61131-3 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。