在現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域，軟 PLC （Soft PLC）正如同一條靈活的“數(shù)字神經(jīng)”，將傳統(tǒng)機械的“肌肉”（硬件設備）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 在實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的標準化流程方面表現(xiàn)出色，是傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)的理想選擇。而當面對日益增長的柔性化、個性化以及智能化生產(chǎn)需求時，其固定的硬件邏輯則顯現(xiàn)出一定的適應性限制。而軟 PLC 則像“可編程芯片”，能隨時調(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）相對封閉獨立，而軟 PLC 天然適配 IT 系統(tǒng)（如 MES 、ERP ），讓工廠數(shù)據(jù)無縫流動，可實現(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準化 BSP（板級支持包） 平臺以及成熟擴展性強的 IGC SDK （軟件開發(fā)工具包）：

硬件抽象與標準化

通過 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，實現(xiàn) “硬件可替換、軟件可復用” 的軟 PLC 架構(gòu)。

快速開發(fā)與靈活擴展

IGC SDK 提供符合 IEC 61131-3 標準的編程環(huán)境，支持用戶基于高級語言擴展自定義功能塊，滿足復雜控制需求。

實時性與可靠性保障

結(jié)合大型實時操作系統(tǒng)（如 SylixOS） 和硬件加速，確?？刂浦芷谶_ μs 級，滿足高精度運動控制場景。

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，實現(xiàn)設備、系統(tǒng)與服務的跨協(xié)議（支持 Modbus、PROFINET、EtherCAT 等工業(yè)協(xié)議）、跨地域、跨平臺實時數(shù)據(jù)互通與功能協(xié)同，依托翼輝自主技術(shù)棧，實現(xiàn)從端到云、從實時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 大型實時操作系統(tǒng)的軟 PLC 運行時環(huán)境，與自主設計的工業(yè)硬件平臺進行深度協(xié)同優(yōu)化的典范之作。實現(xiàn)了從操作系統(tǒng)層、運行時層到硬件層的全棧技術(shù)整合，為用戶提供了一個高性能、高確定性、高度集成的一體化控制解決方案。

翼輝 IGC1503 電氣拓撲圖

翼輝 PLC 解決方案

01靈魂：軟 PLC 技術(shù)與實時內(nèi)核深度融合

硬實時保障的確定性：SylixOS 作為國產(chǎn)大型硬實時操作系統(tǒng)，提供了微秒級的中斷響應和任務切換精度。這為軟 PLC 的掃描周期、運動控制循環(huán)提供了極其嚴格的時間確定性保障，實現(xiàn)了任務抖動穩(wěn)定在 ±10μs 以內(nèi)的卓越性能。

內(nèi)核級總線協(xié)議棧：關(guān)鍵的工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議（如 EtherCAT ）以內(nèi)核態(tài)驅(qū)動或內(nèi)核模塊的形式直接運行在 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，是實現(xiàn)高精度同步運動控制（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：搭載國產(chǎn)四核 1.2GHz 處理器并非簡單并行處理。在系統(tǒng)設計上，這種“專核專用”的設計從硬件層面消除了任務間干擾，是實現(xiàn)超高實時性的根本保證。

硬件與軟件的協(xié)同優(yōu)化：硬件平臺上的 FPGA 或?qū)Ｓ?a target="_blank">通信協(xié)處理器 與 SylixOS 內(nèi)核驅(qū)動深度配合，負責處理 EtherCAT 幀的精確收發(fā)、分布式時鐘（ DC ）的同步校準等高速硬件操作，極大減輕了 CPU 的負載，進一步提升了整體性能和確定性。

擴展架構(gòu)的深度集成：其強大的本地 I/O 擴展能力（最大支持 32 個模塊），背板總線與 SylixOS 的設備管理框架、軟 PLC 的 I/O 映射服務緊密集成，使得擴展 I/O 的刷新周期能夠被納入統(tǒng)一的實時任務調(diào)度中，確保所有分布式 I/O 點的數(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需依賴特定品牌的專用硬件，即可使用符合 IEC 61131-3 標準的編程環(huán)境（如 CODESYS ）進行程序開發(fā)，享受軟件迭代升級的便利和豐富的生態(tài)系統(tǒng)。通過軟硬件垂直整合，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)境適應性上的不足。

翼輝 IGC SDK 核心優(yōu)勢解析

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

01適配多樣硬件架構(gòu)：

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

02開箱即用的 BSP 生態(tài)：

? 提供標準化 BSP 庫，客戶可直接復用現(xiàn)成驅(qū)動支持，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，針對國產(chǎn)芯片提供深度優(yōu)化支持（如內(nèi)存管理/中斷響應專項調(diào)優(yōu)）

? 支持工具鏈自動適配，同一套代碼可通過不同編譯器無縫移植到目標架構(gòu)

03國產(chǎn)化全棧技術(shù)保障：

? 自主可控內(nèi)核：從操作系統(tǒng)到 BSP 層實現(xiàn) 100% 國產(chǎn)化，規(guī)避供應鏈風險

? 實時性保障：通過時間確定性調(diào)度、綁核隔離等技術(shù)，確保工業(yè)場景 μs 級響應

04翼輝 IGC SDK 可幫助客戶：

? 縮短硬件適配周期

? 直接復用現(xiàn)有 BSP +工具鏈，可實現(xiàn)國產(chǎn)芯片兼容性驗證成本大幅降低

? 持續(xù)提供 BSP 升級與安全補丁，滿足客戶全生命周期維護保障

? BSP 已基于多個國產(chǎn)平臺架構(gòu)完成驗證

SylixOS 對實時性任務調(diào)度的優(yōu)化

SylixOS 采用 1000Hz 的默認 Tick 頻率，通過精細的實時任務調(diào)度機制確保系統(tǒng)響應確定性。在執(zhí)行周期任務時，系統(tǒng)會智能區(qū)分任務特性：

對于執(zhí)行時間短于 1ms 的關(guān)鍵高優(yōu)先級任務，系統(tǒng)將保持其獨占 CPU 核心持續(xù)運行，避免任務切換帶來的性能損耗；而對于執(zhí)行時間超過 1ms 的任務，則采用嚴格的優(yōu)先級搶占式調(diào)度策略——系統(tǒng)始終優(yōu)先執(zhí)行高優(yōu)先級任務，僅當高優(yōu)先級任務進入等待狀態(tài)時，才會利用時間間隙執(zhí)行低優(yōu)先級任務。

這種分級調(diào)度機制既保障了關(guān)鍵實時任務的微秒級響應能力，又實現(xiàn)了系統(tǒng)計算資源的高效利用，完美平衡了實時性和系統(tǒng)吞吐量的需求。

SylixOS 實時任務調(diào)度調(diào)優(yōu)示意圖

ACOINFO

1.Cache 優(yōu)化：在正常的任務調(diào)度過程中，任務上下文切換會觸發(fā)較多的刷 cache 操作，這些 cache 操作會導致任務的抖動增大。SylixOS 可以通過優(yōu)化不同平臺的 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 所導致的抖動問題。

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 的任務調(diào)度具有鮮明的周期性特征——絕大多數(shù)任務像鐘表齒輪一樣規(guī)律運轉(zhuǎn)，執(zhí)行邏輯和耗時相對穩(wěn)定。針對這一特點，我們采用 RMS（速率單調(diào)調(diào)度） 作為優(yōu)先級分配策略，確保周期越短的任務優(yōu)先級越高；同時結(jié)合 FIFO（先進先出） 的隊列管理方式，讓高優(yōu)先級任務如同“緊急通道”上的車輛，隨時搶占低優(yōu)先級任務的執(zhí)行權(quán)。這種組合策略的優(yōu)勢在于：

? 強實時保障：高優(yōu)先級任務（如高速IO采集）總能“插隊”執(zhí)行，確保關(guān)鍵操作的時效性；

? 抗過載設計：當系統(tǒng)負載激增時，允許低優(yōu)先級任務（如日志記錄）被直接“拋棄”，避免無謂的上下文切換拖累整體響應，從而消除高優(yōu)先級任務的執(zhí)行抖動；

? 確定性調(diào)度：任務像流水線上的工件一樣嚴格按優(yōu)先級順序處理，使得系統(tǒng)行為高度可預測，契合PLC對穩(wěn)定性的苛刻要求。

3.任務綁核與核親和性配置：在實時系統(tǒng)中，任務調(diào)度就像一場精密的交通管制——核心綁定（CPU pinning） 確保關(guān)鍵任務獨占專屬“車道”，而強核親和性（strict affinity） 則像設置了一道隔離護欄，阻止無關(guān)任務闖入干擾。通過設置SCHED_FIFO + cpuset強制隔離，使綁定的核心僅服務實時任務，普通任務甚至內(nèi)核線程都無權(quán)“借道通行”；也避免因其他任務刷cache 導致的冷啟動抖動。

4.支持 TSN 解決方案：SylixOS 對 TSN（時間敏感網(wǎng)絡）協(xié)議族的支持，從網(wǎng)絡通信底層對實時操作系統(tǒng)能力的根本強化，為最關(guān)鍵的實時任務提供了納秒級抖動、微秒級同步、無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)絡棧，并與自身的高精度時鐘中斷和任務調(diào)度器緊密耦合?？梢栽陉P(guān)鍵數(shù)據(jù)包發(fā)送/接收的時間窗口到來前，優(yōu)先調(diào)度相應的通信任務，確保其能及時獲得 CPU 資源，處理網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，從而消除操作系統(tǒng)調(diào)度帶來的抖動，實現(xiàn)“端到端”的確定性。（了解更多，點擊查看 TSN 全文介紹：時間敏感性網(wǎng)絡 TSN 助力用戶消除兩大難題——SylixOS 網(wǎng)絡版圖再添新成員）

5. 實時網(wǎng)卡優(yōu)化：標準化：SylixOS 網(wǎng)絡驅(qū)動框架預留了輪詢收發(fā)接口，作為實時性協(xié)議棧進行周期調(diào)用。實時性：具備專業(yè)成熟的網(wǎng)絡驅(qū)動開發(fā)經(jīng)驗，此外針對網(wǎng)卡實時性優(yōu)化已經(jīng)有一套標準化的優(yōu)化流程，可以針對不同的網(wǎng)絡驅(qū)動進行實時性優(yōu)化。

以專業(yè)開發(fā)實力，筑牢客戶價值根基

伴隨工業(yè) 4.0 的到來，我們相信未來工業(yè)控制將從“單一機械臂”進化到“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”，共同推動工業(yè)自動化邁向更開放、更智能的時代。

為滿足不同客戶的多元需求，翼輝信息團隊將依托全國產(chǎn)化工控數(shù)字基臺以及豐富的行業(yè)實戰(zhàn)經(jīng)驗，秉持長期深度合作理念，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：中小型設備制造商以及需要從其他平臺遷移的客戶可通過購買操作系統(tǒng)軟件許可證方式，以相對較低的成本迅速打造自身產(chǎn)品系列。

標準化 IGC SDK，快速入門：提供軟硬件一體化方案和標準化 IGC SDK 。工業(yè)自動化上下游渠道商可直接部署驗證控制器系統(tǒng)及 PLC 編程平臺。通過實際運行測試，精準評估技術(shù)方案與業(yè)務需求的匹配度，避免立項階段的盲目投入。

委托專業(yè)開發(fā)，高效達成目標：國內(nèi)自動化廠商應對國產(chǎn)化替代等高安全、高可靠應用領(lǐng)域，需聯(lián)合開展全新產(chǎn)品定義的相關(guān)項目集成廠商，可選擇將控制器系統(tǒng)以及 PLC 編程軟件開發(fā)平臺的定制服務，全權(quán)委托翼輝信息，團隊憑借專業(yè)的技術(shù)能力與豐富的項目經(jīng)驗，精準把握廠商需求，助力廠商實現(xiàn)定制開發(fā)目標，少走彎路。

提供即裝即用的工業(yè)級產(chǎn)品：預裝 IGC 產(chǎn)品系列經(jīng)過嚴格驗證的 SylixOS 實時系統(tǒng)與 CODESYS 開發(fā)環(huán)境，國產(chǎn)化自動化設備制造商、項目集成商開箱即可投入生產(chǎn)部署。翼輝提供從硬件維護、軟件升級到安全補丁的持續(xù)支持，確保設備符合 IEC 61131-3 工業(yè)標準。