翼辉软PLC方案的技术创新与实践

在现代工业自动化领域，软 PLC （Soft PLC）正如同一条灵活的“数字神经”，将传统机械的“肌肉”（硬件设备）与智能化的“大脑”（软件算法）紧密连接，赋予生产线更敏捷的执行能力和更智慧的决策能力。

传统 PLC 在实现稳定、高效的标准化流程方面表现出色，是传统大规模生产的理想选择。而当面对日益增长的柔性化、个性化以及智能化生产需求时，其固定的硬件逻辑则显现出一定的适应性限制。而软 PLC 则像“可编程芯片”，能随时调整逻辑，支持小批量、多品种的柔性制造。此外，传统 PLC（OT 领域）相对封闭独立，而软 PLC 天然适配 IT 系统（如 MES 、ERP ），让工厂数据无缝流动，可实现 IT 与 OT 的“跨界融合”。

翼辉软 PLC 技术方案概览

翼辉软 PLC 方案可快速实现从嵌入式板卡到 PLC 产品的转化，其秘诀在于翼辉日积月累的标准化 BSP（板级支持包） 平台以及成熟扩展性强的 IGC SDK （软件开发工具包）：

硬件抽象与标准化

通过 BSP 层屏蔽底层硬件差异，使同一套 PLC 控制逻辑可适配不同嵌入式板卡，实现 “硬件可替换、软件可复用” 的软 PLC 架构。

快速开发与灵活扩展

IGC SDK 提供符合 IEC 61131-3 标准的编程环境，支持用户基于高级语言扩展自定义功能块，满足复杂控制需求。

实时性与可靠性保障

结合大型实时操作系统（如 SylixOS） 和硬件加速，确保控制周期达 μs 级，满足高精度运动控制场景。

开放生态与工业互联

以翼辉自研 VSOA 分布式软总线为核心，构建开放、统一的互联底座。VSOA 突破传统工业协议局限，实现设备、系统与服务的跨协议（支持 Modbus、PROFINET、EtherCAT 等工业协议）、跨地域、跨平台实时数据互通与功能协同，依托翼辉自主技术栈，实现从端到云、从实时控制到智能分析的统一连接与开放基础。

翼辉 IGC1503 ：软硬协同的典型范例

翼辉 IGC 系列控制器就是软 PLC 方案的成功落地产品，以 IGC1503 为代表，这是一款翼辉信息基于 SylixOS 大型实时操作系统的软 PLC 运行时环境，与自主设计的工业硬件平台进行深度协同优化的典范之作。实现了从操作系统层、运行时层到硬件层的全栈技术整合，为用户提供了一个高性能、高确定性、高度集成的一体化控制解决方案。

翼辉 IGC1503 电气拓扑图

翼辉 PLC 解决方案

01灵魂：软 PLC 技术与实时内核深度融合

硬实时保障的确定性：SylixOS 作为国产大型硬实时操作系统，提供了微秒级的中断响应和任务切换精度。这为软 PLC 的扫描周期、运动控制循环提供了极其严格的时间确定性保障，实现了任务抖动稳定在 ±10μs 以内的卓越性能。

内核级总线协议栈：关键的工业网络协议（如 EtherCAT ）以内核态驱动或内核模块的形式直接运行在 SylixOS 中。这种架构消除了用户态与内核态之间的数据拷贝和上下文切换开销，使得协议栈的处理延迟更低、效率更高，是实现高精度同步运动控制（如 32 轴同步）的技术基石。

02躯体：为软 PLC 量身定制的硬件架构

处理器资源的硬隔离与专核专用：搭载国产四核 1.2GHz 处理器并非简单并行处理。在系统设计上，这种“专核专用”的设计从硬件层面消除了任务间干扰，是实现超高实时性的根本保证。

硬件与软件的协同优化：硬件平台上的 FPGA 或专用通信协处理器 与 SylixOS 内核驱动深度配合，负责处理 EtherCAT 帧的精确收发、分布式时钟（ DC ）的同步校准等高速硬件操作，极大减轻了 CPU 的负载，进一步提升了整体性能和确定性。

扩展架构的深度集成：其强大的本地 I/O 扩展能力（最大支持 32 个模块），背板总线与 SylixOS 的设备管理框架、软 PLC 的 I/O 映射服务紧密集成，使得扩展 I/O 的刷新周期能够被纳入统一的实时任务调度中，确保所有分布式 I/O 点的数据都能在确定的周期内完成与控制器内存的同步。

翼辉信息“软 PLC ”技术架构

翼辉信息的方案具备开放性与灵活性，极大限度地让用户无需依赖特定品牌的专用硬件，即可使用符合 IEC 61131-3 标准的编程环境（如 CODESYS ）进行程序开发，享受软件迭代升级的便利和丰富的生态系统。通过软硬件垂直整合，获得了媲美硬 PLC 的确定性性能和工业级可靠性，也克服了传统软 PLC 方案在稳定性和环境适应性上的不足。

翼辉 IGC SDK 核心优势解析

基于翼辉自研的 SylixOS 实时操作系统， IGC SDK 具备以下核心优势：

01适配多样硬件架构：

覆盖 ARM32/64、x86/x64、MIPS32/64 、LoongArch、RISC-V32/64 等主流及国产芯片架构，实现真正的“一次开发，多平台部署”。

02开箱即用的 BSP 生态：

提供标准化 BSP 库，客户可直接复用现成驱动支持，大幅缩短硬件适配周期

依托翼辉十年以上 BSP 开发经验，针对国产芯片提供深度优化支持（如内存管理/中断响应专项调优）

支持工具链自动适配，同一套代码可通过不同编译器无缝移植到目标架构

03国产化全栈技术保障：

自主可控内核：从操作系统到 BSP 层实现 100% 国产化，规避供应链风险

实时性保障：通过时间确定性调度、绑核隔离等技术，确保工业场景 μs 级响应

04翼辉 IGC SDK 可帮助客户：

缩短硬件适配周期

直接复用现有 BSP +工具链，可实现国产芯片兼容性验证成本大幅降低

持续提供 BSP 升级与安全补丁，满足客户全生命周期维护保障

BSP 已基于多个国产平台架构完成验证

SylixOS 对实时性任务调度的优化

SylixOS 采用 1000Hz 的默认 Tick 频率，通过精细的实时任务调度机制确保系统响应确定性。在执行周期任务时，系统会智能区分任务特性：

对于执行时间短于 1ms 的关键高优先级任务，系统将保持其独占 CPU 核心持续运行，避免任务切换带来的性能损耗；而对于执行时间超过 1ms 的任务，则采用严格的优先级抢占式调度策略——系统始终优先执行高优先级任务，仅当高优先级任务进入等待状态时，才会利用时间间隙执行低优先级任务。

这种分级调度机制既保障了关键实时任务的微秒级响应能力，又实现了系统计算资源的高效利用，完美平衡了实时性和系统吞吐量的需求。

SylixOS 实时任务调度调优示意图

ACOINFO

1.Cache 优化：在正常的任务调度过程中，任务上下文切换会触发较多的刷 cache 操作，这些 cache 操作会导致任务的抖动增大。SylixOS 可以通过优化不同平台的 cache 以及适配 CPU 架构内部的缓存分区功能（如 ARM DSU），能够大大降低 cache 所导致的抖动问题。

2.RMS（Rate Monotonic Scheduling）速率单调调度算法 + FIFO （First-In-First-Out）调度策略：PLC 的任务调度具有鲜明的周期性特征——绝大多数任务像钟表齿轮一样规律运转，执行逻辑和耗时相对稳定。针对这一特点，我们采用 RMS（速率单调调度） 作为优先级分配策略，确保周期越短的任务优先级越高；同时结合 FIFO（先进先出） 的队列管理方式，让高优先级任务如同“紧急通道”上的车辆，随时抢占低优先级任务的执行权。这种组合策略的优势在于：

• 强实时保障：高优先级任务（如高速IO采集）总能“插队”执行，确保关键操作的时效性；

• 抗过载设计：当系统负载激增时，允许低优先级任务（如日志记录）被直接“抛弃”，避免无谓的上下文切换拖累整体响应，从而消除高优先级任务的执行抖动；

• 确定性调度：任务像流水线上的工件一样严格按优先级顺序处理，使得系统行为高度可预测，契合PLC对稳定性的苛刻要求。

3.任务绑核与核亲和性配置：在实时系统中，任务调度就像一场精密的交通管制——核心绑定（CPU pinning） 确保关键任务独占专属“车道”，而强核亲和性（strict affinity） 则像设置了一道隔离护栏，阻止无关任务闯入干扰。通过设置SCHED_FIFO + cpuset强制隔离，使绑定的核心仅服务实时任务，普通任务甚至内核线程都无权“借道通行”；也避免因其他任务刷cache 导致的冷启动抖动。

4.支持 TSN 解决方案：SylixOS 对 TSN（时间敏感网络）协议族的支持，从网络通信底层对实时操作系统能力的根本强化，为最关键的实时任务提供了纳秒级抖动、微秒级同步、无缝冗余的高可靠通信能力。SylixOS 将 TSN 协议栈（特别是 802.1AS 和 802.1Qbv）深度集成于内核网络栈，并与自身的高精度时钟中断和任务调度器紧密耦合。可以在关键数据包发送/接收的时间窗口到来前，优先调度相应的通信任务，确保其能及时获得 CPU 资源，处理网络数据，从而消除操作系统调度带来的抖动，实现“端到端”的确定性。（了解更多，点击查看 TSN 全文介绍：时间敏感性网络 TSN 助力用户消除两大难题——SylixOS 网络版图再添新成员）

5. 实时网卡优化：标准化：SylixOS 网络驱动框架预留了轮询收发接口，作为实时性协议栈进行周期调用。实时性：具备专业成熟的网络驱动开发经验，此外针对网卡实时性优化已经有一套标准化的优化流程，可以针对不同的网络驱动进行实时性优化。

以专业开发实力，筑牢客户价值根基

伴随工业 4.0 的到来，我们相信未来工业控制将从“单一机械臂”进化到“全身协同的智能体”，既需要硬 PLC 提供可靠“躯干”，也需要软 PLC 编织智慧“神经网络”，共同推动工业自动化迈向更开放、更智能的时代。

为满足不同客户的多元需求，翼辉信息团队将依托全国产化工控数字基台以及丰富的行业实战经验，秉持长期深度合作理念，推出了多种灵活适配的商业模式：

许可证模式，降低起步门槛：中小型设备制造商以及需要从其他平台迁移的客户可通过购买操作系统软件许可证方式，以相对较低的成本迅速打造自身产品系列。

标准化 IGC SDK，快速入门：提供软硬件一体化方案和标准化 IGC SDK 。工业自动化上下游渠道商可直接部署验证控制器系统及 PLC 编程平台。通过实际运行测试，精准评估技术方案与业务需求的匹配度，避免立项阶段的盲目投入。

委托专业开发，高效达成目标：国内自动化厂商应对国产化替代等高安全、高可靠应用领域，需联合开展全新产品定义的相关项目集成厂商，可选择将控制器系统以及 PLC 编程软件开发平台的定制服务，全权委托翼辉信息，团队凭借专业的技术能力与丰富的项目经验，精准把握厂商需求，助力厂商实现定制开发目标，少走弯路。

提供即装即用的工业级产品：预装 IGC 产品系列经过严格验证的 SylixOS 实时系统与 CODESYS 开发环境，国产化自动化设备制造商、项目集成商开箱即可投入生产部署。翼辉提供从硬件维护、软件升级到安全补丁的持续支持，确保设备符合 IEC 61131-3 工业标准。