上位机代替PLC探讨及IO采集实时性测试

前言

之前写了一篇文章，关于上位机能不能代替PLC实现控制：

上位机能不能代替PLC实现控制？

这篇文章引发了很多小伙伴的讨论，我摘取几个比较典型的：

文武：上位机代替PLC主要解决实时性，稳定性

IMBA：我的理解是PLC是循环执行的，相当于上位机程序跑在一个定时器循环事件里。ob1，ob30，就像是上位机中不同的定时器循环中执行的程序，彼此独立，各自有一个线程。上位机里有线程锁的概念，PLC里不知道有没有。还有scl也可以像c# 一样编程。所有变量都写在fb里的static里，相当于c# 中类的字段。input，output相当于属性，在scl里手动和static变量连接。虽然PLC没继承，但是有多重背景数据块（相当于c#的单例模式）。其实几十年前就有上位机代替PLC控制的设备了。很多国外设备厂家，会在做上位机的时候把设备控制也做进去。PLC只有在非标项目用的多。

赵工：刚刚09年大学毕业，接触的第一个项目就差不多这个意思底层全部是用的ADAM模块接到上位机（组态王），逻辑全部写在上位机里的也用了10多年（我们公司在97 98年做的项目）还挺稳定的  貌似就是刷新速度有点慢，不过就皮带输煤线还是可以接受的。

巨忍：我的理解是做设备自动化控制方面，应多方面考虑，1.自己公司的资源2.设备的数量3，设备整体的控制要求4，交期5，全寿命周期，达到最优价值。传统继电器线路，单片机，PLC，上位机软件加板卡，数控系统等都可以实现设备控制，但侧重略有不同。比如PLC用逻辑控制，轴定位，模、数等方面有优势，单片机用于小设备，批量，仪器，检测类有优势，上位机加板卡用在轴定位，视觉，扫码，等对接附加功能的设备，数控系统当然多用在机床加工类，实现多轴插补、运动。

个人理解

首先，我个人认为上位机是可以替换PLC的，但并不一定可以代替全部PLC。

其实工业现场已经有很多这样的应用，尤其是在一些运动控制、机器视觉的项目里，在没有PLC的情况下，所有的逻辑都是在上位机来实现的。

可能有些小伙伴理解有误，其实我写那篇文章的目的，并不是说要使用上位机来代替PLC，这个我在文章里也说明了。

因为上位机的宗旨不是为了取代PLC，而且为了和PLC更多地融合，PLC发展这么长时间，事实证明，是一个非常成功的工业控制器。然而，PLC只是控制器的一种，是使用频率比较多，应用场合比较多，而且性价比比较高的一种，但这并意味着所有的项目必须要使用PLC，比如很多小型项目，可能自己做单片机的成本更低，运动控制视觉项目，可能采用运动控制卡的方式实现起来性价比更高。

没有一种技术可以代替所有。

其次，上位机并不意味着就是C#，也并不意味着就一定是Windows系统。

除了我们常规的PLC模块，还有一种称为软PLC。

这个其实倍福做的一直都是，后面西门子等其他大厂也一直在致力于做这样的产品。

软PLC也被称为软件控制器，它是一套软件系统，可以根据需要安装到不同的硬件环境中。其实就相当于把常规PLC的软件部分单独拿出来，适配到不同的硬件中，从而形成新的PLC。

因此，软PLC需要基于某种操作系统(比如Windows或Linux)，它至少包括两个部分：编程开发环境和运行时(runtime)，编程开发环境用于编写/编译/下载PLC程序；运行时将原操作系统改造成PLC实时环境，并运行用户下载的程序。

CODESYS是典型的软PLC，当然，西门子也有软PLC产品——SIMATIC S7-1500软件控制器。S7-1500软件控制器（软PLC）必须安装到西门子的工业计算机上，它是一套运行在Windows系统上的软件产品。准确来说，S7-1500软件控制器采用Hypervisor技术，将工业计算机的资源分成两部分，一部分用于运行Windows系统及其程序；另一部分用于运行软PLC。两者之间保留SIMATIC通信功能，但Windows系统及其程序无权访问软PLC的资源。

我认为，如果使用C#结合Windows系统，来代替PLC，最大的瓶颈在于实时性，而不是可行性，因为Windows操作系统本身是一个多用户多任务操作系统，并不是一个实时系统，但是如果我们不使用Windows系统呢，所以，未来，还有很多东西，值得我们去探索。
测试实时性

另外，还有小伙伴比较关心，上位机读取IO的实时性，借此机会，给大家测试一下，不同环境，不同配置电脑可能有所不同，测试结果仅供参考：

连续读取100次：



连续读取1000次：



连续读取10000次：



测试了很多次，基本上结果都是比较稳定的，单次读取大约在0.38ms，对于要求不是特别高的项目来说，一般是可以满足要求的。