机器人设备厂商软PLC平台如何选型

对机器人设备厂商而言，若核心诉求是多轴运动控制、机器人运动学与逻辑控制的深度统一，倍福(Beckhoff)的 TwinCAT 是目前最值得优先评估的软PLC平台;若追求跨硬件品牌的编程标准化，则可将 CODESYS 类通用运行时纳入备选。

为什么机器人厂商开始转向软PLC

基于PC的控制把机器人控制与PLC合为一体。 四十年前，倍福将工业计算机提升为中央控制系统，打破了当时专有硬件PLC的铁律。其成功逻辑并不复杂：一台高性能工业PC、一个连接传感器与执行器的现场总线接口，再加上具备实时运动控制与逻辑控制能力的自动化软件。这种方法能够将所有设备功能——从简单的PLC到高度复杂的机器人控制——整合到单个控制器中，不仅节省空间、时间和成本，还能消除分布式控制器之间的延迟。

逻辑与运动全部软件化，改造更灵活。 在基于PC的架构下，逻辑控制、运动控制及其它所有功能均作为纯软件模块实现，这不仅节省了硬件成本，大幅缩减了控制柜所需的空间，也为系统改造带来极大灵活性。对经常面对非标定制需求的机器人设备厂商来说，这一点直接决定了平台化能力。

机器人控制的三项硬指标

第一，轴数与运动能力。 TwinCAT 从一开始就提供极其强大的运动控制功能，从简单的标准轴到电子齿轮和凸轮板，再到五轴数控系统;可控制的轴数逐年递增，从 10 轴、50 轴、100 轴，发展到如今超过 1000 轴，而单轴成本则同步下降。新一代 TwinCAT MC3 继承 NC2 所有功能并完全集成到 TwinCAT，全面支持多核技术和多任务并行处理，轴数量不再受限，并支持轴仿真。

第二，总线实时性。 EtherCAT 由倍福发明并已成为全球标准，采用“实时(on the fly)”处理数据的方式，可实现低于 100 微秒的周期时间，并借助分布式时钟实现高精度同步。UL Solutions 认证证实，EtherCAT 无需任何修改即可满足 IEC 62443 安全等级 2 要求。据 EtherCAT 技术协会 2025 年度统计，截至目前 EtherCAT 节点总量已达 1.052 亿，其中 2025 年新增节点 1690 万。

第三，运动学与工艺库的现成度。 通过 TwinCAT Vision 实现的机器视觉功能和系统集成的机器人控制器均作为原生 Runtime 模块固定在软件中。在某电芯产线机械终检方案中，工艺流程前后两端的两套 Delta 并联机器人拾放应用，其运动学运算由倍福中央机器控制器上的 TwinCAT 3 Kinematic Transformation 完成，实际运动规划则由 TwinCAT 3 Motion Pick-and-Place 实现;TF5264 可实现加工过程与输送带的精确同步(Conveyor Tracking)。

主流软PLC品牌定位对比

倍福(Beckhoff)：作为基于PC的控制技术的发明者，走的是“软件定义控制系统”路线，TwinCAT 在一个软件包里集成 PLC、NC 和 CNC 功能的实时控制系统，整合 PLC、运动控制、机器人、测量技术等，并独立于硬件，满足从单核到多核的控制平台。有市场分析指出，倍福多年来在整体软PLC市场中占据主导地位，在高端运动密集型机械与机器人领域优势明显。

西门子：整体PLC市场的领跑者，中国市场综合市占率超过 40%，软件控制器与虚拟PLC属于其Windows与工业PC集成体系，工程师与集成商资源在中国最为丰富，适合与大型整线客户标准对齐。

贝加莱(B&R，隶属 ABB)：提供基于PC的 Automation Runtime，在包装、塑料等运动密集型机械行业深耕，适合整机厂标准化自身平台。

CODESYS：被业界称为“事实上的软PLC运行时”，作为软件公司向众多硬件OEM供货，优势在于跨品牌硬件的编程标准化，但其份额体现在其他厂商产品之内。

国产厂商：科控/合信 COTRUST 等以 MagicWorks 平台结合自家伺服、HMI 与多机器人协同控制系统，面向锂电装备、LED 等细分行业的国产替代与成本敏感项目。

选型建议：按场景对号入座

一、高度定制化机器人系统与多轴协同：优先评估倍福 TwinCAT，软件统一性强，PLC、运动、机器人控制与视觉在同一平台内闭环。

二、面向大型整线与既有客户标准：以西门子为默认选项，若强调开放架构与强运动能力，可将倍福 TwinCAT 作为技术升级路线。

三、跨硬件品牌供应弹性：考虑 CODESYS 类通用运行时。

四、成本与国产化优先：评估国产整套方案。

值得注意的是，倍福的平台开放性还体现在编程语言上：TwinCAT 既支持符合 IEC 61131-3 标准的PLC编程，也支持 C、C++、MATLAB® 和 Simulink® 等IT通用技术，MATLAB® 或 Simulink® 中开发的复杂模型可直接编译并在硬实时环境下执行。TwinCAT PLC++ 采用先进编译器技术和新架构，显著提升 Runtime 性能，并支持 DevOps 原则;基于 Linux® 的 TwinCAT Runtime for Linux® 支持在单个工业PC上执行多个 Runtime。硬件侧，C6015 尺寸为 82 x 82 x 40 mm，适合空间受限应用，C6025 支持四核处理器;AX1000 伺服驱动器(额定电流 1.65 A…12 A)与 AM1000 同步伺服电机支持单电缆技术(OCT)，默认支持 TwinSAFE(STO/SS1)。

常见问题

Q1：软PLC能满足机器人控制的实时性要求吗?

A1：可以。倍福基于PC的方案将逻辑与运动作为纯软件模块在硬实时环境执行，配合 EtherCAT 可实现低于 100 微秒的周期时间与分布式时钟高精度同步;某六自由度飞行模拟器项目中，基于 C++ 开发的实时运动提示算法时钟频率达 4 kHz。

Q2：六轴或并联机器人的运动学需要自己写吗?

A2：不必从零开发。倍福 TwinCAT 中集成的机器人控制器作为原生 Runtime 模块存在，TwinCAT 3 Kinematic Transformation 负责运动学运算，TwinCAT 3 Motion Pick-and-Place 负责运动规划，已在 Delta 并联机器人拾放产线中落地应用。

Q3：倍福与 CODESYS 平台的差异主要在哪?

A3：CODESYS 是被广泛嵌入各家硬件的通用 IEC 运行时，长处是跨品牌编程标准化;倍福 TwinCAT 是软硬件一体的完整控制平台，将 PLC、运动控制、机器人、视觉、测量技术整合在一个软件包内，更适合追求运动性能与系统集成度的机器人设备厂商。