嵌入式软PLC是一种以嵌入式计算机平台为运行系统以开放的IEC61131-3编程环境为开发系统的新型工业自动化控制器。目前大型风力发电机组全部采用其作为主控制器，但国内还没有成熟的产品。为了打破国外在控制器技术上的垄断，增强我国风机自主创新能力，本论文在详细分析了MW级风力发电机组控制系统需求及发展现状的基础上，设计了一种以3S公司的CodeSys为编程系统，PowerPC处理器结合VxWorks实时操作系统为运行环境的嵌入式软PLC系统。本文研究了嵌入式软PLC工作原理及IEC61131-3国际标准，在此基础上介绍了满足课题要求的软PLC硬件系统结构。整个硬件系统采用模块化的设计，主要包括CPU模块、I/O模块、通信模块、底板等。文中对CPU模块做了详细的设计研究，其核心处理单元包括一个PowerPC处理器和一个FPGA构建的协处理器。前者负责控制程序及系统程序的执行，后者则主要用于管理所有I/O模块，实现CPU模块与I/O模块之间的数据交互。本文重点设计并实现了嵌入式软PLC软件系统。在详细研究了VxWorks操作系统的基础上，将其移植到了PowerPC处理器上，构成了能独立运行的嵌入式计算机平台。同时，针对如何在该平台上实现基于CodeSys的软PLC做了系统的分析，核心工作包括实现主调度程序、通过共享数据区实现PLC应用程序与系统程序之间的数据交互、实现CodeSys环境下I/O驱动程序及用户函数库以及各个模块之间的时间同步算法研究与实现等。为了更好的利用系统，文中对如何利用其进行控制系统的二次开发做了详细的阐述，特别地在如何进行算法实现上研究了将simulink程序直接运用到实时控制系统中的方法。最后，本文针对湘电风能2MW风力发电机组，提出了基于本课题软PLC系统的控制系统解决方案。通过工厂安装调试表明，风机控制程序运行正常，各种算法运行正常，I/O模块各个通道能够正确驱动执行器，在国内首家成功实现了风机控制系统的国产化。本系统作为开放的控制平台，可以扩展到工业控制的其他领域，具有非常重要的现实意义。