身处我国工业制造升级的重大转型期,工业机器人应用领域的机遇与挑战并存,作为工业机器人关键技术之一的控制器也存在着诸多创新优化的可能。一种先进的一体化控制器系统设计方案是利用软PLC技术和机器人技术协作来提升系统性能,其中软PLC技术实现逻辑控制和过程管理,机器人技术实现运动控制。本文以IEC61131-3标准为规范,控制器系统实际需求为目标,重点研究控制器系统中的软PLC相关技术。工业机器人控制器系统软件包括上位机中的配置管理软件和控制器中的运行系统软件,软PLC技术包含的编程系统和运行平台分别位于这两个软件中。编程系统属于配置管理软件重要组成部分,完成对软PLC源程序的编辑编译、调试运行和监控管理。运行平台作为控制器运行系统的重要任务,实现软PLC目标文件运行、多种总线设备数据刷新和系统运行管理等功能。本文首先对国内外工业机器人控制器的研究现状作了综述,对系统中的软PLC技术应用现状进行介绍。接着从控制器系统需求出发,阐述了系统整体架构和多任务调度策略,并结合软PLC的应用场景和功能需求论述了软PLC编程系统和运行平台的总体设计方案。对于软PLC编程系统,本文完成了ST语言编译器升级和梯形图语言编程子系统开发。针对ST语言编译器,以ST语言典型语言特性为重点,设计制定了编译描述模型和完整的编译过程,并借此实现了对外部设备数据的应用与管理。针对梯形图编程子系统,进一步将其划分为编辑器和编译器模块,在编辑器模块中,依次设计实现了数据模型,操作编辑等功能;在编译器模块中,给出了通过语言转换完成编译的解决方案,并设计实现了将梯形图语言转换为ST语言的算法。对于软PLC运行平台,优化了任务生命周期管理,并在此基础上设计实现了加解密流程方案,同时结合编程系统中的单元测试接口实现对软PLC程序的单元测试。此外,针对复杂的运行管理过程,设计改进了以软PLC运行平台(数据管理)和运行管理层(控制交互)为中枢的运行管理方案。最后对各个任务模块进行单独验证,并以ER4型机器人作为系统平台,通过实验证明了软PLC技术能够满足控制器系统的控制管理需求。