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目前工业机器人控制器正向标准化、模块化、开放式和嵌入式方向发展。软PLC系统作为工业机器人控制器的重要组成部分之一,主要负责逻辑控制和总线通信功能,与机器人运动控制系统协同工作,实现对机器人运动控制和外围过程控制的结合。本文以开发具有自主知识产权的软PLC系统软件为目标,深入研究了面向工业机器人控制器的、支持IEC61131-3标准的软PLC系统软件的相关技术与开发实现。所开发的软PLC系统软件由编程系统和运行系统两部分组成,软PLC目标文件作为连接二者的桥梁。软PLC编程系统支持IEC61131-3标准编程语言,提供良好的软PLC应用程序的编辑、编译、工程配置环境；软PLC运行系统基于嵌入式Xenomai+Linux双内核实时操作系统,完成软PLC目标文件解释执行、I/O和伺服数据刷新、人机交互等任务,并配合机器人运动控制任务,实现对工业机器人和外围I/O设备的控制。本文首先阐述了软PLC技术在国内外发展现状,分析了面向工业机器人控制器的软PLC系统软件的设计需求,提出了一套完整的包含软PLC编程和运行的设计方案：然后叙述了自主设计的软PLC目标文件格式规范,详细阐述了基于flex和bison工具的ST语言编译器的设计方案,实现了软PLC目标文件的编译生成、I/O和伺服参数配置等功能；接着详细叙述了软PLC嵌入式运行平台的搭建过程,包括嵌入式实时操作系统Xenomai和嵌入式图形库Qt/Embedded在目标板上的移植过程；最后讨论了软PLC运行系统在Xenomai+Linux双内核系统下的任务划分和通信接口设计,重点论述了运行管理任务和寄存器式软PLC虚拟机任务的设计与实现,实现了系统运行时管理、软PLC目标文件解释执行、人机交互等功能。模拟测试结果表明本文设计的软PLC系统软件具有良好的可行性,支持标准化、模块化、开放式和嵌入式的工业机器人新型控制器的需求。