Soft PLC

Wat is een Soft PLC?

Een Soft PLC is een softwarematige implementatie van een PLC die de besturingslogica uitvoert op generieke hardware, zoals een industriële pc (IPC), server, hypervisor of edge-platform, in plaats van op een dedicated controller. De runtime draait naast of op een besturingssysteem als Windows of Linux en gebruikt een realtime-kernel of RTOS om de PLC-taken voorspelbaar uit te voeren. Bekende voorbeelden zijn TwinCAT van Beckhoff, CODESYS Control en de S7-1500 Software Controller van Siemens.

Soft PLC’s spelen een groeiende rol binnen Industrie 4.0, Edge Computing, het Industrial Internet of Things en OT-convergentie. Ze combineren klassieke industriële besturing met werkwijzen uit de IT-wereld, zoals virtualisatie, containers en centraal lifecyclebeheer. Die winst in flexibiliteit stelt wel eisen aan de architectuur en brengt extra eisen mee voor realtime gedrag, beschikbaarheid en cybersecurity.

🧠 Hoe werkt een Soft PLC?

Een Soft PLC doet functioneel hetzelfde als een hardware-PLC. De runtime voert een programma uit volgens IEC 61131-3 (of bij sommige platformen IEC 61499) in een vaste cyclus:

1. Inputs lezen - de runtime leest de procesbeelden van sensoren en andere IO, meestal via een realtime veldbus.
2. Programma uitvoeren - logica, timers, tellers, regelingen en motion control.
3. Outputs schrijven - de resultaten gaan naar actuatoren en drives.
4. Diagnose en communicatie - alarmen, watchdog, en data-uitwisseling met SCADA, MES en historians.

Het verschil zit in het platform eronder. Een hardware-PLC heeft een eigen processor en firmware die alleen besturing doen. Een Soft PLC deelt de pc met andere software, dus moet de runtime de besturingstaken afschermen van Windows-updates, een HMI-client of een virusscanner. Daarvoor bestaan drie gangbare architecturen:

Omdat de runtime resources deelt, hangt het deterministisch gedrag van een Soft PLC sterker af van de configuratie dan bij een hardware-PLC. Bij de S7-1500 Software Controller kan Windows zelfs herstarten terwijl de besturing doordraait, omdat beide gescheiden draaien op de hypervisor.

🔄 Wat is het verschil tussen een Soft PLC, een hardware-PLC en een virtuele PLC?

Een virtuele PLC is een Soft PLC die niet aan één fysieke pc gebonden is, maar als virtuele machine of container op gedeelde infrastructuur draait, bijvoorbeeld een edge-server of een cluster in het datacenter. Elke virtuele PLC is dus een Soft PLC, maar niet elke Soft PLC is gevirtualiseerd.

Een hardware-PLC is daarmee niet per definitie veilig: ook PLC-firmware kent kwetsbaarheden. Het verschil is dat een Soft PLC daarbovenop alle risico’s van een algemeen besturingssysteem meebrengt.

🏭 Welke Soft PLC-platformen zijn er?

Veel hardware-PLC’s van andere merken gebruiken intern dezelfde CODESYS-runtime. Daardoor is de grens tussen hardware en software vager dan de productnamen suggereren.

⏱️ Hoe realtime is een Soft PLC?

Binnen OT draait het niet om snelheid, maar om voorspelbaarheid. De belangrijkste parameters zijn:

Een Soft PLC haalt deze waarden met isolated cores (CPU-kernen die alleen de runtime gebruikt), een realtime-kernel, uitgeschakelde energiebesparing in het BIOS, een netwerkkaart met een geschikte chipset en een deterministisch realtime-Ethernet-protocol zoals EtherCAT, ProfiNET IRT, Powerlink, SERCOS III of TSN. Toepassingen waar dit telt zijn robotica, verpakkingsmachines, vision-systemen, snelle transportbanden en turbinebesturing.

🔌 Welke protocollen ondersteunt een Soft PLC?

Juist die brede protocolondersteuning maakt een Soft PLC geschikt als brug tussen oudere installaties en moderne IIoT-platformen. Een edge-node combineert dan vaak PLC-logica met telemetrie, een OPC UA-server, een MQTT-client, lokale opslag en een koppeling naar de cloud.

🖥️ Kan een Soft PLC gevirtualiseerd of in containers draaien?

Ja, maar niet elke Soft PLC is daarvoor gemaakt. Platformen als CODESYS Virtual Control SL, Virtual PLCnext Control en de S7-1500V zijn ontworpen voor VM’s of containers op VMware, Hyper-V, KVM, Docker of Kubernetes-edgeclusters. Oudere producten zijn dat niet: Rockwell raadt bij SoftLogix 5800 af om virtualisatiesoftware op dezelfde pc te installeren, omdat dat de timing beïnvloedt.

Voordelen zijn snellere uitrol, schaalbaarheid, herstel via snapshots (recovery), minder hardware en centraal beheer. Nadelen zijn extra latency door de virtualisatielaag, verstoring door andere workloads op dezelfde host, complexere storingsanalyse en een groter aanvalsoppervlak. Een uitgevallen host kan bovendien meerdere PLC’s tegelijk stilleggen, dus redundantie op hostniveau is verplicht ontwerpwerk.

Lange tijd gold dat SIL-toepassingen fysieke hardware vereisen. Sinds 2025 bestaan er gecertificeerde virtuele safety-controllers (CODESYS Virtual Safe Control SL, S7-1500V F), maar in de meeste installaties blijft een aparte Safety PLC volgens IEC 61508 en IEC 61511 de norm.

🔐 Welke cybersecurityrisico’s brengt een Soft PLC mee?

Een Soft PLC draait op een standaard IT-platform met netwerkdiensten, gebruikersaccounts, drivers en beheertoegang op afstand. Typische dreigingen zijn malware, ransomware op de host, privilege-escalatie, hypervisor- of container-escape, diefstal van inloggegevens en laterale beweging vanuit het kantoornetwerk. Omdat honderden merken dezelfde runtime delen, raakt één kwetsbaarheid veel installaties tegelijk: in 2023 publiceerde Microsoft een reeks ernstige kwetsbaarheden in de CODESYS V3-runtime.

Belangrijke maatregelen:

• Hardening - alleen noodzakelijke diensten, geen browser of e-mail op de besturingspc, Secure Boot.
• Application Whitelisting - in plaats van een virusscanner die realtime gedrag verstoort.
• Netwerksegmentatie - de Soft PLC in een eigen zone en VLAN, afgeschermd met een industriële firewall en een DMZ naar IT.
• Toegang - MFA voor beheer op afstand en RBAC in de engineeringomgeving.
• Patchmanagement - OS, hypervisor en runtime apart bijhouden en eerst in een testomgeving valideren.
• Logging en Security Monitoring - wijzigingen in PLC-logica en inlogpogingen zichtbaar maken.

IEC 62443 (voorheen ISA-99) biedt het kader voor zones, conduits en security levels, en NIST SP 800-82 geeft aanvullende richtlijnen voor ICS. Fabrikanten van Soft PLC-software vallen onder de Cyber Resilience Act: vanaf 11 september 2026 geldt de meldplicht voor actief misbruikte kwetsbaarheden en vanaf 11 december 2027 gelden alle eisen. Gebruikers onder de Cyberbeveiligingswet (in werking sinds 15 augustus 2026) moeten het beheer van deze systemen aantoonbaar organiseren.

🏭 Waar worden Soft PLC’s toegepast?

• Discrete productie - assemblagelijnen, robotcellen, vision-integratie, AGV-besturing en traceability, met directe koppeling naar MES en historian.
• Energie - stationsautomatisering, energiemanagement en belastingsverdeling, vaak met IEC 61850 naast SCADA.
• Gebouwen - HVAC-regelingen, verlichting en energiebeheer in slimme gebouwen.
• Water en proces - pompstations, doseren, filtratie en batchbesturing, waar beschikbaarheid voorop staat.
• Simulatie en test - virtuele FAT, software- en hardware-in-the-loop, operatortraining en cyber ranges. Gekoppeld aan een digital twin test u logica al voordat de machine bestaat, wat de inbedrijfstelling verkort.

In het Purdue Model zit een Soft PLC op niveau 1, het controlnetwerk, tussen de veldapparatuur en het supervisory-netwerk. Een edge-variant overspant vaak ook niveau 2 en 3, en via ISA-95 zelfs de koppeling met MES en ERP; dat vraagt extra aandacht bij de segmentatie.

🔧 Hoe kiest en implementeert u een Soft PLC?

1. Bepaal de realtime-eis - welke cyclustijd en jitter heeft het proces nodig, en is er snelle motion? Dat bepaalt of een IPC volstaat of een VM verantwoord is.
2. Kies het platform - let op ondersteunde hardware (sommige runtimes werken alleen op gevalideerde IPC’s), veldbussen, licentiemodel en levensduur van het product.
3. Ontwerp de host - isolated cores, BIOS-instellingen, geschikte netwerkkaarten en een redundante host of failover voor kritieke processen.
4. Richt lifecyclebeheer in - versiebeheer, configuratiebeheer, CI/CD en een OTAP-straat, met OT-validatie vóór elke uitrol.
5. Beveilig volgens IEC 62443 - zone-indeling, hardening en kwetsbaarheidsbeheer voor OS, hypervisor en runtime.
6. Test faalscenario’s - wat gebeurt er bij een OS-crash, een volle schijf of een hostuitval?

Typische faalscenario’s en mitigaties:

Voor safety-functies geldt altijd een fail-safe ontwerp: bij uitval van de Soft PLC moet de installatie zelfstandig naar een veilige toestand gaan.

❓ Veelgestelde vragen

Is een Soft PLC hetzelfde als een virtuele PLC?

Niet helemaal. Een Soft PLC is elke PLC-runtime die als software op generieke hardware draait, bijvoorbeeld TwinCAT op een industriële pc. Een virtuele PLC is een Soft PLC die als virtuele machine of container op gedeelde infrastructuur draait, zoals de Siemens S7-1500V of Virtual PLCnext Control.

Is een Soft PLC snel genoeg voor motion control?

Ja, mits het platform daarvoor is ingericht. Soft PLC’s zoals TwinCAT sturen met isolated cores en EtherCAT tientallen assen aan met cyclustijden onder de milliseconde. In een gedeelde VM zonder realtime-tuning is harde motion control daarentegen niet verantwoord.

Kan een Soft PLC worden gebruikt voor safety-toepassingen?

Dat kan alleen met een daarvoor gecertificeerde runtime. Sinds 2025 bestaan gecertificeerde virtuele safety-controllers, zoals CODESYS Virtual Safe Control SL (SIL 3) en de door TÜV gecertificeerde Siemens S7-1500V F. In de praktijk gebruiken de meeste installaties nog een aparte safety-PLC naast de Soft PLC.

Is een Soft PLC minder veilig dan een hardware-PLC?

Een Soft PLC heeft een groter aanvalsoppervlak, omdat hij op een algemeen besturingssysteem met netwerkdiensten draait. Met hardening, application whitelisting, netwerksegmentatie en strikt patchbeheer volgens IEC 62443 is het risico goed te beheersen. Een hardware-PLC is overigens ook niet vrij van kwetsbaarheden.

Welke Soft PLC-software wordt het meest gebruikt?

In de machinebouw zijn Beckhoff TwinCAT en CODESYS de bekendste Soft PLC-platformen; CODESYS draait daarnaast intern op besturingen van honderden fabrikanten. Siemens biedt de S7-1500 Software Controller en de virtuele S7-1500V. Phoenix Contact, Rockwell, B&R en Schneider Electric hebben eigen softwarematige of virtuele besturingen.

Wat zijn de nadelen van een Soft PLC?

De belangrijkste nadelen van een Soft PLC zijn de afhankelijkheid van een algemeen besturingssysteem, extra onderhoud aan OS en hypervisor, en een groter cyberrisico. Daarnaast vraagt realtime gedrag zorgvuldige configuratie, en kan één uitgevallen host meerdere besturingen tegelijk raken.

📌 Samengevat

Een Soft PLC verplaatst de besturing van een dedicated controller naar software op een industriële pc, server of edge-platform. Dat levert rekenkracht, flexibiliteit en directe IT-integratie op, en maakt virtuele PLC’s in VM’s en containers mogelijk. Daar staan eisen tegenover aan realtime-configuratie, redundantie, lifecyclebeheer en cybersecurity volgens IEC 62443.

Een Soft PLC is net zo betrouwbaar als het platform eronder: met een realtime-kernel, gereserveerde cores, segmentatie en strikt patchbeheer is hij een volwaardige PLC, zonder die maatregelen een kwetsbare pc.