目前国内大中型可编程逻辑控制器(PLC)基本上依靠国外进口，其原因在于PLC系统的核心—微控制器技术和国外存在较大差距，国产PLC要想占据市场，只有开发设计拥有自主知识产权的PLC专用微控制器。 本文分析了PLC硬件系统、PLC编程语言、PLC指令、RISC构架，指出了目前通用微控制器用于PLC系统的缺陷，提出了基于RISC构架的PLC微控制器设计方案。设计的PLC微控制器指令系统同AVRAT90S1200系统指令兼容，在原有指令系统中加入PLC专用指令，并详细阐述了上述指令系统的指令格式和二级流水线指令处理思想。该PLC微控制器核用VHDL硬件描述语言设计，采用二级流水线体系结构，特别是内部数据通道中独特设计了布尔处理器、存储器位接口单元、逻辑处理单元，可用于快速处理PLC梯形图及指令表程序，对PLC性能的提高有极为重要的意义。控制单元中完成了有限状态机(FSM)、指令译码设计，外围单元中完成了I/O、定时器/计数器、外部中断等单元设计。然后对PLC微控制器的软核进行了综合和波形仿真，并结合PLC控制程序实例在FPGA上进行了验证，其功能达到预期设计目标。 最后本文分析了传统CAN网络节点在分布式PLC系统中的缺陷，基于本文设计的PLC微控制器软核，同时重用第三方CAN网络控制IP核进行PLC片上系统设计及相关验证的研究。PLC微控制器的研究为后续的相关产品开发和设计奠定了基础。