在我们刚刚回顾了 PLC 的辉煌历史和基础架构后，如果你认为它仅仅是一个用来替代继电器的“旧时代工具”，那你可能就要错过工业自动化最激动人心的变革了。站在 2026 年的视角，我们看到的不再是一台只会执行布尔逻辑的黑色盒子，而是一个融合了边缘计算、生成式 AI 和云原生架构的智能终端。在这篇文章中，我们将不仅探讨技术细节，更会像资深架构师审视系统一样，深入剖析现代 PLC 开发的范式转移。
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九、2026 开发新范式：从梯形图到“氛围编程”
还记得我们前面提到的梯形图（LAD）吗？它直观、经典，但在处理复杂的算法和数据流时，维护起来就像在用算盘解微积分。在 2026 年的自动化项目中，结构化文本（ST） 已经成为了我们的主力语言，特别是当我们引入了“Vibe Coding”（氛围编程）的概念。
什么是 Vibe Coding 在工业领域的体现？
简单来说，就是利用 AI 辅助工具（如 Cursor 或 GitHub Copilot 的工业版插件）作为我们的“结对编程伙伴”。我们不再需要死记硬背每一条指令的助记符。在我们的实际工作流中，当我们描述意图：“当水温超过 90 度且压力上升速率过快时，触发分级报警”，AI 能够理解上下文，并生成符合 IEC 61131-3 标准的 ST 代码。
这不仅提高了效率，更重要的是降低了认知负担。 我们的大脑被解放出来去思考控制逻辑本身，而不是语法的标点符号。让我们通过一个具体的例子来看看这种“人机协作”的代码是什么样的。
示例 4：基于 AI 生成的智能 PID 控制器（带抗饱和功能）
传统的 PID 教科书可能只教你基础公式，但在生产环境中，我们必须考虑积分饱和——当加热器全开很长时间后，温度依然达不到设定值，积分项会无限累积，导致温度超调无法控制。这是我们让 AI 辅助编写的工业级 PID 代码块。
// 功能块: Intelligent_PID_Controller
// 描述: 带有抗积分饱和和死区补偿的 PID 算法
// 作者: 我们 + AI Assistant
// 日期: 2026-05-20
FUNCTION_BLOCK FB_SmartPID
VAR_INPUT
Enable : BOOL; // 使能信号
SetPoint : REAL; // 目标设定值 (例如: 85.0 °C)
ProcessValue : REAL; // 当前过程值 (PV)
Kp : REAL := 10.0; // 比例增益
Ti : REAL := 0.5; // 积分时间 (分钟)
Td : REAL := 0.1; // 微分时间 (分钟)
DeadBand : REAL := 0.5; // 死区范围，避免在稳态附近震荡
END_VAR
VAR_OUTPUT
Output : REAL; // 控制输出 (0.0 - 100.0%)
Error : REAL; // 当前误差
END_VAR
VAR
IntegralSum : REAL := 0.0; // 积分累积项
LastError : REAL := 0.0; // 上一次的误差
dt : TIME; // 扫描周期时间
dt_real : REAL; // 转换为实数的周期时间
END_VAR
// 主逻辑
IF NOT Enable THEN
Output := 0.0;
IntegralSum := 0.0; // 复位积分项
RETURN;
END_IF
// 1. 计算误差
Error := SetPoint - ProcessValue;
// 2. 死区处理 (防止小幅震荡)
IF ABS(Error) < DeadBand THEN
Error := 0;
END_IF;
// 获取扫描周期 (假设系统提供 GetCycleTime 函数)
dt := GetCycleTime();
dt_real := TIME_TO_REAL(dt) / 1000.0; // 转换为秒
// 3. 积分项计算 (带抗饱和逻辑)
// 如果输出已经达到最大或最小，且误差同向，则停止积分
IF (Output 0) OR (Output > 0.0 AND Error 100.0 THEN
Output := 100.0;
ELSIF Output < 0.0 THEN
Output := 0.0;
END_IF;
// 更新历史状态
LastError := Error;
END_FUNCTION_BLOCK
代码深度解析：
你可能会注意到 IF (Output < 100.0 ...) 这一段。这就是我们常说的“抗积分饱和”。在 2026 年的工程标准中，这是一个必须具备的细节。如果没有这个保护，当设定值剧烈变化时，执行器会长时间保持在 100% 开度，导致系统失控。AI 帮助我们快速构建了这个健壮的逻辑骨架，而我们的工作则是验证它是否符合物理直觉。
十、Agentic AI 与 边缘计算：PLC 的进化形态
现在的 PLC 不仅仅是在执行循环扫描。随着Agentic AI（自主智能代理）的兴起，我们正在见证控制逻辑的分层。
1. 边缘计算：从“反射”到“思考”
传统的 PLC 就像人类的脊髓，负责处理反射动作（如紧急停止、限位保护）。这些动作必须在微秒级完成，不能有延迟。而 2026 年的新型 PLC 系统架构通常分为两层：
- 实时层（脊髓）：依然是传统的扫描周期，负责安全互锁和直接 I/O 控制。
- 智能层（大脑）：运行在 PLC 内部的 Linux 容器或边缘侧。这里运行着 Python 环境，甚至 TensorFlow Lite。
让我们思考一个场景： 一个高精度的注塑机。
- 传统做法：设定固定的保压时间。
- AI 驱动的做法：PLC 实时采集压力传感器数据（模拟量），传输给边缘侧的 Python 脚本。脚本训练了一个轻量级模型，预测产品填充的峰值压力。一旦模型预测“即将发生短射”（填充不足），它立即向实时层发送信号调整阀门开度。
2. 多模态开发与调试
在调试这类复杂系统时，光看代码是不够的。我们现在采用多模态开发方式。我们将时序图、电路图和代码逻辑整合在同一个 IDE 界面中。
例如，当我们发现系统震荡时，我们不再只是盯着变量表。我们利用工具将误差曲线、PID 输出曲线以及代码执行路径叠加显示。我们可能会对 AI 说：“帮我看一下这三秒内的数据，为什么输出会在这个时刻突然跳变？” AI 会分析代码执行记录，指出是因为在那个时刻被一个高优先级的中断任务打断了，导致积分项计算异常。
十一、工程化深度：容灾、性能与陷阱
在我们最近的一个智慧水务项目中，我们学到了惨痛的教训：理论完美的代码，在物理世界中往往不堪一击。 让我们分享一些 2026 年视角下的工程避坑指南。
1. 断电数据的“生死时速”：电容 vs 超级电容 vs 存储卡
很多新手认为 PLC 的电池能永远保存数据。但在高湿度环境中，电池寿命往往只有一年。如果程序中的变量掉电丢失，整个流水线配方就会乱套。
最佳实践：
我们在程序中引入了“心跳式持久化”。不要等断电才保存，而是利用 PLC 的后台任务周期性（如每小时）将关键配方写入非易失性存储区（ROM 或 SD 卡）。
// 定期保存配方数据 (后台任务)
IF "System_1_Hour_Pulse" THEN
// 重要数据块 Recipe_Data 的持久化操作
SysFileWrite("SD_Card/Recipe_Backup.bin", ADR(Recipe_Data), SIZEOF(Recipe_Data));
END_IF;
2. 性能优化：扫描周期的隐形杀手
你可能会遇到这种情况：代码写得很好，但 PLC 却报“看门狗超时”。
- 陷阱：在循环中断组织块（OB）中执行了耗时的数学运算（如浮点数开方或复杂的三角函数）。
- 解法：我们将计算任务剥离。对于不需要实时响应的运算（如每小时计算一次的能效报表），我们将其放入低优先级的后台循环中，或者交给边缘侧的 Linux 核心去处理。只有对时间要求苛刻的逻辑才留在主循环（OB1）中。
3. 网络安全的“左移”策略
随着 PLC 越来越多地接入 MQTT 和 OPC UA 协议，它们成为了网络攻击的目标。安全左移意味着我们在写第一行代码时就要考虑安全。
- 默认拒绝：所有的输入输出默认阻断，只有经过白名单认证的指令才能通过。
- 签名验证：2026 年的新型 PLC 在下载程序前，会校验代码的数字签名。如果有人篡改了编译后的二进制文件，PLC 将拒绝运行。这防止了恶意软件注入逻辑炸弹。
十二、实战案例：重构一个 2020 年代的旧系统
为了让你更直观地感受到技术的迭代，我们来展示一个重构案例。
场景： 一个包装机，原本使用复杂的定时器链来实现色标追踪。
- 旧代码（2020 年）：使用 10 个串联的 TON 定时器，逻辑极难理解。一旦输送带速度变化，定时器参数就要全部重调。
- 新代码（2026 年）：引入“电子齿轮”概念。我们不再关注时间，而是关注编码器的脉冲数。
// 新一代色标追踪逻辑
VAR
Encoder_Position : LREAL; // 编码器当前位置 (浮点数)
Mark_Position_Diff : LREAL; // 色标相对位置的差值
Cut_Trigger_Point : LREAL := 500.0; // 切刀触发点
END_VAR
// 每一个扫描周期更新
Encoder_Position := Encoder_Input_Count;
// 计算当前色标与切刀的理论位置偏差
Mark_Position_Diff := Encoder_Position MOD Conveyor_Length;
// 位置触发控制 (比时间触发更精准)
IF ABS(Mark_Position_Diff - Cut_Trigger_Point) < 0.5 THEN
// 触发切刀动作，使用硬件输出点以获得微秒级响应
Digital_Output_Cutter := TRUE;
ELSE
Digital_Output_Cutter := FALSE;
END_IF;
这个简单的逻辑替代了上百行定时器代码。无论电机转速是快是慢，只要编码器转到了对应的位置，切刀就会动作。这就是物理模型驱动的开发思想。
十三、总结与展望
当我们回顾这段旅程，从 Dick Morley 的 084 号机型到今天具备 AI 推理能力的智能 PLC，变化是巨大的。但核心未变：可靠性、确定性和对工业现场的适应能力。
作为 2026 年的工程师，我们的任务不再是死磕硬接线的逻辑图。我们需要掌握：
- 云边协同的架构设计能力。
- 结构化文本等高级语言的编程技巧。
- AI 辅助开发工具的驾驭能力。
- 对物理世界（传感器、执行器）的深刻理解。
工业自动化的未来不是机器取代人，而是掌握了 AI 工具的人，去指挥那些不知疲倦的钢铁大脑。希望这篇扩展后的文章能为你提供一条清晰的学习路径。现在，打开你的 IDE，试着用结构化文本写一个带安全保护的 PID 控制器吧！