截至目前（2025年12月），西门子PLC的“AI编程”并非指PLC本身直接运行大模型或生成式AI，而是指在自动化系统中融合人工智能技术，实现更智能的控制、诊断与优化。这种融合主要通过以下几种方式实现，涵盖从边缘计算到云端协同的多层次架构。

一、按技术层级分类：西门子PLC的AI应用形式

1. AI辅助编程（开发阶段）

目标：提升工程师编程效率，降低错误率。

• 西门子 Industrial Copilot（实验性/早期商用）

• 基于生成式AI（如Azure OpenAI），集成于 TIA Portal。
• 支持用自然语言生成SCL代码（如：“当急停按钮按下时，停止所有电机并报警” → 自动生成结构化文本）。
• 自动注释、代码解释、最佳实践推荐。
• ⚠️ 目前主要支持 S7-1200 / S7-1500，不支持S7-200 SMART。

• 第三方AI编程助手

• 如 GitHub Copilot、通义灵码、CodeWhisperer 等，可辅助编写SCL或ST代码模板。
• 需人工校验逻辑正确性，不能直接导入博途。

2. PLC + 边缘AI协同（运行阶段）

目标：让控制系统具备感知、推理和自适应能力。

（1）S7-1500 软控制器 + 工业边缘设备

• 在 SIMATIC IPC（工业PC） 或 SIMATIC Edge 上部署：
• Python/TensorFlow Lite/ONNX 模型
• OpenCV 视觉算法
• 异常检测、预测性维护模型
• PLC负责实时控制（毫秒级），AI负责非实时智能决策（秒级）。
• 通信方式：OPC UA Pub/Sub、PROFINET、共享内存。

✅ 典型应用：

• 视觉质检 → AI识别缺陷 → 通过OPC UA写入PLC触发剔除
• 振动分析 → 预测轴承故障 → PLC降速或停机

（2）S7-1200/1500 内置AI功能块（有限）

• 西门子提供 Technology Objects 和 Advanced Functions：
• PID自整定（基于过程响应自动调参）
• 运动控制中的路径优化
• 数据记录与趋势分析（需配合HMI或WinCC）
• 虽非“深度学习”，但属于嵌入式智能算法。

3. 云端AI + 数字孪生（系统级优化）

目标：全局优化生产效率、能耗、OEE等。

• MindSphere（西门子工业云平台）
• 采集PLC历史数据（通过 Industrial Edge 或 Raspberry Pi网关）
• 在云端训练AI模型（如LSTM预测设备寿命、聚类分析能耗模式）
• 模型结果下发至PLC或MES系统，用于参数调整

✅ 应用案例：

• 注塑机：AI优化保压时间 → 减少废品率
• 水泵站：AI预测用水高峰 → 提前启停水泵

二、按PLC型号支持情况对比

📌 结论：

• S7-200 SMART
  ：几乎无法实现AI集成，仅能作为执行终端接受外部AI指令。
• S7-1200/1500
  ：是西门子AI+PLC落地的主力平台。

三、典型AI+PLC应用场景（西门子生态）

四、未来趋势（2025–2026）

1. Industrial Copilot 正式集成到 TIA Portal V20+
• 支持中文指令生成符合IEC 61131-3标准的SCL/FBD。
2. PLC内置轻量AI推理引擎（如TensorFlow Lite Micro）
• 西门子正与芯片厂商合作，在下一代PLC SoC中集成NPU。
3. AI驱动的自动调试（Auto-tuning）
• 基于数字孪生，AI自动测试并优化控制参数。

五、给工程师的建议

• ✅ 初学者：先掌握S7-1200 + TIA Portal + OPC UA 基础，再引入Python边缘计算。
• ✅ 项目选型：若需AI功能，避免使用S7-200 SMART，优先选S7-1500 + Edge。
• ✅ 学习路径：
1. 学习SCL编程（结构化控制语言）
2. 掌握OPC UA通信（UA Expert + TIA Portal）
3. 学习Python + Snap7 / python-opcua
4. 尝试在Edge设备部署简单AI模型（如Scikit-learn分类）

使用AI小西的一个案例

以下是一个使用SCL语言编写的“起保停”控制程序，适用于西门子S7-1200/S7-1500系列PLC。该程序实现典型的电机启动保持停止逻辑（Start-Hold-Stop），即：

• 启动信号（Start）触发后，输出（如电机）接通并自保持；

• 停止信号（Stop）触发后，输出断开；

• 支持常开触点逻辑，具备抗干扰能力。

1. 定义PLC变量（在“PLC变量”表中）

注：建议将Stop信号接常闭触点（NC），以满足安全要求。

2. SCL程序代码（在OB1或FC中编写）

// 起保停控制逻辑// 当Start为TRUE且Stop为TRUE时，Motor保持运行；Stop为FALSE时，Motor断开Motor := (Motor OR Start) AND Stop;

3. 代码解释

• (Motor OR Start)：实现“自锁”功能。一旦Start信号触发，Motor置位并保持，即使Start复位。

• AND Stop：只有当Stop信号有效（TRUE，即未按下停止按钮）时，Motor才能维持通电状态。

• 当按下停止按钮（Stop变为FALSE），Motor立即断开。

  ✅ 此逻辑符合IEC 61131-3标准，简洁高效，适用于大多数起保停场景 [1] [2]。

4. 可选增强功能

（1）带上升沿检测的启动（防抖动）

若Start信号来自非脉冲输入或需防抖，可加入上升沿检测：

// 使用R_TRIG指令检测启动按钮上升沿VAR    Start_Trig : BOOL;    Start_Edge : R_TRIG;END_VARStart_Edge(CLK := Start);Start_Trig := Start_Edge.Q;Motor := (Motor OR Start_Trig) AND Stop;

需在块接口中声明Start_Edge为R_TRIG类型，用于边沿检测 [2]。

（2）输出带使能（EN/ENO机制）

在函数块中使用时，可结合EN/ENO机制确保安全执行：