AI 增强 PLC：OpenPLC V4 + 本地 LLM 做预测性维护

“AI 取代 PLC”是外行的想象，“AI 监督 PLC”才是工程上站得住的方向。OpenPLC V4 自带的 REST API、Modbus 与 WebSocket 恰好给了 LLM 一个干净的观察/建议接口。本篇是 jianstudio.cn「AI+工控」定位的拳头选题。

图：PLC 层跑确定性扫描、LLM 监督层只读过程数据并给建议，两层不共享进程。

一、架构原则：确定性与智能分层

• PLC 层（OpenPLC V4）：跑确定性扫描周期——读输入、执行逻辑、更新输出，典型 10–100ms。负责”现在必须立刻做的动作”（启停、过流跳闸）。
• AI 监督层（本地 LLM，如 OpenClaw 式 agent）：不进入、不中断扫描周期。它通过 Modbus TCP / REST API 读过程数据，做小时级/天级趋势分析，输出”建议维护”等 supervisory 动作。

两者不共享进程：一个管确定控制，一个管智能判断。PLC 永远保活，agent 挂了也不会让产线停。

二、在树莓派上搭（参考拓扑）

1. Pi 上装 OpenPLC Runtime v4（见 实战入门），GPIO 接现场 I/O，注意 3.3V/24V 隔离；
2. 同一台 Pi 上跑 LLM agent 守护进程（4GB 以下内存先扩 swap）；
3. agent 通过 Modbus TCP（127.0.0.1:502）或 REST/WebSocket 读 OpenPLC 的标签。

from pymodbus.client import ModbusTcpClient
client = ModbusTcpClient('127.0.0.1', port=502)
# 读模拟量（如电机电流 %IW）做趋势分析

三、预测性维护示例

假设电机电流接在模拟输入：

• PLC 程序管即时控制：Run 信号到就转、Stop 到就停、过流立刻跳闸——确定性、毫秒级；
• LLM 监督层读数天电流曲线，发现缓慢上漂提示轴承磨损，在真的故障前发”建议维护”告警。

价值：PLC 保证过程不崩，agent 把”突发停机”变成”计划停机”。

四、为什么强调”本地”LLM

• 工厂数据不出厂，满足隔离与合规；
• 不依赖云延迟，supervisory 告警本就不要求毫秒级；
• 官方实践也建议 agent 层用云托管模型做推理、但不要把本地 LLM 硬塞进树莓派跑大模型——小模型在 Pi 上太慢，响应跟不上监督节奏。

五、边界与风险

• agent 只有建议权，执行权留在 PLC/人工确认，避免 LLM 误动作直接驱动物理设备；
• 强制写入（force）通道要鉴权收口（见 安全设计）；
• 给 agent 的上下文要限定在过程数据，别把控制权当 prompt 参数暴露。

六、小结

OpenPLC V4 的开放接口让”确定性 PLC + LLM 监督”成为低成本的现实原型。对工控人来说，正确的姿势不是让 AI 写梯形图，而是让 AI 看懂梯形图跑出来的数据，然后告诉你”该保养了”。

→ 收官篇：Autonomy Edge 与 vPLC，看这套思路如何放大到云边编排。

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配套代码与参考仓库

• OpenPLC Runtime v4（Autonomy-Logic，MIT）：https://github.com/Autonomy-Logic/openplc-runtime
• OpenPLC Editor v4（Autonomy-Logic，GPL-3.0）：https://github.com/Autonomy-Logic/openplc-editor
• 本系列配套示例（Docker Compose / 启保停 ST / GPIO 接线 / AI agent）：https://gitcode.com/linjian19901122/openplc-v4-samples
• 本地 LLM 监督 agent（pymodbus 读取 + 趋势告警），见示例库 ai-supervision/

系列导航 · 双向链接（OpenPLC V4 系列 · 共 12 篇）

• ① 定位：从教学玩具到工业级 vPLC
• ② 协议栈变迁
• ③ 实战入门：Docker + 启保停
• ④ 树莓派 GPIO 与隔离
• ⑤ 编译器管线：MatIEC → STruC++
• ⑥ 安全设计：TLS/JWT/8443
• ⑦ 插件系统实战
• ⑧ AI 增强 PLC（预测性维护）
• ⑨ vPLC 与 Autonomy Edge
• ⑩ 实时性 vPLC：实验室→车间
• ⑪ 为什么选 SOEM（EtherCAT 主站）
• ⑫ Edge Control 机遇与挑战

本系列当前均为草稿（draft: true）。建议发布序：① → ③ → ② → ④ → ⑧ 打头，⑩⑪⑫ 作深度延展按读者反馈穿插。