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  1970年代，PLC的发明者Bedford Associates用梯形图（Ladder Diagram）替代继电器接线图，让电气工程师可以用熟悉的图形符号编程。1993年，IEC 61131-3标准定义了五种PLC编程语言，沿用至今。30年过去了，IT世界的编程语言从C演进到Python再到AI辅助生成代码，而工控世界仍在用梯形图。这不是因为工控不需要进步，而是工控编程的进化面临独特的困局。

  IEC 61131-3定义了五种编程语言。梯形图（LD）以图形方式表达逻辑控制，适合电气工程师。功能块图（FBD）以功能块连线方式表达信号流，适合过程控制。顺序功能图（SFC）以步和转换表达状态机，适合批次控制。结构化文本（ST）是类Pascal的高级语言，适合复杂算法。指令表（IL）是类似汇编的低级语言，现在已很少使用。

  五种语言的存在不是冗余，而是面向不同应用场景和工程师背景的设计。一个典型的PLC程序可能同时使用LD（逻辑控制）、FBD（PID回路）和SFC（批次序列），各语言编写的程序段通过全局变量和任务调度协同工作。

  IEC 61131-3的设计哲学是确定性优先。PLC程序的执行周期固定：读取输入、执行逻辑、写入输出。这种周期执行模式保证了控制的实时性和可预测性，但限制了复杂算法的表达能力。

  现代工业控制对算法复杂度的要求在提升。机器视觉质检需要调用图像处理库，预测性维护需要运行机器学习模型，能源管理需要做优化计算。这些算法用ST语言实现困难，用Python或C++实现则更自然。

  这种融合架构解决了算法表达能力的问题，但引入了新的复杂性。IT程序和IEC程序的实时性保障机制不同，IT程序的垃圾回收和动态内存分配可能会引起延迟抖动，影响实时控制的确定性。工程师需要理解两种执行环境的差异，在合适的层面做任务分配。

  大语言模型（LLM）在IT编程领域已经展示了生成代码的能力。但在工控编程领域，AI辅助编程的进展缓慢。原因有三。

  第一是训练数据不足。梯形图和功能块图的代码以图形方式存在，不是文本格式，难以用于LLM训练。结构化文本虽然是文本格式，但公开的ST代码数据量远少于Python和Java。

  第二是安全约束严格。工控程序的错误可能会引起设备损坏或人员受伤或死亡。AI生成的代码需要经过严格验证才能部署，当前AI生成代码的可靠性不满足工控场景的安全要求。

  第三是可追溯性要求。功能安全标准（如IEC 61508）要求软件的设计和验证过程可追溯。AI生成的代码缺乏明确的设计意图文档，难以满足可追溯性要求。这在SIL2及以上安全等级的应用中是硬性约束。

  IEC 61131-3的五种语言对应不同的工程师群体。电气工程师偏好LD，因为梯形图与电气原理图相似。控制工程师偏好FBD和SFC，因为功能块和状态机符合控制管理系统的设计思维。软件工程师偏好ST，因为结构化文本与高级编程语言相似。

  这种分裂在IT技术渗透后加剧。引入Python和C++后，工控团队需要既懂IEC 61131-3又懂IT编程的工程师。但这两类工程师的培养体系不同：IEC工程师通过自动化专业和厂商培训成长，IT工程师通过计算机科学教育成长。两者在思维方法和工程实践上有差异。

  PLCnext等开放架构试图弥合这种分裂，但效果有限。根本问题是：谁负责IT程序和IEC程序之间的接口设计和集成？如果没明确的角色分工，集成工作可能落在某一类工程师身上，导致质量风险。

  IEC 61131-3标准本身的更新缓慢也是困局之一。标准的最新版本（IEC 61131-3 Edition 4.0）在2019年发布，但主流PLC厂商对新版标准的支持程度不一。一些厂商在标准之上扩展了私有功能（如西门子的SCL和倍福的TwinCAT），导致代码在不同厂商的PLC之间不可移植。这种碎片化削弱了标准化的价值。

  工控编程语言的进化不是用一种语言替代另一种，而是分层的语言体系。底层实时控制仍将使用IEC 61131-3语言，因为它们的确定性保障和工程师基础无法替代。上层算法和分析将使用IT语言，因为它们的表达能力和生态优势无法替代。两层之间的接口设计是关键，需要标准化的通信机制和任务分配规则。AI辅助编程将在非安全相关的场景先行落地（如HMI界面生成、文档生成），在安全相关的控制逻辑中的应用需要更长的验证周期。工控编程的进化困局不会在短期内解决，但分层架构的方向是明确的：IEC 61131-3做它最擅长的事，IT技术做它最擅长的事，两者在系统层面协同。

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