National PLC · Edge AI · Closed-loop Control

面向先进制造的
算控融合全栈智控平台

国产化 PLC + 边缘大模型推理 + 自适应分级闭环控制 — 把高价值装备的健康管理从"事后报警"推向"主动避险"。

HIL 半实物仿真平台两阶段解耦 + 时空特征融合边缘轻量化推理引擎 Modbus TCP · IT-OT 闭环

01 · OVERVIEW

实时监测总览

PLC 4x 寄存器经由 Python → SQLite → Flask API 实时回传至前端，1 Hz 刷新。

last update —

Servo RPM

—rpm

4x0 · servo_speed

Current

—mA

4x1 · current

Temperature

—°C

4x2 · temp_x10

Health

—/100

4x3 · model_out

Alarm Level

—

4x4 · alarm_level

Vibration RMS

—g

4x5 · vib_rms_x100

运行趋势 last 60 frames

Servo motor real-time performance

健康度评估

Edge inference · Jetson

—/100

等待模型评估

建议动作：—

事件日志 · Event Log

02 · CONTROL

电机控制台

通过前端直接下发速度、模式与启停指令至 PLC。所有指令落到 4x150~4x179 模型结果区，由 ST 控制流接管执行。

伺服电机控制 INVT · EtherCAT

Servo control · target 0–3000 rpm

Target Speed

1500rpm

015003000

Run State

RUNNING

since 14:21:08

Velocity Mode

Buffer Mode

振动诊断 RMS · Peak · Kurtosis

Bearing vibration · last 30 frames

RMS—

Peak—

Kurtosis—

03 · SENSORS

传感器在线状态

LubanCat 作为统一采集网关。所有传感器原始数据本地落盘 → 特征提取 → 写入 PLC 4x100~4x149。

6 sensors · 1 gateway

ADXL345

三轴加速度 · I2C · ±16g

1.02g

100 Hz · 4x105

ADXL1002

高带宽加速度 · BW 11kHz

2.18g

10 kHz · 4x108-109

ACS712-20A

霍尔电流模块 · ±20A

767mA

1 kHz · 4x100-102

PT100 + MAX31865

温度 · SPI · 铂电阻

34.8°C

1 Hz · 4x103-104

INMP441

MEMS 麦克风 · I2S

—dB

16 kHz · 4x110-113

Grating Encoder

光栅 · 滑台位置反馈

—mm

offline · 4x114-116

04 · INFERENCE

模型推理 · HIL 仿真 · 数据集

两阶段解耦预测架构 + 物理约束损失 + 国产 NPU 轻量化部署。

边缘推理引擎 Jetson

Multi-scale 1D-CNN + Transformer

Confidence

ModelRUL-T-v0.3

Accuracy94.2%

Inference Latency12.4 ms

QuantizationFP16 · ONNX

Predicted RUL428 h

HIL 仿真控制台 Hardware-in-loop

虚实联动 · 故障注入 · 工况复现

Working Mode稳定运行

Sample Rate10 kHz

Injected Faultnone

故障注入

训练数据集 SQLite · CSV

Lifecycle data lake

Total Samples128,456

Working Conditions12

Fault Coverage8 / 8

Last Export2026-04-17 14:08

Storage/home/matribox/plc_data.db

演示控制

05 · REGISTER MAP

Modbus 4x 寄存器实时映射

五大分区固定地址，避免临时占用与命名冲突。所有字段统一英文小写下划线 + 缩放后整型存储。

4x0 — 4x49

调试 / 模拟数据区

当前阶段的模拟值与脚本联调区域。

4x0rpm
4x1current
4x2temp_x10
4x3health
4x4alarm
4x5vib_rms_x100

4x50 — 4x99

电机 · 执行机构反馈

伺服 / 步进 / 滑台的真实结构化反馈。

4x50servo_speed_rpm
4x51servo_current_ma
4x52-53servo_position
4x54servo_torque
4x58axis_run_state
4x59axis_fault_code

4x100 — 4x149

真实传感器特征

LubanCat 提取的低维特征。模型主输入。

4x100bearing_current_mean
4x103bearing_temp_x10
4x105vib_rms_x100
4x107vib_kurtosis_x100
4x110audio_energy_x100
4x114grating_position

4x150 — 4x179

模型推理结果

Jetson 回写区。PLC 控制策略仅读这一段。

4x150health_score
4x151alarm_level
4x152stop_flag
4x153model_valid
4x155confidence_x100
4x158recommend_action

4x180 — 4x199

系统心跳 · 运维

各子系统在线状态与最近更新时间。

4x180lubancat_online
4x181jetson_online
4x182collector_status
4x183api_status
4x185last_update_sec
4x186data_source_mode