industrial-mcp

工业设备的 USB-C 接口 — 让 AI 模型通过标准化协议读取和控制工业设备。

Python License MCP

解决的问题

在工业自动化领域，AI 模型（如 Claude）想要与工厂设备交互面临三大障碍：

协议碎片化 — Modbus、OPC UA、MQTT 各有各的驱动和 API
缺乏标准化 AI 接口 — 每个设备都需要定制集成代码（M×N 问题）
调试困难 — stdio 模式下 stdout 被 JSON-RPC 独占，传统 print() 调试完全失效

industrial-mcp 通过 Model Context Protocol (MCP) 解决这些问题：把工厂里的每台设备、每个传感器、每个执行器都变成 AI 可以直接理解和操作的标准接口。

功能特性

🔌 5 个 MCP Tools — list_devices、read_device、set_speed、start_device、stop_device
📡 2 个 MCP Resources — device://{id}/status、plant://overview
📋 2 个 MCP Prompts — 设备巡检、紧急停机
🏭 3 种工业协议 — Modbus TCP、OPC UA、MQTT
🎮 双模式运行 — 仿真模式（无需硬件）+ 真实设备模式
🔗 物理关联模拟 — 电机转速 ↑ → 泵流量 ↑ → 传感器读数 ↑，自动传播
🐛 完整调试工具链 — MCP 报文拦截器、结构化日志、健康检查端点
🤖 Claude Desktop 集成 — 用自然语言控制设备："启动传送带"、"把温度调到 80°C"
🐳 Docker 支持 — 一键部署到生产环境

系统架构

graph TD
    CLAUDE[Claude Desktop / AI Model] -->|stdio JSON-RPC| SERVER[MCP Server]
    
    subgraph "industrial-mcp"
        SERVER --> DM[DeviceManager]
        DM -->|mode: simulation| SIM[SimulatorAdapter]
        DM -->|mode: real| MOD[ModbusAdapter]
        DM -->|mode: real| MQTT[MQTTAdapter]
        
        SIM --> DEV[BaseDevice subclasses]
        DEV --> MOTOR[Motor Physics]
        DEV --> PUMP[Pump Physics]
        DEV --> SENSOR[Sensor Models]
        
        MOD -->|pymodbus| HW1[Real Hardware]
        MQTT -->|paho-mqtt| HW2[Real MQTT Broker]
    end
    
    MOTOR -.->|correlated_devices| PUMP
    PUMP -.->|correlated_devices| SENSOR

快速开始

前置要求

Python 3.10+
uv 包管理器

安装

git clone https://github.com/your-org/industrial-mcp.git
cd industrial-mcp
uv sync

运行（仿真模式 — 无需硬件）

# 直接启动 MCP 服务器
uv run python -m industrial_mcp.server

# 或使用交互式演示脚本
uv run python examples/demo_simulation.py

运行（MCP Inspector 测试）

npx @modelcontextprotocol/inspector uv run python -m industrial_mcp.server

浏览器打开后 → Connect → 点击 list_devices → 看到 8 台设备。

Claude Desktop 集成

编辑配置文件：

macOS: ~/Library/Application Support/Claude/claude_desktop_config.json

{
  "mcpServers": {
    "industrial-mcp": {
      "command": "uv",
      "args": [
        "run",
        "--directory", "/absolute/path/to/industrial-mcp",
        "python", "-m", "industrial_mcp.server"
      ]
    }
  }
}

完全退出 Claude Desktop（Cmd+Q）再重启，然后在对话中输入：

列出所有工业设备

详细配置指南 → docs/claude-desktop-setup.md

自然语言控制示例

配置完成后，直接在 Claude Desktop 中用自然语言交互：

你对 Claude 说	实际效果
"列出所有设备"	调用 `list_devices()`，展示 8 台设备及其状态
"启动传送带电机"	调用 `start_device("motor_01_modbus")`，电机开始运转
"把传送带调到 1200 RPM"	调用 `set_speed("motor_01_modbus", 1200)`
"检查冷却泵的温度和振动"	调用 `read_device("pump_01_opcua")`，返回实时数据
"做一次全面巡检"	加载 device_checkup prompt，逐台检查并生成报告
"紧急停机！"	加载 emergency_stop prompt，按优先级关闭所有设备

项目结构

industrial-mcp/
├── pyproject.toml                 # 项目配置、依赖、入口点
├── LICENSE                        # MIT 许可证
├── README.md                      # 项目说明（本文件）
│
├── config/
│   └── devices.yaml               # 设备定义（仿真 + 真实硬件配置）
│
├── src/industrial_mcp/
│   ├── server.py                  # MCP 服务器入口（Tools / Resources / Prompts）
│   ├── device_manager.py          # 设备管理器（工厂模式 + 生命周期）
│   ├── health.py                  # HTTP 健康检查端点
│   ├── mcp_logger.py              # JSON-RPC 报文拦截器（调试用）
│   │
│   ├── devices/                   # 模拟设备层（物理仿真）
│   │   ├── base.py                #    设备基类 + 全局注册表
│   │   ├── modbus_device.py       #    Modbus 模拟设备
│   │   ├── opcua_device.py        #    OPC UA 模拟设备
│   │   └── mqtt_device.py         #    MQTT 模拟设备
│   │
│   ├── protocols/                 # 协议适配器层（统一接口）
│   │   ├── base.py                #    ProtocolAdapter 抽象基类 + 重试逻辑
│   │   ├── simulator.py           #    仿真适配器（包装 BaseDevice）
│   │   ├── modbus.py              #    Modbus TCP 适配器（pymodbus）
│   │   └── mqtt.py               #    MQTT 适配器（paho-mqtt）
│   │
│   ├── models/                    # Pydantic 数据模型
│   │   ├── device.py              #    设备配置、寄存器映射
│   │   └── telemetry.py           #    遥测数据（电机/泵/传感器）
│   │
│   └── utils/                     # 工具
│       ├── logger.py              #    结构化日志（stderr + 文件轮转）
│       └── logging.py             #    日志配置
│
├── docs/                          # 文档
│   ├── architecture.md            #    架构设计（含 Mermaid 图）
│   ├── api.md                     #    MCP API 参考文档
│   ├── claude-desktop-setup.md    #    Claude Desktop 集成指南
│   ├── debugging-guide.md         #    调试指南
│   └── deployment.md              #    部署指南（Docker / systemd）
│
└── examples/                      # 示例
    ├── demo_simulation.py         #    交互式设备仿真演示
    ├── mcp_client_demo.py         #    MCP 客户端编程示例
    ├── claude_desktop_config.json #    Claude Desktop 配置模板
    └── claude_desktop_config_debug.json  # 调试配置模板

技术栈

类别	技术	用途
MCP 协议	`mcp` SDK v2 (Python)	MCP 服务器实现
数据模型	Pydantic v2	配置和遥测数据结构
工业协议	pymodbus, opcua-asyncio, paho-mqtt	Modbus/OPC UA/MQTT 通信
配置	YAML (PyYAML)	声明式设备定义
日志	structlog	结构化日志（stderr + 文件）
包管理	uv (Astral)	依赖管理和虚拟环境
代码质量	ruff, mypy	Lint + 类型检查
测试	pytest, pytest-asyncio	异步测试框架
部署	Docker, systemd	容器化和系统服务

贡献指南

我们欢迎 Issue、PR 和任何形式的贡献！

开发环境搭建

git clone https://github.com/your-org/industrial-mcp.git
cd industrial-mcp
uv sync --dev

代码规范

uv run ruff check src/     # Lint
uv run ruff format src/    # 格式化
uv run mypy src/           # 类型检查

提交 PR 流程

Fork 本仓库
创建功能分支 (git checkout -b feat/amazing-feature)
提交更改 (git commit -m 'Add amazing feature')
推送到分支 (git push origin feat/amazing-feature)
创建 Pull Request

添加新协议适配器

在 src/industrial_mcp/protocols/ 中创建新文件
继承 ProtocolAdapter 抽象基类
实现 connect, disconnect, read_register, write_register, read_all
在 DeviceManager._create_adapter() 中注册
在 config/devices.yaml 中添加配置示例

许可证

MIT License — 随意使用、修改和分发。

致谢

Model Context Protocol — Anthropic 提出的开放协议
pymodbus — Python Modbus 协议栈
FastMCP — MCP 开发的灵感来源
uv — 极速 Python 包管理器

🤖 industrial-mcp — 让 AI 进入工厂车间，从这一行命令开始：
npx @modelcontextprotocol/inspector uv run python -m industrial_mcp.server