Node-RED и възходът на нискокодовата индустриална автоматизация

Защо Node-RED привлича внимание в индустриалната автоматизация

Десетилетия наред индустриалната автоматизация разчиташе силно на специализирани програмни езици и собствени инженерни среди. Днес обаче производителите са под натиск да внедряват свързани системи по-бързо, като същевременно намаляват инженерните разходи. Тази промяна ускори интереса към платформи за разработка с нисък код като Node-RED.

Първоначално разработен като инструмент за събитийно ориентирано програмиране, базиран на Node.js, Node-RED се е развил в сериозна платформа за индустриални edge приложения. Инженерите го използват за свързване на оперативни технологии (OT) и информационни технологии (IT), особено в IIoT и внедрявания на умни фабрики.

За разлика от традиционното разработване на софтуер, Node-RED позволява на инженерите визуално да сглобяват приложения чрез плъзгане и пускане на възли. Резултатът е по-бързо внедряване, опростена интеграция и намалена зависимост от напреднали програмни умения.

Фигура 1. Node-RED се превърна в широко призната платформа с нисък код за IIoT и индустриални edge изчислителни приложения.

Разработката с нисък код намира място на фабричния под

От логика на стълбата до визуални работни потоци

Индустриалната автоматизация използва графично програмиране от години. Логиката на стълбата на PLC, диаграмите на функционални блокове и интерфейсите за обучение на роботи всички намаляват сложността на програмирането много преди терминът „нисък код“ да стане популярен.

Node-RED разширява тази философия в съвременната автоматизация, ориентирана към данни. Вместо да се фокусират само върху последователността на машините, инженерите вече могат да създават работни потоци, които преместват данни между PLC, HMI, бази данни, облачни платформи и корпоративни системи.

Тази възможност става особено важна, тъй като производителите модернизират наследени системи за управление. Обекти, работещи с по-стара PLC инфраструктура, често комбинират Node-RED с платформи от Allen-Bradley или Mitsubishi Electric, за да опростят събирането на данни и свързаността с облака без подмяна на съществуващото оборудване.

Различен подход към индустриалния софтуер

Традиционното индустриално разработване на софтуер може да изисква седмици кодиране, тестване и отстраняване на грешки. Node-RED променя този процес драстично. Инженерите могат да внедрят функционални приложения в рамките на часове, използвайки предварително изградени комуникационни възли и табла за управление.

Неговият браузър-базиран интерфейс също намалява бариерите за внедряване. След инсталиране на IPC или edge сървър, инженерната среда става достъпна чрез стандартен уеб браузър без необходимост от специализиран софтуер за работна станция.

Фигура 2. Платформите за разработка с нисък код намаляват сложността на софтуера, като ускоряват внедряването на индустриални приложения.

Технически предимства зад растежа на Node-RED

Създаден за пренос на данни и свързаност

В основата си Node-RED обработва и маршрутизира данни между устройства и софтуерни слоеве. Полезните товари могат да включват числови стойности, JSON структури, булеви състояния или машинни събития, генерирани от индустриални контролери.

Платформата поддържа протоколи, често срещани в индустриална среда, включително OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP и WebSocket комуникация. Тази широка поддръжка на протоколи позволява на Node-RED да функционира като лек междинен слой между фабричните активи и облачните аналитични системи.

Тъй като платформата работи на Node.js, тя може да функционира на компактни хардуерни платформи, вариращи от устройства Raspberry Pi до индустриални IPC и виртуални сървъри.

Гранични изчисления без тежка инфраструктура

Модерните IIoT архитектури все повече разчитат на гранични изчисления за намаляване на латентността и минимизиране на трафика към облака. Node-RED естествено се вписва в тази стратегия, тъй като може да обработва машинни данни локално, преди да препрати само критична информация нагоре.

Типичното внедряване поставя граничния сървър вътре в контролния шкаф. Устройството се свързва едновременно с машинната мрежа и корпоративната мрежа, действайки като сигурен слой за превод между OT и IT системите.

За съоръжения, които обновяват по-стара автоматизационна инфраструктура, този подход осигурява икономичен път за модернизация. Инженерите могат да интегрират наследствени PLC, разпределени I/O системи и SCADA платформи без пълно преработване на контролните системи.

Фигура 3. Компактните индустриални компютри все по-често служат като гранични шлюзове за Node-RED приложения в свързани фабрики.

Индустриалните гранични устройства стимулират приемането

Защо хардуерът Raspberry Pi е важен

Една от основните причини за популярността на Node-RED е достъпността на хардуера. Устройствата Raspberry Pi направиха индустриалните експерименти евтини, позволявайки на инженерите да прототипират IIoT приложения без разходи за инфраструктура в мащаб на предприятия.

По-късно индустриалните доставчици разшириха концепцията, като въведоха IPC устройства съвместими с DIN-шина с подсилени корпуси, по-широк работен температурен диапазон и поддръжка на индустриално захранване.

След внедряване, Node-RED може директно да взаимодейства с GPIO интерфейси, сензори, релета и индустриални комуникационни модули. Инженерите могат бързо да създават табла за машини, системи за мониторинг на околната среда или леки надзорни приложения.

Разширяване отвъд прототипирането

Това, което започна като инструмент за общността на създателите, сега се появява в търговски автоматизационни платформи. Индустриалните доставчици все по-често интегрират Node-RED в родните контролни екосистеми, признавайки търсенето на гъвкави low-code работни потоци.

Някои производители вече комбинират Node-RED с индустриални комуникационни продукти и гранични шлюзове, за да опростят превода на протоколи. В разпределени автоматизационни проекти комуникационната инфраструктура от платформи като индустриални мрежови системи играе важна роля за поддържане на надежден поток от данни от OT към IT.

Фигура 4. Таблата на Node-RED могат да комбинират визуализация на процеси, операторски контроли и edge аналитика в единен браузър-базиран интерфейс.

Вътре в работната среда на Node-RED

Потоци, възли и обработка на събития

Node-RED приложенията се състоят от потоци, изградени от взаимносвързани възли. Всеки възел изпълнява конкретна задача като филтриране на данни, модифициране на полезен товар, забавяне на действия или комуникация с външни устройства.

Данните текат отляво надясно през приложението. Инженерите могат визуално да следят логиката на процеса без да четат обширен изходен код, което подобрява отстраняването на проблеми и сътрудничеството между инженери по контрол и IT екипи.

Платформата също така поддържа JavaScript функционални възли за напреднала персонализация. Този хибриден подход позволява на инженерите да комбинират простотата на low-code с пълната гъвкавост на програмирането, когато е необходимо.

Огромна отворена екосистема

Друго голямо предимство е отворената общностна екосистема. Хиляди допринесени възли са налични за индустриални протоколи, облачни API, бази данни и аналитични платформи.

За разлика от много собствени индустриални софтуерни пакети, Node-RED избягва скъпото лицензиране на runtime. Тази гъвкавост го прави привлекателен за пилотни проекти, системи за отдалечен мониторинг и производители на машини, разработващи мащабируеми архитектури.

Фигура 5. Браузърни табла, създадени с Node-RED, могат да предоставят на операторите лека HMI функционалност и живи машинни данни.

Къде се вписва Node-RED в бъдещето на автоматизацията

Node-RED няма да замени PLC програмните среди за детерминистичен машинен контрол. Системите за движение в реално време, приложенията за безопасност и високоскоростният процесен контрол все още изискват традиционни индустриални контролери.

Въпреки това, Node-RED запълва нарастващата пропаст между хардуера за автоматизация и корпоративния софтуер. С нарастващите изисквания на фабриките за повече свързаност, предиктивна аналитика и интеграция с облака, low-code edge платформите стават стратегически важни.

Най-успешните производители през следващото десетилетие вероятно ще комбинират доказан хардуер за контрол с гъвкави софтуерни слоеве, способни бързо да се адаптират към оперативните изисквания. Node-RED се вписва добре в тази посока, тъй като намалява трудностите при разработката, като същевременно запазва гъвкавостта на интеграцията.

Истинската му стойност не е в заместването на инженерите. Вместо това, той увеличава производителността на инженерите, като позволява на екипите по автоматизация да се фокусират върху функционалността на системата, а не върху повтарящи се задачи, свързани със софтуерната инфраструктура.

Оливър Грант — старши репортер за индустриални системи
Оливър Грант има над 14 години опит в областта на индустриалната автоматизация, IIoT инфраструктурата и технологиите за edge изчисления. Неговият опит включва проекти за интеграция на автоматизация с участието на Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation и Emerson системи за процесен контрол в производствени и енергийни съоръжения.