Node-RED und der Aufstieg der Low-Code-Industrieautomatisierung

Warum Node-RED in der industriellen Automatisierung zunehmend Aufmerksamkeit erhält

Jahrzehntelang stützte sich die industrielle Automatisierung stark auf spezialisierte Programmiersprachen und proprietäre Engineering-Umgebungen. Heute stehen Hersteller jedoch unter dem Druck, vernetzte Systeme schneller bereitzustellen und gleichzeitig den Engineering-Aufwand zu reduzieren. Dieser Wandel hat das Interesse an Low-Code-Entwicklungsplattformen wie Node-RED verstärkt.

Node-RED wurde ursprünglich als ereignisgesteuertes Programmiertool auf Basis von Node.js entwickelt und hat sich zu einer leistungsfähigen industriellen Edge-Anwendungsplattform weiterentwickelt. Ingenieure nutzen es heute, um operative Technologie (OT) und Informationstechnologie (IT) zu verbinden, insbesondere bei IIoT- und Smart-Factory-Einsätzen.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Softwareentwicklung ermöglicht Node-RED Ingenieuren, Anwendungen mithilfe von Drag-and-Drop-Knoten visuell zusammenzustellen. Das Ergebnis sind eine schnellere Bereitstellung, eine vereinfachte Integration und eine geringere Abhängigkeit von fortgeschrittenen Programmierkenntnissen.

Abbildung 1. Node-RED hat sich als weithin anerkannte Low-Code-Plattform für IIoT- und industrielle Edge-Computing-Anwendungen etabliert.

Low-Code-Entwicklung findet ihren Platz in der Fabrikhalle

Von der Kontaktplanlogik zu visuellen Workflows

Die industrielle Automatisierung nutzt seit Jahren die grafische Programmierung. SPS-Kontaktpläne, Funktionsplandiagramme und Programmierschnittstellen für Roboter reduzierten die Programmierkomplexität bereits lange bevor der Begriff „Low-Code“ populär wurde.

Node-RED führt diese Philosophie in die moderne datenorientierte Automatisierung weiter. Anstatt sich ausschließlich auf Maschinenabläufe zu konzentrieren, können Ingenieure jetzt Workflows erstellen, die Daten zwischen SPS, HMIs, Datenbanken, Cloud-Plattformen und Unternehmenssystemen übertragen.

Diese Fähigkeit ist besonders wichtig geworden, da Hersteller veraltete Steuerungssysteme modernisieren. Anlagen mit älterer SPS-Infrastruktur kombinieren Node-RED häufig mit Plattformen von Allen-Bradley oder Mitsubishi Electric, um die Datenerfassung und Cloud-Konnektivität zu vereinfachen, ohne die vorhandene Ausrüstung zu ersetzen.

Ein anderer Ansatz für industrielle Software

Die herkömmliche Entwicklung industrieller Software kann Wochen für Programmierung, Tests und Fehlerbehebung erfordern. Node-RED verändert diesen Prozess grundlegend. Ingenieure können mit vorgefertigten Kommunikationsknoten und Dashboards innerhalb weniger Stunden funktionsfähige Anwendungen bereitstellen.

Die browserbasierte Benutzeroberfläche senkt zudem die Hürden bei der Bereitstellung. Nach der Installation auf einem IPC oder Edge-Server ist die Engineering-Umgebung über einen Standard-Webbrowser zugänglich, ohne dass spezielle Workstation-Software erforderlich ist.

Abbildung 2. Low-Code-Entwicklungsplattformen reduzieren die Softwarekomplexität und beschleunigen gleichzeitig die Bereitstellung industrieller Anwendungen.

Technische Vorteile hinter dem Wachstum von Node-RED

Entwickelt für Datenübertragung und Konnektivität

Im Kern verarbeitet und überträgt Node-RED Daten zwischen Geräten und Softwareebenen. Nutzdaten können numerische Werte, JSON-Strukturen, boolesche Zustände oder von industriellen Steuerungen erzeugte Maschinenereignisse enthalten.

Die Plattform unterstützt in industriellen Umgebungen verbreitete Protokolle wie OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP und die WebSocket-Kommunikation. Diese breite Protokollunterstützung ermöglicht es Node-RED, als schlanke Middleware-Schicht zwischen Anlagenkomponenten und Cloud-Analytics-Systemen zu fungieren.

Da die Plattform auf Node.js läuft, kann sie auf kompakten Hardwareplattformen eingesetzt werden, die von Raspberry-Pi-Geräten über industrielle IPCs bis hin zu virtuellen Servern reichen.

Edge Computing ohne umfangreiche Infrastruktur

Moderne IIoT-Architekturen setzen zunehmend auf Edge Computing, um die Latenz zu reduzieren und den Cloud-Datenverkehr zu minimieren. Node-RED passt selbstverständlich zu dieser Strategie, da es Maschinendaten lokal verarbeiten kann, bevor nur kritische Informationen an übergeordnete Systeme weitergeleitet werden.

Bei einer typischen Bereitstellung wird der Edge-Server im Schaltschrank installiert. Das Gerät verbindet sich gleichzeitig mit dem Maschinennetzwerk und dem Unternehmensnetzwerk und fungiert als sichere Übersetzungsschicht zwischen OT- und IT-Systemen.

Für Anlagen, die ihre ältere Automatisierungsinfrastruktur modernisieren, bietet dieser Ansatz einen kostengünstigen Modernisierungspfad. Ingenieure können vorhandene SPS, verteilte E/A-Systeme und SCADA-Plattformen integrieren, ohne die Steuerungsarchitektur vollständig neu zu entwerfen.

Abbildung 3. Kompakte Industriecomputer dienen zunehmend als Edge-Gateways für Node-RED-Anwendungen in vernetzten Fabriken.

Industrielle Edge-Geräte treiben die Verbreitung voran

Warum Raspberry-Pi-Hardware wichtig ist

Ein wesentlicher Grund für die Beliebtheit von Node-RED ist die einfache Verfügbarkeit geeigneter Hardware. Raspberry-Pi-Geräte machten industrielle Experimente kostengünstig und ermöglichten es Ingenieuren, IIoT-Anwendungen ohne die Infrastrukturkosten großer Unternehmen zu prototypisieren.

Industrieanbieter erweiterten das Konzept später durch die Einführung DIN-Schienen-kompatibler IPCs mit robusten Gehäusen, größeren Betriebstemperaturbereichen und Unterstützung für die industrielle Stromversorgung.

Nach der Bereitstellung kann Node-RED direkt mit GPIO-Schnittstellen, Sensoren, Relais und industriellen Kommunikationsmodulen interagieren. Ingenieure können schnell Maschinen-Dashboards, Systeme zur Umgebungsüberwachung oder schlanke übergeordnete Anwendungen erstellen.

Über das Prototyping hinaus

Was als Werkzeug für die Maker-Community begann, findet sich heute in kommerziellen Automatisierungsplattformen wieder. Industrieanbieter integrieren Node-RED zunehmend in native Steuerungsökosysteme und erkennen die Nachfrage nach flexiblen Low-Code-Workflows.

Einige Hersteller kombinieren Node-RED inzwischen mit Produkten für die industrielle Kommunikation und Edge-Gateways, um die Protokollübersetzung zu vereinfachen. In verteilten Automatisierungsprojekten spielt die Kommunikationsinfrastruktur von Plattformen wie industriellen Netzwerksystemen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung eines zuverlässigen Datenflusses zwischen OT und IT.

Abbildung 4. Node-RED-Dashboards können Prozessvisualisierung, Bedienersteuerung und Edge-Analysen in einer einzigen browserbasierten Oberfläche kombinieren.

In der Node-RED-Workflow-Umgebung

Flows, Nodes und Ereignisverarbeitung

Node-RED-Anwendungen bestehen aus Flows, die aus miteinander verbundenen Nodes aufgebaut sind. Jeder Node führt eine bestimmte Aufgabe aus, etwa das Filtern von Daten, das Ändern von Nutzdaten, das Verzögern von Aktionen oder die Kommunikation mit externen Geräten.

Daten fließen in der Anwendung von links nach rechts. Ingenieure können die Prozesslogik visuell nachvollziehen, ohne umfangreichen Quellcode lesen zu müssen, was die Fehlersuche und die Zusammenarbeit zwischen Automatisierungsingenieuren und IT-Teams verbessert.

Die Plattform unterstützt außerdem JavaScript-Funktions-Nodes für fortgeschrittene Anpassungen. Dieser hybride Ansatz ermöglicht es Ingenieuren, bei Bedarf die Einfachheit von Low-Code mit vollständiger Programmierflexibilität zu verbinden.

Ein riesiges offenes Ökosystem

Ein weiterer großer Vorteil ist das offene Community-Ökosystem. Tausende von der Community bereitgestellte Nodes sind für Industrieprotokolle, Cloud-APIs, Datenbanken und Analyseplattformen verfügbar.

Im Gegensatz zu vielen proprietären Industriesoftware-Suiten verzichtet Node-RED auf teure Laufzeitlizenzen. Diese Flexibilität macht die Plattform attraktiv für Pilotprojekte, Fernüberwachungssysteme und Maschinenbauer, die skalierbare Architekturen entwickeln.

Abbildung 5. Mit Node-RED erstellte Browser-Dashboards können Bedienern eine schlanke HMI-Funktionalität und Live-Maschinendaten bereitstellen.

Wo Node-RED in die Zukunft der Automatisierung passt

Node-RED wird keine SPS-Programmierumgebungen für die deterministische Maschinensteuerung ersetzen. Echtzeit-Bewegungssysteme, Sicherheitsanwendungen und die Hochgeschwindigkeitsprozesssteuerung erfordern weiterhin herkömmliche Industriesteuerungen.

Node-RED schließt jedoch eine wachsende Lücke zwischen Automatisierungshardware und Unternehmenssoftware. Da Fabriken mehr Konnektivität, prädiktive Analysen und Cloud-Integration benötigen, gewinnen Low-Code-Edge-Plattformen strategisch an Bedeutung.

Die erfolgreichsten Hersteller werden im kommenden Jahrzehnt wahrscheinlich bewährte Steuerungshardware mit flexiblen Softwareschichten kombinieren, die sich schnell an betriebliche Anforderungen anpassen können. Node-RED passt gut zu dieser Entwicklung, da es den Entwicklungsaufwand reduziert und gleichzeitig die Flexibilität bei der Integration bewahrt.

Ihr eigentlicher Wert besteht nicht darin, Ingenieure zu ersetzen. Stattdessen steigert sie die Produktivität in der Entwicklung, indem sie Automatisierungsteams ermöglicht, sich auf die Systemfunktionalität statt auf repetitive Aufgaben der Softwareinfrastruktur zu konzentrieren.

Oliver Grant — Leitender Reporter für industrielle Systeme
Oliver Grant verfügt über mehr als 14 Jahre Erfahrung in den Bereichen industrielle Automatisierung, IIoT-Infrastruktur und Edge-Computing-Technologien. Sein beruflicher Hintergrund umfasst Automatisierungsintegrationsprojekte mit Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation und Emerson-Prozessleitsystemen in Fertigungs- und Energieanlagen.