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

Warum Node-RED in der industriellen Automatisierung an Bedeutung gewinnt

Jahrzehntelang setzte die industrielle Automatisierung stark auf spezialisierte Programmiersprachen und proprietäre Entwicklungsumgebungen. 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 beschleunigt.

Ursprünglich als ereignisgesteuertes Programmierwerkzeug auf Basis von Node.js entwickelt, hat sich Node-RED zu einer ernstzunehmenden Plattform für industrielle Edge-Anwendungen entwickelt. Ingenieure nutzen es heute, um Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnologie (IT) zu verbinden, insbesondere bei IIoT- und Smart-Factory-Einsätzen.

Im Gegensatz zur traditionellen Softwareentwicklung ermöglicht Node-RED Ingenieuren, Anwendungen visuell durch Drag-and-Drop-Knoten zusammenzustellen. Das Ergebnis ist eine schnellere Bereitstellung, vereinfachte Integration und geringere Abhängigkeit von fortgeschrittenem Programmierwissen.

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 auf dem Fabrikboden

Von Leiterlogik zu visuellen Workflows

Die industrielle Automatisierung setzt seit Jahren auf grafische Programmierung. SPS-Leiterlogik, Funktionsblockdiagramme und Roboter-Lehrschnittstellen haben die Programmierkomplexität lange vor der Popularität des Begriffs „Low-Code“ reduziert.

Node-RED erweitert diese Philosophie in die moderne, datenorientierte Automatisierung. Anstatt sich nur auf die Maschinensteuerung zu konzentrieren, können Ingenieure jetzt Workflows erstellen, die Daten zwischen SPS, HMIs, Datenbanken, Cloud-Plattformen und Unternehmenssystemen bewegen.

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

Ein anderer Ansatz für industrielle Software

Traditionelle industrielle Softwareentwicklung kann Wochen mit Codierung, Testen und Debuggen erfordern. Node-RED verändert diesen Prozess dramatisch. Ingenieure können funktionale Anwendungen innerhalb von Stunden mit vorgefertigten Kommunikationsknoten und Dashboards bereitstellen.

Die browserbasierte Oberfläche senkt auch die Bereitstellungshürden. Nach der Installation auf einem IPC- oder Edge-Server wird die Entwicklungsumgebung über einen Standard-Webbrowser zugänglich, ohne dass spezielle Arbeitsplatzsoftware 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 Datenbewegung und Konnektivität

Im Kern verarbeitet und leitet Node-RED Daten zwischen Geräten und Softwareebenen weiter. Die Nutzlasten können numerische Werte, JSON-Strukturen, boolesche Zustände oder von Industriecontrollern erzeugte Maschinenereignisse enthalten.

Die Plattform unterstützt Protokolle, die in industriellen Umgebungen häufig vorkommen, darunter OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP und WebSocket-Kommunikation. Diese breite Protokollunterstützung ermöglicht es Node-RED, als leichte Middleware-Schicht zwischen Fabrikressourcen und Cloud-Analysesystemen zu fungieren.

Da die Plattform auf Node.js läuft, kann sie auf kompakten Hardwareplattformen von Raspberry Pi-Geräten bis hin zu industriellen IPCs und virtuellen Servern betrieben werden.

Edge-Computing ohne schwere Infrastruktur

Moderne IIoT-Architekturen setzen zunehmend auf Edge-Computing, um Latenz zu reduzieren und Cloud-Traffic zu minimieren. Node-RED passt natürlich in diese Strategie, da es Maschinendaten lokal verarbeiten kann, bevor nur kritische Informationen weitergeleitet werden.

Eine typische Installation platziert den Edge-Server im Schaltschrank. Das Gerät verbindet sich gleichzeitig mit dem Maschinennetzwerk und dem Unternehmensnetzwerk und fungiert als sichere Übersetzungsschicht zwischen OT- und IT-Systemen.

Für Anlagen, die ältere Automatisierungsinfrastrukturen aufrüsten, bietet dieser Ansatz einen kosteneffizienten Modernisierungspfad. Ingenieure können Legacy-PLCs, verteilte I/O-Systeme und SCADA-Plattformen integrieren, ohne die Steuerung komplett neu zu gestalten.

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

Industrielle Edge-Geräte treiben die Akzeptanz voran

Warum Raspberry Pi-Hardware wichtig ist

Ein Hauptgrund für die Popularität von Node-RED ist die Hardwarezugänglichkeit. Raspberry Pi-Geräte machten industrielle Experimente kostengünstig und ermöglichten Ingenieuren, IIoT-Anwendungen ohne Infrastrukturkosten in Unternehmensgröße zu prototypisieren.

Industrielle Anbieter haben das Konzept später erweitert, indem sie DIN-Schienen-kompatible IPCs mit robusten Gehäusen, größeren Betriebstemperaturbereichen und industrieller Stromversorgung eingeführt haben.

Einmal eingesetzt, kann Node-RED direkt mit GPIO-Schnittstellen, Sensoren, Relais und industriellen Kommunikationsmodulen interagieren. Ingenieure können schnell Maschinendashboards, Umweltüberwachungssysteme oder leichte Überwachungsanwendungen erstellen.

Über das Prototyping hinaus erweitern

Was als Werkzeug für Maker-Communities begann, erscheint nun in kommerziellen Automatisierungsplattformen. Industrielle Anbieter integrieren Node-RED zunehmend in native Steuerungsökosysteme, da die Nachfrage nach flexiblen Low-Code-Workflows steigt.

Einige Hersteller kombinieren jetzt Node-RED mit industriellen Kommunikationsprodukten 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 OT-zu-IT-Datenflusses.

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

Innerhalb 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, wie Daten filtern, Nutzlasten modifizieren, Aktionen verzögern oder mit externen Geräten kommunizieren.

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

Die Plattform unterstützt auch JavaScript-Funktionsknoten für erweiterte Anpassungen. Dieser hybride Ansatz ermöglicht es Ingenieuren, bei Bedarf Low-Code-Einfachheit mit voller Programmierflexibilität zu kombinieren.

Ein riesiges offenes Ökosystem

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

Im Gegensatz zu vielen proprietären industriellen Softwaresuiten vermeidet Node-RED teure Laufzeitlizenzen. Diese Flexibilität macht es attraktiv für Pilotprojekte, Fernüberwachungssysteme und Maschinenbauer, die skalierbare Architekturen entwickeln.

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

Wo Node-RED in die Zukunft der Automatisierung passt

Node-RED wird keine SPS-Programmierumgebungen für deterministische Maschinensteuerungen ersetzen. Echtzeit-Bewegungssysteme, Sicherheitsanwendungen und Hochgeschwindigkeitsprozesssteuerungen erfordern weiterhin traditionelle Industriecontroller.

Node-RED schließt jedoch eine wachsende Lücke zwischen Automatisierungshardware und Unternehmenssoftware. Da Fabriken mehr Konnektivität, prädiktive Analysen und Cloud-Integration verlangen, werden Low-Code-Edge-Plattformen strategisch immer wichtiger.

Die erfolgreichsten Hersteller im nächsten Jahrzehnt werden wahrscheinlich bewährte Steuerungshardware mit flexiblen Softwareebenen kombinieren, die sich schnell an betriebliche Anforderungen anpassen können. Node-RED passt gut zu dieser Richtung, da es die Entwicklungsreibung verringert und gleichzeitig die Integrationsflexibilität bewahrt.

Sein eigentlicher Wert liegt nicht darin, Ingenieure zu ersetzen. Stattdessen steigert es die Produktivität der Ingenieure, indem Automatisierungsteams sich auf die Systemfunktionalität konzentrieren können, anstatt sich mit wiederkehrenden Software-Infrastrukturaufgaben zu beschäftigen.

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