Node-RED dan Kebangkitan Automasi Industri Kod Rendah

Mengapa Node-RED Semakin Mendapat Perhatian dalam Automasi Industri

Selama berdekad-dekad, automasi industri sangat bergantung pada bahasa pengaturcaraan khusus dan persekitaran kejuruteraan proprietari. Namun kini, pengilang berada di bawah tekanan untuk menggunakan sistem bersambung dengan lebih pantas sambil mengurangkan overhed kejuruteraan. Perubahan itu telah mempercepat minat terhadap platform pembangunan kod rendah seperti Node-RED.

Pada asalnya dibangunkan sebagai alat pengaturcaraan dipacu peristiwa berasaskan Node.js, Node-RED telah berkembang menjadi platform aplikasi pinggir industri yang serius. Jurutera kini menggunakannya untuk merapatkan teknologi operasi (OT) dan teknologi maklumat (IT), khususnya dalam penggunaan IIoT dan kilang pintar.

Tidak seperti pembangunan perisian tradisional, Node-RED membolehkan jurutera memasang aplikasi secara visual menggunakan nod seret dan lepas. Hasilnya ialah penggunaan yang lebih pantas, integrasi yang dipermudah dan kebergantungan yang berkurang pada kepakaran pengaturcaraan lanjutan.

Rajah 1. Node-RED telah menjadi platform kod rendah yang diiktiraf secara meluas untuk aplikasi IIoT dan pengkomputeran pinggir industri.

Pembangunan Kod Rendah Mendapat Tempat di Lantai Kilang

Daripada Logik Tangga kepada Aliran Kerja Visual

Automasi industri telah menggunakan pengaturcaraan grafik selama bertahun-tahun. Logik tangga PLC, rajah blok fungsi dan antara muka pengajaran robot semuanya mengurangkan kerumitan pengaturcaraan jauh sebelum istilah “kod rendah” menjadi popular.

Node-RED mengembangkan falsafah itu ke dalam automasi moden berteraskan data. Daripada hanya memfokuskan pada penjujukan mesin, jurutera kini boleh mencipta aliran kerja yang memindahkan data antara PLC, HMI, pangkalan data, platform awan dan sistem perusahaan.

Keupayaan ini menjadi semakin penting apabila pengilang memodenkan sistem kawalan legasi. Kemudahan yang menjalankan infrastruktur PLC lama sering menggabungkan Node-RED dengan platform daripada Allen-Bradley atau Mitsubishi Electric untuk memudahkan pengumpulan data dan ketersambungan awan tanpa menggantikan peralatan sedia ada.

Pendekatan Berbeza terhadap Perisian Industri

Pembangunan perisian industri tradisional boleh memerlukan berminggu-minggu untuk pengekodan, pengujian dan penyahpepijatan. Node-RED mengubah proses itu secara ketara. Jurutera boleh menggunakan aplikasi berfungsi dalam masa beberapa jam dengan menggunakan nod komunikasi dan papan pemuka prabina.

Antara muka berasaskan pelayarnya juga mengurangkan halangan penggunaan. Setelah dipasang pada IPC atau pelayan pinggir, persekitaran kejuruteraan boleh diakses melalui pelayar web standard tanpa perisian stesen kerja khusus.

Rajah 2. Platform pembangunan kod rendah mengurangkan kerumitan perisian sambil mempercepat penggunaan aplikasi industri.

Kelebihan Teknikal di Sebalik Perkembangan Node-RED

Direka untuk Pergerakan Data dan Ketersambungan

Pada asasnya, Node-RED memproses dan menghalakan data antara peranti dan lapisan perisian. Muatan boleh merangkumi nilai berangka, struktur JSON, keadaan Boolean atau peristiwa mesin yang dijana oleh pengawal industri.

Platform ini menyokong protokol yang lazim ditemui dalam persekitaran industri, termasuk OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP dan komunikasi WebSocket. Sokongan protokol yang luas ini membolehkan Node-RED berfungsi sebagai lapisan perisian tengah ringan antara aset kilang dan sistem analitik awan.

Memandangkan platform ini berjalan pada Node.js, ia boleh beroperasi pada platform perkakasan kompak yang terdiri daripada peranti Raspberry Pi hingga IPC industri dan pelayan maya.

Pengkomputeran Pinggir Tanpa Infrastruktur Berat

Seni bina IIoT moden semakin bergantung pada pengkomputeran pinggir untuk mengurangkan kependaman dan meminimumkan trafik awan. Node-RED sesuai dengan strategi ini kerana ia boleh memproses data mesin secara setempat sebelum hanya memajukan maklumat kritikal ke hulu.

Penggunaan biasa menempatkan pelayan pinggir di dalam kabinet kawalan. Peranti ini bersambung serentak ke rangkaian mesin dan rangkaian perusahaan, bertindak sebagai lapisan penterjemahan yang selamat antara sistem OT dan IT.

Bagi kemudahan yang menaik taraf infrastruktur automasi lama, pendekatan ini menyediakan laluan pemodenan yang menjimatkan kos. Jurutera boleh mengintegrasikan PLC lama, sistem I/O teragih dan platform SCADA tanpa reka bentuk semula sistem kawalan yang lengkap.

Rajah 3. Komputer industri kompak semakin berfungsi sebagai get laluan pinggir untuk aplikasi Node-RED dalam kilang yang saling berhubung.

Peranti Pinggir Industri Memacu Penggunaan

Mengapa Perkakasan Raspberry Pi Penting

Salah satu sebab utama populariti Node-RED ialah kebolehcapaian perkakasannya. Peranti Raspberry Pi menjadikan eksperimen industri lebih murah, membolehkan jurutera menghasilkan prototaip aplikasi IIoT tanpa kos infrastruktur berskala perusahaan.

Pembekal industri kemudiannya memperluas konsep ini dengan memperkenalkan IPC serasi rel DIN yang mempunyai kepungan diperkukuh, julat suhu operasi yang lebih luas dan sokongan kuasa industri.

Setelah digunakan, Node-RED boleh berinteraksi secara langsung dengan antara muka GPIO, penderia, geganti dan modul komunikasi industri. Jurutera boleh mencipta papan pemuka mesin, sistem pemantauan persekitaran atau aplikasi penyeliaan ringan dengan pantas.

Berkembang Melangkaui Prototaip

Apa yang bermula sebagai alat komuniti pembuat kini muncul dalam platform automasi komersial. Pengeluar industri semakin mengintegrasikan Node-RED ke dalam ekosistem kawalan natif, menyedari permintaan terhadap aliran kerja kod rendah yang fleksibel.

Sesetengah pengeluar kini menggabungkan Node-RED dengan produk komunikasi industri dan get laluan pinggir untuk memudahkan penterjemahan protokol. Dalam projek automasi teragih, infrastruktur komunikasi daripada platform seperti sistem rangkaian industri memainkan peranan penting dalam mengekalkan aliran data OT-ke-IT yang boleh dipercayai.

Rajah 4. Papan pemuka Node-RED boleh menggabungkan visualisasi proses, kawalan pengendali dan analitik pinggir dalam satu antara muka berasaskan pelayar.

Dalam Persekitaran Aliran Kerja Node-RED

Aliran, Nod dan Pemprosesan Peristiwa

Aplikasi Node-RED terdiri daripada aliran yang dibina daripada nod yang saling bersambung. Setiap nod melaksanakan tugas tertentu seperti menapis data, mengubah suai muatan, melengahkan tindakan atau berkomunikasi dengan peranti luaran.

Data mengalir dari kiri ke kanan melalui aplikasi. Jurutera boleh mengikuti logik proses secara visual tanpa membaca kod sumber yang panjang, sekali gus meningkatkan penyelesaian masalah dan kerjasama antara jurutera kawalan dengan pasukan IT.

Platform ini turut menyokong nod fungsi JavaScript untuk penyesuaian lanjutan. Pendekatan hibrid ini membolehkan jurutera menggabungkan kesederhanaan kod rendah dengan fleksibiliti pengaturcaraan penuh apabila diperlukan.

Ekosistem Terbuka yang Luas

Satu lagi kelebihan utama ialah ekosistem komuniti terbuka. Ribuan nod sumbangan tersedia untuk protokol industri, API awan, pangkalan data dan platform analitik.

Tidak seperti kebanyakan suite perisian industri proprietari, Node-RED tidak memerlukan pelesenan masa jalan yang mahal. Fleksibiliti ini menjadikannya menarik untuk projek perintis, sistem pemantauan jarak jauh dan pembina mesin yang membangunkan seni bina berskala.

Rajah 5. Papan pemuka berasaskan pelayar yang dicipta dengan Node-RED boleh menyediakan fungsi HMI ringan serta data mesin langsung kepada pengendali.

Kesesuaian Node-RED dalam Masa Depan Automasi

Node-RED tidak akan menggantikan persekitaran pengaturcaraan PLC untuk kawalan mesin yang deterministik. Sistem gerakan masa nyata, aplikasi keselamatan dan kawalan proses berkelajuan tinggi masih memerlukan pengawal industri tradisional.

Namun begitu, Node-RED mengisi jurang yang semakin besar antara perkakasan automasi dengan perisian perusahaan. Apabila kilang memerlukan lebih banyak ketersambungan, analitik ramalan dan integrasi awan, platform pinggir kod rendah menjadi semakin penting dari segi strategik.

Pengilang yang paling berjaya dalam dekad akan datang berkemungkinan menggabungkan perkakasan kawalan yang terbukti dengan lapisan perisian fleksibel yang mampu menyesuaikan diri dengan cepat terhadap keperluan operasi. Node-RED sejajar dengan hala tuju itu kerana ia mengurangkan geseran pembangunan sambil mengekalkan fleksibiliti integrasi.

Nilai sebenarnya bukanlah menggantikan jurutera. Sebaliknya, ia meningkatkan produktiviti kejuruteraan dengan membolehkan pasukan automasi menumpukan perhatian pada kefungsian sistem dan bukannya tugas infrastruktur perisian yang berulang.

Oliver Grant — Wartawan Kanan Sistem Industri
Oliver Grant mempunyai lebih daripada 14 tahun pengalaman meliputi automasi industri, infrastruktur IIoT dan teknologi pengkomputeran pinggir. Latar belakang beliau merangkumi projek integrasi automasi yang melibatkan sistem kawalan proses Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation dan Emerson di fasiliti pembuatan serta tenaga.