Node-RED e o avanço da automação industrial com pouco código

Por que o Node-RED está ganhando atenção na automação industrial

Durante décadas, a automação industrial dependeu fortemente de linguagens de programação especializadas e ambientes de engenharia proprietários. Hoje, no entanto, os fabricantes sofrem pressão para implantar sistemas conectados mais rapidamente e, ao mesmo tempo, reduzir os custos de engenharia. Essa mudança acelerou o interesse em plataformas de desenvolvimento com pouco código, como o Node-RED.

Desenvolvido originalmente como uma ferramenta de programação orientada a eventos baseada no Node.js, o Node-RED evoluiu para uma plataforma industrial robusta de aplicações de borda. Atualmente, os engenheiros o utilizam para conectar tecnologia operacional (OT) e tecnologia da informação (IT), especialmente em implantações de IIoT e fábricas inteligentes.

Diferentemente do desenvolvimento tradicional de software, o Node-RED permite que os engenheiros montem aplicações visualmente usando nós de arrastar e soltar. O resultado é uma implantação mais rápida, integração simplificada e menor dependência de conhecimentos avançados de programação.

Figura 1. O Node-RED se tornou uma plataforma de pouco código amplamente reconhecida para aplicações de IIoT e computação industrial de borda.

O desenvolvimento com pouco código encontra seu espaço no chão de fábrica

Da lógica ladder aos fluxos de trabalho visuais

A automação industrial utiliza programação gráfica há anos. A lógica ladder de PLCs, os diagramas de blocos funcionais e as interfaces de ensino de robôs reduziram a complexidade da programação muito antes de o termo “pouco código” se tornar popular.

O Node-RED leva essa filosofia para a automação moderna centrada em dados. Em vez de se concentrar apenas na sequência de operações das máquinas, os engenheiros agora podem criar fluxos de trabalho que movimentam dados entre PLCs, HMIs, bancos de dados, plataformas de nuvem e sistemas corporativos.

Essa capacidade se tornou especialmente importante à medida que os fabricantes modernizam sistemas de controle legados. Instalações que operam com infraestrutura PLC mais antiga frequentemente combinam o Node-RED com plataformas da Allen-Bradley ou da Mitsubishi Electric para simplificar a coleta de dados e a conectividade com a nuvem sem substituir os equipamentos existentes.

Uma abordagem diferente para o software industrial

O desenvolvimento tradicional de software industrial pode exigir semanas de programação, testes e depuração. O Node-RED muda esse processo de forma significativa. Os engenheiros podem implantar aplicações funcionais em poucas horas usando nós de comunicação e painéis pré-construídos.

Sua interface baseada em navegador também reduz as barreiras de implantação. Depois de instalado em um IPC ou servidor de borda, o ambiente de engenharia pode ser acessado por meio de um navegador da Web padrão, sem a necessidade de um software dedicado na estação de trabalho.

Figura 2. As plataformas de desenvolvimento com pouco código reduzem a complexidade do software e, ao mesmo tempo, aceleram a implantação de aplicações industriais.

Vantagens técnicas por trás do crescimento do Node-RED

Desenvolvido para movimentação e conectividade de dados

Em sua essência, o Node-RED processa e encaminha dados entre dispositivos e camadas de software. As cargas úteis podem incluir valores numéricos, estruturas JSON, estados booleanos ou eventos de máquinas gerados por controladores industriais.

A plataforma é compatível com protocolos comuns em ambientes industriais, incluindo OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP e comunicação WebSocket. Esse amplo suporte a protocolos permite que o Node-RED funcione como uma camada leve de middleware entre os ativos da fábrica e os sistemas de análise em nuvem.

Como a plataforma é executada no Node.js, ela pode operar em plataformas de hardware compactas, que vão de dispositivos Raspberry Pi a IPCs industriais e servidores virtuais.

Computação de borda sem infraestrutura pesada

As arquiteturas modernas de IIoT dependem cada vez mais da computação de borda para reduzir a latência e minimizar o tráfego na nuvem. O Node-RED se encaixa naturalmente nessa estratégia porque pode processar os dados das máquinas localmente antes de encaminhar apenas as informações críticas para níveis superiores.

Uma implantação típica posiciona o servidor de borda dentro do painel de controle. O dispositivo se conecta simultaneamente à rede da máquina e à rede corporativa, atuando como uma camada segura de tradução entre os sistemas de OT e TI.

Para instalações que estão modernizando infraestruturas de automação antigas, essa abordagem oferece um caminho de modernização econômico. Os engenheiros podem integrar PLCs legados, sistemas de E/S distribuídas e plataformas SCADA sem uma reformulação completa do sistema de controle.

Figura 3. Computadores industriais compactos são cada vez mais usados como gateways de borda para aplicações Node-RED em fábricas conectadas.

Dispositivos de borda industriais impulsionam a adoção

Por que o hardware Raspberry Pi é importante

Um dos principais motivos da popularidade do Node-RED é a acessibilidade do hardware. Os dispositivos Raspberry Pi tornaram a experimentação industrial barata, permitindo que os engenheiros prototipassem aplicações de IIoT sem os custos de infraestrutura em escala empresarial.

Mais tarde, os fornecedores industriais ampliaram o conceito ao introduzir IPCs compatíveis com trilhos DIN, com gabinetes reforçados, faixas mais amplas de temperatura operacional e suporte a alimentação industrial.

Depois de implantado, o Node-RED pode interagir diretamente com interfaces GPIO, sensores, relés e módulos de comunicação industrial. Os engenheiros podem criar rapidamente painéis de máquinas, sistemas de monitoramento ambiental ou aplicações supervisórias leves.

Expandindo além da prototipagem

O que começou como uma ferramenta para a comunidade de makers agora aparece em plataformas comerciais de automação. Os fornecedores industriais integram cada vez mais o Node-RED a ecossistemas de controle nativos, reconhecendo a demanda por fluxos de trabalho flexíveis e de baixo código.

Alguns fabricantes agora combinam o Node-RED com produtos de comunicação industrial e gateways de borda para simplificar a tradução de protocolos. Em projetos de automação distribuída, a infraestrutura de comunicação de plataformas como sistemas de redes industriais desempenha um papel importante na manutenção de um fluxo de dados confiável entre OT e TI.

Figura 4. Os painéis do Node-RED podem combinar visualização de processos, controles de operadores e análise de borda em uma única interface baseada em navegador.

Dentro do Ambiente de Fluxo de Trabalho do Node-RED

Fluxos, Nós e Processamento de Eventos

Os aplicativos Node-RED consistem em fluxos formados por nós interconectados. Cada nó executa uma tarefa específica, como filtrar dados, modificar cargas úteis, atrasar ações ou se comunicar com dispositivos externos.

Os dados fluem da esquerda para a direita pelo aplicativo. Os engenheiros podem acompanhar visualmente a lógica do processo sem ler um extenso código-fonte, melhorando a solução de problemas e a colaboração entre engenheiros de controle e equipes de TI.

A plataforma também oferece suporte a nós de função JavaScript para personalização avançada. Essa abordagem híbrida permite que os engenheiros combinem a simplicidade do low-code com a flexibilidade total de programação quando necessário.

Um Ecossistema Aberto Enorme

Outra grande vantagem é o ecossistema comunitário aberto. Milhares de nós contribuídos estão disponíveis para protocolos industriais, APIs de nuvem, bancos de dados e plataformas de análise.

Ao contrário de muitas suítes proprietárias de software industrial, o Node-RED dispensa licenças de execução caras. Essa flexibilidade o torna atraente para projetos-piloto, sistemas de monitoramento remoto e fabricantes de máquinas que desenvolvem arquiteturas escaláveis.

Figura 5. Os painéis no navegador criados com o Node-RED podem oferecer aos operadores uma funcionalidade leve de IHM e dados de máquinas em tempo real.

Onde o Node-RED se Encaixa no Futuro da Automação

O Node-RED não substituirá os ambientes de programação de CLPs para o controle determinístico de máquinas. Sistemas de movimento em tempo real, aplicações de segurança e controle de processos de alta velocidade ainda exigem controladores industriais tradicionais.

No entanto, o Node-RED preenche uma lacuna crescente entre o hardware de automação e o software empresarial. À medida que as fábricas exigem mais conectividade, análise preditiva e integração com a nuvem, as plataformas de borda low-code estão se tornando estrategicamente importantes.

Os fabricantes mais bem-sucedidos na próxima década provavelmente combinarão hardware de controle comprovado com camadas de software flexíveis, capazes de se adaptar rapidamente às demandas operacionais. O Node-RED se alinha bem a essa direção porque reduz os obstáculos ao desenvolvimento e preserva a flexibilidade de integração.

Seu verdadeiro valor não está em substituir engenheiros. Em vez disso, ele amplia a produtividade da engenharia ao permitir que as equipes de automação se concentrem na funcionalidade dos sistemas, em vez de tarefas repetitivas de infraestrutura de software.

Oliver Grant — Repórter Sênior de Sistemas Industriais
Oliver Grant tem mais de 14 anos de experiência cobrindo automação industrial, infraestrutura IIoT e tecnologias de computação de borda. Sua experiência inclui projetos de integração de automação envolvendo sistemas de controle de processos da Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation e Emerson em instalações de manufatura e energia.