Node-RED и рост популярности промышленной автоматизации с низким уровнем программирования

Почему Node-RED привлекает внимание в промышленной автоматизации

Десятилетиями промышленная автоматизация сильно зависела от специализированных языков программирования и проприетарных инженерных сред. Сегодня же производители испытывают давление, чтобы быстрее внедрять подключенные системы и снижать инженерные затраты. Этот сдвиг ускорил интерес к платформам разработки с низким кодом, таким как Node-RED.

Изначально разработанный как инструмент событийно-ориентированного программирования на базе Node.js, Node-RED превратился в серьезную платформу для промышленных edge-приложений. Инженеры теперь используют его для объединения операционных технологий (OT) и информационных технологий (IT), особенно в проектах IIoT и умных фабрик.

В отличие от традиционной разработки программного обеспечения, Node-RED позволяет инженерам визуально собирать приложения, перетаскивая узлы. Это обеспечивает более быстрое развертывание, упрощенную интеграцию и снижает зависимость от продвинутых навыков программирования.

Рисунок 1. Node-RED стал широко признанной платформой с низким кодом для IIoT и промышленных edge-вычислений.

Разработка с низким кодом находит применение на производстве

От лестничной логики к визуальным рабочим процессам

Промышленная автоматизация уже много лет использует графическое программирование. Лестничная логика ПЛК, функциональные блок-схемы и интерфейсы обучения роботов значительно снижали сложность программирования задолго до того, как термин «низкий код» стал популярным.

Node-RED расширяет эту философию в современную автоматизацию, ориентированную на данные. Вместо того чтобы сосредотачиваться только на последовательности работы машин, инженеры теперь могут создавать рабочие процессы, которые перемещают данные между ПЛК, HMI, базами данных, облачными платформами и корпоративными системами.

Эта возможность стала особенно важной по мере модернизации производителями устаревших систем управления. Предприятия с более старой инфраструктурой ПЛК часто комбинируют Node-RED с платформами от Allen-Bradley или Mitsubishi Electric, чтобы упростить сбор данных и подключение к облаку без замены существующего оборудования.

Другой подход к промышленному программному обеспечению

Традиционная разработка промышленного программного обеспечения может занимать недели кодирования, тестирования и отладки. Node-RED кардинально меняет этот процесс. Инженеры могут развернуть функциональные приложения в течение нескольких часов, используя готовые узлы связи и панели управления.

Его браузерный интерфейс также снижает барьеры для развертывания. После установки на IPC или edge-сервер инженерная среда становится доступной через стандартный веб-браузер без необходимости в специализированном программном обеспечении для рабочих станций.

Рисунок 2. Платформы разработки с низким кодом уменьшают сложность программного обеспечения и ускоряют развертывание промышленных приложений.

Технические преимущества, лежащие в основе роста Node-RED

Создано для передачи данных и подключения

В своей основе Node-RED обрабатывает и маршрутизирует данные между устройствами и программными слоями. Передаваемые данные могут включать числовые значения, структуры JSON, булевы состояния или события машин, генерируемые промышленными контроллерами.

Платформа поддерживает протоколы, часто встречающиеся в промышленной среде, включая OPC UA, MQTT, Modbus TCP, HTTP и WebSocket. Такая широкая поддержка протоколов позволяет Node-RED выступать в роли лёгкого промежуточного слоя между заводским оборудованием и системами облачной аналитики.

Поскольку платформа работает на Node.js, она может функционировать на компактных аппаратных платформах — от устройств Raspberry Pi до промышленных IPC и виртуальных серверов.

Периферийные вычисления без тяжёлой инфраструктуры

Современные архитектуры IIoT всё чаще опираются на периферийные вычисления для снижения задержек и минимизации трафика в облако. Node-RED естественно вписывается в эту стратегию, так как может обрабатывать данные машин локально, передавая дальше только критически важную информацию.

Типичное развертывание размещает периферийный сервер внутри шкафа управления. Устройство одновременно подключается к машинной сети и корпоративной сети, выступая в роли защищённого слоя преобразования между OT и IT системами.

Для предприятий, модернизирующих устаревшую автоматизационную инфраструктуру, этот подход обеспечивает экономичный путь обновления. Инженеры могут интегрировать устаревшие ПЛК, распределённые системы ввода-вывода и SCADA-платформы без полной переработки систем управления.

Рисунок 3. Компактные промышленные компьютеры всё чаще служат периферийными шлюзами для приложений Node-RED на подключённых заводах.

Промышленные периферийные устройства стимулируют внедрение

Почему важно аппаратное обеспечение Raspberry Pi

Одной из главных причин популярности Node-RED является доступность аппаратного обеспечения. Устройства Raspberry Pi сделали промышленное экспериментирование недорогим, позволяя инженерам создавать прототипы IIoT-приложений без затрат на инфраструктуру корпоративного уровня.

Промышленные поставщики позже расширили концепцию, представив IPC с креплением на DIN-рейку, защищёнными корпусами, расширенным диапазоном рабочих температур и поддержкой промышленного питания.

После развертывания Node-RED может напрямую взаимодействовать с интерфейсами GPIO, датчиками, реле и промышленными коммуникационными модулями. Инженеры могут быстро создавать панели управления машинами, системы мониторинга окружающей среды или лёгкие приложения для надзора.

Расширение возможностей за пределы прототипирования

То, что начиналось как инструмент для сообщества разработчиков, теперь используется в коммерческих автоматизационных платформах. Промышленные поставщики всё чаще интегрируют Node-RED в нативные системы управления, признавая спрос на гибкие low-code рабочие процессы.

Некоторые производители теперь объединяют Node-RED с промышленными коммуникационными продуктами и периферийными шлюзами для упрощения преобразования протоколов. В распределённых автоматизационных проектах коммуникационная инфраструктура таких платформ, как промышленные сетевые системы, играет важную роль в обеспечении надёжного потока данных от OT к IT.

Рисунок 4. Панели управления Node-RED могут объединять визуализацию процессов, управление оператора и периферийную аналитику в одном интерфейсе на базе браузера.

Внутри среды рабочего процесса Node-RED

Потоки, узлы и обработка событий

Приложения Node-RED состоят из потоков, построенных из взаимосвязанных узлов. Каждый узел выполняет конкретную задачу, такую как фильтрация данных, изменение полезной нагрузки, задержка действий или связь с внешними устройствами.

Данные проходят слева направо через приложение. Инженеры могут визуально отслеживать логику процесса без необходимости читать обширный исходный код, что улучшает устранение неполадок и сотрудничество между инженерами по управлению и IT-командами.

Платформа также поддерживает узлы функций на JavaScript для расширенной настройки. Такой гибридный подход позволяет инженерам сочетать простоту низкокодовой разработки с полной программной гибкостью при необходимости.

Огромная открытая экосистема

Ещё одним важным преимуществом является открытая экосистема сообщества. Тысячи доступных узлов поддерживают промышленные протоколы, облачные API, базы данных и аналитические платформы.

В отличие от многих проприетарных промышленных программных пакетов, Node-RED не требует дорогостоящих лицензий на время выполнения. Эта гибкость делает его привлекательным для пилотных проектов, систем удалённого мониторинга и производителей машин, разрабатывающих масштабируемые архитектуры.

Рисунок 5. Панели управления в браузере, созданные с помощью Node-RED, могут предоставлять операторам лёгкий функционал ЧМИ и данные машин в реальном времени.

Где Node-RED находит своё место в будущем автоматизации

Node-RED не заменит среды программирования ПЛК для детерминированного управления машинами. Системы реального времени, приложения безопасности и высокоскоростное управление процессами по-прежнему требуют традиционных промышленных контроллеров.

Однако Node-RED заполняет растущий разрыв между аппаратным обеспечением автоматизации и корпоративным программным обеспечением. По мере того как заводы требуют больше связности, предиктивной аналитики и интеграции с облаком, платформы с низким кодом на периферии становятся стратегически важными.

Наиболее успешные производители в следующем десятилетии, вероятно, будут сочетать проверенное аппаратное управление с гибкими программными слоями, способными быстро адаптироваться к операционным требованиям. Node-RED хорошо соответствует этому направлению, так как снижает трения в разработке, сохраняя при этом гибкость интеграции.

Его настоящая ценность не в замене инженеров. Вместо этого он повышает производительность инженерных команд, позволяя им сосредоточиться на функциональности системы, а не на повторяющихся задачах по программной инфраструктуре.

Оливер Грант — старший репортер по промышленным системам
Оливер Грант имеет более 14 лет опыта в области промышленной автоматизации, инфраструктуры IIoT и технологий периферийных вычислений. Его опыт включает проекты по интеграции автоматизации с использованием систем управления Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation и Emerson в производственных и энергетических объектах.