Optimizando la Automatización Industrial con Node-RED

Node-RED es una herramienta de programación visual de código abierto, basada en flujos, y se utiliza ampliamente en el mundo IIoT. Permite la fácil automatización de procesos de fabricación, dispositivos de hardware de IoT, API y servicios. Los nodos predefinidos forman la base para la programación de arrastrar y soltar.

Este software de bajo código (Low-code) permite a los usuarios utilizar una interfaz gráfica para crear una serie de nodos que están conectados entre sí para procesar, almacenar o visualizar datos. Low-code se refiere a una plataforma de desarrollo que se basa en métodos de programación visuales y de arrastrar y soltar.

En el contexto del IIoT, Node-RED se destaca por su versatilidad y facilidad de uso en la integración de una amplia variedad de dispositivos, protocolos y sistemas industriales.

Beneficios de Node-RED en IIoT:

- Programación Visual Intuitiva: La interfaz visual de Node-RED facilita la comprensión y creación de flujos de trabajo, reduciendo la barrera para aquellos sin experiencia en programación.

- Flexibilidad de Integración: Node-RED es altamente compatible con diversos protocolos y dispositivos, permitiendo una integración sin problemas en entornos IIoT heterogéneos.

- Desarrollo Rápido de Prototipos: La capacidad de arrastrar y soltar nodos facilita la creación rápida de prototipos y la iteración en el desarrollo de soluciones IIoT.

- Comunidad Activa: Node-RED cuenta con una comunidad activa que contribuye con nodos adicionales, flujos y soporte, lo que enriquece la funcionalidad de la plataforma.

Conceptos básicos de Node-RED

• Flows (Flujos)

Los flujos son representaciones visuales de la lógica de programación en Node-RED. Estos flujos consisten en nodos interconectados que representan las diferentes acciones o procesos a realizar.

Nodos: Los nodos son bloques de construcción básicos en Node-RED. Cada nodo representa una acción específica, como leer un valor de un sensor, realizar un cálculo, enviar un correo electrónico, etc. Los nodos se conectan entre sí para crear flujos de trabajo.

• Paletas de nodos

Node-RED incluye una variedad de paletas de nodos que contienen nodos predefinidos para realizar diversas tareas. Estas paletas pueden ser ampliadas mediante la instalación de paquetes adicionales de nodos desarrollados por la comunidad.

• Inyectores y receptores

Node-RED proporciona nodos especiales llamados "Inject" (Inyectar) que permiten iniciar manualmente un flujo, así como nodos de salida para enviar datos a diferentes destinos, como dispositivos IoT, servicios web, bases de datos, etc.

Capacidades de integración con diversos protocolos y dispositivos IIoT

Node-RED proporciona capacidades avanzadas de integración y conectividad que permiten a los usuarios crear soluciones IIoT altamente flexibles y escalables, utilizando una amplia gama de protocolos y dispositivos industriales.

Esto facilita la interoperabilidad y la integración de sistemas en entornos industriales complejos y heterogéneos. Es compatible con una variedad de protocolos utilizados en entornos industriales, como OPC/UA, Modbus TCP/RTU, Siemens S7, Ethernet/IP, BACnet, PROFINET, entre otros. Esto permite la comunicación con una amplia gama de dispositivos industriales, como PLCs (Controladores Lógicos Programables), HMI (Interfaces Hombre-Máquina), SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos), y otros equipos de automatización.

Además de los protocolos de automatización industrial, Node-RED es compatible con protocolos de comunicación utilizados en entornos de tecnología de la información (TI), como HTTP, HTTPS, TCP, UDP, MQTT, AMQP, CoAP, WebSockets, entre otros. Esto permite la integración con sistemas de gestión de bases de datos, servicios en la nube, servicios web, aplicaciones móviles y otros dispositivos de red.

Node-RED puede integrarse con una amplia variedad de dispositivos IoT y sensores utilizados en entornos industriales, como sensores de temperatura, humedad, presión, flujo, nivel, así como dispositivos de monitoreo y control remoto, actuadores, y otros dispositivos inteligentes. Esto incluye dispositivos compatibles con protocolos estándar como MQTT, CoAP, HTTP, y también dispositivos que utilizan protocolos propietarios o personalizados.

Tambien puede interactuar con sistemas externos que ofrecen APIs RESTful (Interfaz de Programación de Aplicaciones Representacional del Estado Transferido), permitiendo la integración con sistemas de gestión empresarial (ERP), sistemas de ejecución de fabricación (MES), sistemas de gestión de activos (EAM), sistemas de gestión de la cadena de suministro (SCM), entre otros.

Ofrece capacidades integradas para transformar, normalizar y enriquecer datos provenientes de diferentes fuentes y en diferentes formatos. Esto incluye la conversión de datos de sensores a formatos estándar, la agregación y análisis de datos, la detección y corrección de errores, y la integración con sistemas de análisis de datos y herramientas de visualización.

Ejemplos reales y casos de éxito del uso de Node-RED en entornos industriales.

El Instituto de Investigación Textil de Sajonia (Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. o STFI) en Chemnitz es un instituto de investigación sin fines de lucro de Alemania que lleva a cabo proyectos de I+D sobre temas como textiles técnicos, no tejidos, ingeniería textil ligera, funcionalización, reciclaje, digitalización e Industria 4.0.

STFI creó una Model Factory para demostrar operaciones de fabricación textil futuras de extremo a extremo.

La Model Factory consta de varias aplicaciones de fabricación diferentes, incluido, por ejemplo, un configurador de productos, sistemas de control de trabajos y gestión de transportadores basada en ubicación. Node-RED se ha utilizado para estas aplicaciones para proporcionar integración de backend a diferentes sistemas. Por ejemplo, el Configurador de Productos utiliza Node-RED para gestionar la información de inicio de sesión y para enviar una definición de producto al sistema de control y/o al sistema ERP. La capacidad de enviar la definición del producto a diferentes sistemas hace que la aplicación sea lo suficientemente flexible como para admitir diferentes tipos de aplicaciones.

El sistema de control de trabajos es un conjunto de máquinas de estado construido en Node-RED.

Cada máquina de estado representa una máquina diferente, como un robot móvil, e incluye diferentes nodos de comunicación a las diferentes piezas de equipo en la línea de fábrica. Node-RED fue muy adecuado para desarrollar estas máquinas de estado, ya que las máquinas de estado están bien representadas en la programación basada en flujos y también Node-RED proporciona soporte para los diferentes protocolos de comunicación como OPC UA. Node-RED también se utilizó para controlar el vehículo guiado automatizado y el robot colaborativo UR10e dentro del robot móvil.

El equipo de la Model Factory quería utilizar OPC-UA como el protocolo estándar para permitir flexibilidad e integración futura con otro equipo. Para superar este problema, el equipo de investigación utilizó Node-RED para convertir protocolos propietarios a OPC-UA. Node-RED se implementó en la máquina de control de escritorio del equipo para que pudiera convertir el protocolo de entrada y salida en OPC-UA.

Fuente: https://flowfuse.com/customer-stories/stfi-future-of-textile-powered-by-node-red/