Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Arbeiten mit Node-Red

Visueller Werkzeugkasten
für das Internet der Dinge

Mit Node-Red sollen sich schnell, einfach und kostengünstig Prototypen für industrielle IoT-Anwendungen erstellen lassen. Dafür sorgt die breite Unterstützung für ganz verschiedene Protokolle und Plattformen – und vor allem die aktive und agile Community.

Bild: Everythingpossible / Fotolia.com

Bild: Everythingpossible / Fotolia.com

IoT-Lösungen benötigen häufig die Kombination von spezifischen Geräteschnittstellen und Online-Diensten, um neue und für den Benutzer sinnvolle Anwendungen zu schaffen. Entwicker müssen aber oft viel Zeit aufwenden, um zu verstehen, wie diese Schnittstellen funktioneren. Zeit, die sie besser dafür verwenden könnten, um den realen Wert ihrer Lösung zu erarbeiten. Hier setzt Node-Red mit einem webbasierenden Werkzeug an, in dem Entwickler grafisch den Ablauf der Logik zusammenstellen und dem Server zur Ausführung übergeben. Die Grundidee hinter Node-Red beruht auf der flowbasierten Programmierung (FBP). Diese ermöglicht es, den Ablauf einer Anwendungslogik durch die Verschaltung von konfigurierbaren Knoten abzubilden. Die ersten (sinnvollen) Flows für Node-Red haben die meisten Entwickler innerhalb weniger Minuten zusammengestellt und zum Ablauf gebracht. Node-Red ist damit auch ein ideales Werkzeug, um einen schnellen Prototype zu erstellen und die grundlegenden Funktionen mit den Nutzern auszutesten. Die Knoten in Node-Red stellen die grundlegenden Funktionen bereit:

  • Eingangsknoten, die Ereignisse von angeschlossenen Systemen entgegennehmen
  • Funktionsknoten, die auf die Ereignisse reagieren, sie verarbeiten und weiterleiten
  • Ausgangsknoten, die Ereignisse an andere Systeme weiterleiten

Für Node-Red stehen mittlerweile über 600 Knoten zur Verfügung – ein Teil als Bestandteil des Kernsystems, aber die Mehrzahl der Knoten kommt aus der Mitarbeit der Community. Die Funktionalität der Knoten umfasst einen großen Bereich von Protokollen sowohl aus dem IoT-Bereich (zum Beispiel MQTT, COAP) wie auch aus dem Bereich der industriellen Automatisierung (zum Beispiel OPCUA, Modbus) bis hin zur Anbindung von Datenbanken, Webdiensten oder sozialen Netzwerken. Die Standardknoten für Benutzerschnittstellen können zur schnellen Erzeugung von Dashboards verwendet werden. Der Node-Red-Server verwendet als Laufzeitumgebung node.js – ein ressourcensparender JavaScript-Server. Diese Umgebung skaliert von leichtgewichtigen Linuxplattformen auf Basis von ARM-Prozessoren über traditionelle Windows- und Linux Computer bis in die Cloud wie zum Beispiel IBM Bluemix. Node-Red wurde von IBM seit 2013 als Open Source entwickelt und ist seit 2016 Teil der JavaScript Foundation. Der Fokus von Node-Red auf Open Source und die Mitarbeit durch die Community hat zu einer großen Verbreitung geführt, zum Beispiel ist Node Red seit 2015 Bestandteil von Raspbian – der Standardsoftware für den Raspberry PI oder wird auf kommerziellen Systemen (zum Beispiel von Hilscher, Harting, AT&T, Intel eingesetzt.

Knoten für das IIoT

Damit ein industrieller Anwender Node-Red für seine Zwecke einsetzen kann, muss er in der Lage sein, mit verschiedenen Geräten und Systemen der Automatisierungstechnik zu kommunizieren. Dafür stehen über die Node-Red-Community zahlreiche Knoten zur Verfügung:

  • Modbus: Unterstützung für TCP und serielle Verbindungen
  • Siemens S7: auf RFC1006 basierende Kommunikation zu den S7-SPSen von Siemens
  • OPC UA: Kommunikation zu OPC UA-Servern und Bereitstellung von Serverfunktionalität
  • MQTT: Unterstützung des MQTT-Protokolls (V3.1 und V3.1.1)

Diese Knoten stehen auch im Source Code zur Verfügung, so dass Anpassungen und Änderungen schnell selbst realisiert werden könnten.

Einmal in die Cloud und wieder zurück

Besonders einfach kann der Einstieg in Node-RED unter Verwendung einer Cloud-Plattform wie IBM Bluemix gelingen. Nach Registrierung unter http://bluemix.net können die Dienste der Plattform für 30 Tage kostenlos genutzt werden und die meisten Dienste bieten auch eine kostenfreie Stufe im Preisplan an. Unter den sogenannten ‚Boilerplates‘ findet man im Katalog die Node-Red-Starter-Anwendung. Innerhalb weniger Minuten ist eine Instanz angelegt und im Internet verfügbar – es empfiehlt sich allerdings, den zusätzlichen Schritten zur Absicherung des Zugangs zu der Webanwendung zu folgen. Der Floweditor ist Entwicklungsumgebung und gleichzeit Admininistrationsschnittstelle etwa zur Überwachung oder zur Installation neuer Knoten. Er besteht aus drei Hauptbereichen: links findet man die Knoten, in der Mitte den Flow und auf der rechten Seite die Eigenschaften und weitere administrative Funktionen.

‚Hello World‘ mit Node-Red

Nachdem man den Floweditor geöffnet hat, wählt man aus der Liste der Knoten auf der linken Seite den Inject-Knoten (unter Input) aus. Mit diesem Knoten können Nachrichten in den Flow manuell oder zeitgesteuert injiziert werden. Nun wählt man den Debug-Knoten (unter Output) aus und fügt ihn dem Flow hinzu. Dieser Knoten gibt den Inhalt der aktuellen Nachricht im Debug-Fenster auf der rechten Seite aus. Mittels Drag und Drop verbindet man die beiden Knoten. Jede Aktion im Floweditor führt zu einer Änderung des Flows im Browser – diese muss aber noch dem Server bekanntgegeben werden. Durch drücken des Deploy-Knopfes in der rechten oberen Ecke wird das erreicht und damit der aktuelle Flow aktiviert. Wenn man nun auf den Inject-Knopf drückt, sollte im Debug-Fenster ein Zeitstempel ausgegeben werden, der der Anzahl von Millisekunden seit dem 1. Januar 1970 entspricht. Anpassungen und anwendungsspezifische Logik, die nicht von speziellen Knoten abgebildet werden kann, wird in Node-Red mittels Javascript implementiert. Dazu wird der Function-Knoten (unter Function) verwendet. Nachdem man den Function-Knoten zwischen den Inject- und Debug-Knoten eingefügt hat, kann man den Editor-Dialog per doppelten Mausklick öffnen und folgenden Code zur Formatierung des Zeitstempels eingefügen:

// Create a Date object from the payload

var date = new Date(msg.payload);

// Change the payload to be a formatted Date string

msg.payload = date.toString();

// Return the message so it can be sent on return msg;

Mit ‚Done‘ wird der Editor wieder geschlossen und der Flow über Deploy an den Server übergeben. Wenn jetzt der Inject-Knopf erneut gedrückt wird, ist die Nachricht im Debug Fenster wesentlich verständlicher dargestellt.


Weiterführende Links


Das könnte Sie auch interessieren:

Recalo aus Laatzen ist auf Dienstleistungen im Bereich Asset- und Ladungsträger-Management spezialisiert. Vor allem beim Pooling von Mehrwegladungsträgern richtet sich der Anbieter mit einem sehr individualisierbaren Angebot an Fertigungsunternehmen.‣ weiterlesen

Lieferkettenschwierigkeiten verursachen rund 20 Prozent der Kosten von Fertigungsunternehmen, errechnen Fachleute. Robotergestützte Prozessautomatisierung kann viele der Stolpersteine aus dem Weg räumen, die zu diesen Ausgaben führen. Denn sie machen keine Fehler, halten sich an Regeln und arbeiten pausenlos - im Büro, Lieferantenmanagement und bei der Prozessoptimierung.‣ weiterlesen

Stimmen die Artikeldaten? Sind die Stammdaten genau und rechtskonform? Diese Fragen entscheiden über die Qualität fundamentaler Datenquellen. Wenn sich Fehler in die Stammdaten eingeschlichen haben, wirken sie womöglich quer durch alle Datenbanken und Prozesse hindurch. Diese und weitere Stolpersteine fasst folgende Checkliste zusammen.‣ weiterlesen

Viele neue Produkte und Geschäftsmodelle erfahren heutzutage Geburtshilfe durch Simulation. Mit digitalen Zwillingen verschmelzen Grenzen zwischen simulierten und realen Produktwelten. Entwicklung und Fertigung lassen sich so deutlich effizienter organisieren.‣ weiterlesen

Nach ersten Schätzungen geht das Ifo-Institut von einer Stagnation der Wirtschaftsleistung im ersten Quartal aus. Erst im zweiten Quartal gehen die Experten wieder von einem Zuwachs aus.‣ weiterlesen

Die Forschungspartner Technische Hochschule Deggendorf und die Technische Universität München sowie den beiden Unternehmen Schindler & Schill (EasyLogix) und Systema haben das BMWi-ZIM-Projekt MobiCM erfolgreich abgeschlossen. Ziel war die Entwicklung eines Systems zur Zustandsüberwachung von Produktionsmaschinen.‣ weiterlesen

Die Engineering-Plattform DesignSpark von RS Components hat die Marke von einer Million Mitglieder geknackt. Seit seiner Einführung 2010 unterstützt die Plattform Ingenieure, Techniker und Studierende mit einer Vielzahl an technischen Tools und Ressourcen.‣ weiterlesen

Die Normungsorganisationen DIN und VDE DKE haben eine Kooperationsvereinbarung mit 'Enterprise Singapore' getroffen. Die Zusammenarbeit soll unter anderem die Bereiche Industrie 4.0 sowie künstliche Intelligenz umfassen.‣ weiterlesen

Als globale Krise ist die Corona-Pandemie eine besondere Herausforderung für die Automobilindustrie. Der Absatz neuer PKW ging weltweit um 23 Prozent, in Europa sogar um 27 Prozent zurück. VDA-Geschäftsführer Dr. Kurt-Christian Scheel erläutert, wie sich die Branche gegen die Krise stemmt und dabei ihre Flexibilität unter Beweis stellt.‣ weiterlesen

Pandemien gehören im aktuellen Allianz-Risiko-Barometer zu den größten Bedrohungen für Unternehmen. Die damit einhergehenden Sorgen haben sogar den Klimawandel verdrängt, der in der aktuellen Erhebung den 9. Platz belegt.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige