Angesichts der rasanten Entwicklung von Industrie 4.0 und der intelligenten Fertigung stehen traditionelle SCADA-Systeme vor immer größeren Herausforderungen. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, IOTRouter hat ein auf Node-RED basierendes Entwicklungsframework eigenständig entwickelt, um eine modernere und zukunftsfähige Lösung für die industrielle Steuerung anzubieten. In diesem Beitrag werden wir den Vergleich zwischen dem Node-RED-Framework und herkömmlicher SCADA-Konfigurationssoftware ausführlich erörtern und die jeweiligen Vorteile beider Lösungen in der praktischen Anwendung analysieren.
1. Vergleich der Systemarchitekturen
Herkömmliche SCADA-Systeme basieren in der Regel auf einer mehrschichtigen Architektur, die in mehrere Teile unterteilt ist, darunter die Feldgeräteebene, die Datenerfassungsebene, die Datenverarbeitungs- und Überwachungsebene sowie die Historien- und Analyseebene. Die Datenübertragung und -verarbeitung erfolgt über industrielle Kommunikationsprotokolle zwischen den Schichten. Diese Architektur weist in groß angelegten Industrieprojekten eine gute Stabilität auf. Aufgrund ihrer starken Abhängigkeit von proprietärer Hardware und geschlossener Software sind Skalierbarkeit und Flexibilität jedoch relativ gering.
Node-RED hingegen unterstützt dank seiner offenen Architektur eine Vielzahl von Datenquellen und Protokollen wie Modbus, OPC, MQTT usw. Es ermöglicht eine einfachere Integration von IoT-Geräten und modernen Kommunikationstechnologien.
2. Funktionsvergleich
1) Datenerfassung und -verarbeitung
SCADA-Systeme stützen sich bei der Datenerfassung und -verarbeitung häufig auf proprietäre Protokolle und Hardware. Diese Methoden zeichnen sich zwar durch ihre Stabilität aus, sind jedoch nicht flexibel genug.
Die Streaming-Verarbeitungsarchitektur von Node-RED ermöglicht die Verarbeitung von Daten in Echtzeit. Aufwändige Anforderungen an die Datenspeicherung und -verwaltung entfallen, was für eine schnelle Reaktion auf Veränderungen im industriellen Umfeld von entscheidender Bedeutung ist.
2) Benutzeroberfläche und Visualisierung
SCADA-Systeme bieten funktionsreiche Benutzeroberflächen, ihre Entwicklung und Wartung ist jedoch kostspielig, und sie müssen in der Regel von Fachleuten angepasst werden.
Node-RED bietet über seine Knoten-Plug-ins in Verbindung mit der Konfigurationssoftware VISION flexible und benutzerfreundliche Visualisierungstools. Benutzer können durch einfache Drag-and-Drop-Funktionen individuelle Überwachungsansichten und Alarmsysteme erstellen, wobei die nahtlose Nutzung mehrerer Geräte unterstützt wird.
3) Systemintegration und Skalierbarkeit
Was die Systemintegration und Skalierbarkeit angeht, stehen herkömmliche SCADA-Systeme oft vor größeren Herausforderungen, insbesondere bei der Einführung neuer Geräte oder Protokolle.
Dank seiner offenen Architektur und der umfangreichen Plug-in-Bibliotheken von Drittanbietern lässt sich Node-RED problemlos in verschiedene externe Systeme und Dienste integrieren. Dadurch kann sich das System schnell an neue industrielle Szenarien anpassen.
3. Leistungsvergleich
1) Echtzeit und Reaktionsgeschwindigkeit
Herkömmliche SCADA-Systeme bieten Vorteile in der Echtzeitverarbeitung, insbesondere in anspruchsvollen industriellen Steuerungsszenarien, um die Datenerfassung und -verarbeitung in Echtzeit zu gewährleisten.
Obwohl Node-RED auf JavaScript basiert, ermöglicht es dank seiner schlanken Architektur und seiner asynchronen Verarbeitungsweise in den meisten Anwendungsszenarien eine gute Echtzeitleistung. Für Szenarien, die eine höhere Echtzeitleistung erfordern, lässt sich Node-RED durch die Kombination mit spezieller Hardware und Echtzeitbetriebssystemen weiter optimieren.
2) Datenverarbeitungsfähigkeit
Herkömmliche SCADA-Systeme laufen in der Regel auf Hochleistungsservern mit leistungsstarken Datenverarbeitungsfunktionen.
Die Rechenleistung von Node-RED hängt von der jeweiligen Laufzeitumgebung ab. Bei der Verarbeitung großer Datenmengen lässt sich die Rechenleistung von Node-RED durch eine verteilte Architektur steigern oder mit einer Cloud-Computing-Plattform kombinieren, um den Anforderungen komplexer industrieller Anwendungen gerecht zu werden.
4. Vergleich der plattformübergreifenden Unterstützung
Die plattformübergreifende Kompatibilität herkömmlicher SCADA-Systeme ist gering, und sie laufen in der Regel nur auf bestimmten Betriebssystemen und Hardwareplattformen, wie beispielsweise Windows. Diese Einschränkung erfordert oft den Einsatz von Virtualisierungstechnologie oder eine Vielzahl von Kompatibilitätsanpassungen, wenn plattformübergreifende Bereitstellungen oder der Betrieb in gemischten Umgebungen erforderlich sind, was die Komplexität des Systems und die Wartungskosten erhöht.
Node-RED bietet dank seines auf Node.js basierenden Designs eine hervorragende plattformübergreifende Kompatibilität. Es lässt sich nahtlos auf verschiedenen Betriebssystemen und Geräten wie Windows, Linux, macOS, Raspberry Pi und anderen ausführen. Dies vereinfacht nicht nur die Entwicklungs-, Betriebs- und Wartungsarbeiten erheblich, sondern verbessert auch die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Systems.
5. Vergleich der Entwicklungs- und Wartungskosten
Die Entwicklung und Wartung herkömmlicher SCADA-Systeme ist in der Regel mit hohen Kosten verbunden. Dies liegt an der komplexen Entwicklungsumgebung und der Abhängigkeit von proprietärer Hard- und Software. Die Kosten für kundenspezifische Entwicklung, Systemintegration, Upgrades und Wartung sind hoch.
Node-RED senkt dank seines Open-Source-Charakters und seines modularen Aufbaus die Entwicklungs- und Wartungskosten erheblich. Durch die Verwendung von vorgefertigten Knotenbibliotheken und Plug-ins lassen sich Systeme schnell aufbauen, und die grafische Programmieroberfläche verringert den Bedarf an speziellen Fachkenntnissen. Das plattformübergreifende und flexible Architekturdesign senkt zudem die Hardware-Investitionen und Wartungskosten.
Produktempfehlung
Die Weiterentwicklung von Industrie 4.0 erfordert, dass sich industrielle Automatisierungssysteme in eine offenere, flexiblere und intelligentere Richtung entwickeln. Herkömmliche SCADA-Systeme lassen sich aufgrund ihrer Geschlossenheit und der hohen Kosten nur schwer an diesen Entwicklungstrend anpassen. Das Edge-Computing-Gateway EG8200pro Vor diesem Hintergrund entstand das Node-RED-Framework. Es vereint die neuesten Technologien aus den Bereichen IoT, digitale Kommunikation und moderne Softwareentwicklung, um eine zukunftsweisende Lösung für industrielle Steuerungssysteme zu bieten.
Agnes Wang is an IoT Solutions Specialist at IOTRouter, focusing on industrial IoT gateways, edge computing, and industrial automation solutions.
She specializes in industrial communication technologies, including Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, PLC integration, and remote monitoring applications. She contributes to technical articles and application guides covering industrial IoT solutions, protocol conversion, and edge computing.
