工业树莓派：借助Node-RED轻松实现工业物联网改造

工业树莓派Node-RED

工业树莓派

虹科工业树莓派RevolutionPi是一种DIN导轨安装的小型工控机和智能网关。RevolutionPi（简称RevPi）具有一整套IO和总线模块，可以与所有常见的模拟和数字传感器、执行器和总线系统以及基于TCP-IP的网络进行通信。RevPi运行Linux操作系统，这使得它成为一个功能多样的多功能解决方案。

与经典的可编程逻辑控制器（PLC）相比，软PLC没有一个用于进行编程的预定义软件。Revolution Pi可以用几乎所有语言进行编程：高级语言（例如C，C＃，Java，PHP，Python），经典的自动化解决方案（例如Codesys）或图形工具（例如NodeRed）。这就是巨大的潜力所在：您几乎可以在RevPi上运行任何东西。

Node-RED

Node-RED是构建物联网（IoT）应用程序的强大工具，它使用可视化的编程方法，允许开发人员将预定义的代码块（称为“节点”）连接在一起以执行任务。当连接在一起时，通常由输入节点，处理节点和输出节点组成的连接节点构成一个“流”。RevPi Core模块已经内置Node-RED运行环境，本文将详细介绍Node-RED基本概念与编程逻辑，以及可能的应用方案。

Node-RED基本概念

与常见的编程语言比如C，Java，Python不同，Node-RED是一种可视化编程工具，可以快速实现代码块的复用，简单快捷地构建您的IIOT程序。它最重要的几个基本概念是节点、消息结构和“流”。

节点

节点是指封装好的代码块，通常分为输入节点、处理节点和输出节点三种。

输入节点可以产生消息，并将信息传送给下一个节点。这类节点最重要的特征是只有输出端，没有输入端。

处理节点可以接受来自上一个节点的消息，并对收到的信息进行处理，然后将处理后的信息输出到下一个节点。这类节点通常同时具有输入端和输出段。

输出节点消耗消息，通常只有输入端，可以接收来自其它节点的消息并执行相应操作。通常此类节点具有输出功能，即通过各种协议或方式将Node-RED流中的消息输出。

消息结构

各节点之间通过称为msg的JavaScript对象传输消息，其典型结构为：

其中最重要的是payload，它是指一条消息的有效负载，一般常见的节点都会涉及到payload内容的操作。其它的都是可选项，可以根据需要自行决定。

“流”

Node-RED是一种可视化编程工具，可以在可视化面板上将输入节点、处理节点以及输出节点以一定的顺序连接起来，消息在各节点之间流动，这就形成了一个“流”。用户可以通过“流”实现各种功能，对于一些比较复杂的流程也可以将其包装成一个“子流”，简化程序结构。

Node-RED应用方案

简单的逻辑控制

简单来说Node-RED就是连接不同功能的代码块以实现需要的功能。而Node-RED被称为构建工业物联网的强大工具，能够实现哪些功能呢？下面我举几个简单的例子，可供参考。

虹科RevPi针对Node-RED制作了专属节点，可以通过RevPi的Node-RED节点直接控制附属的IO模块或者网关模块。所以可以通过Node-RED建立逻辑关系，从而实现小型控制的功能。比如您可以控制电机的启停、继电器的开闭等等。

Node-RED具有各种各样包装好的节点，可以直接使用。如果没有满足需求功能的节点也可以通过function节点编写自己的功能节点，使用的语言是JavaScript。

边缘智能网关与数据上云

Node-RED支持很多种传输协议，如串口、TCP、MQTT、HTTP、Modbus、OPC UA、S7等。可以借助于这些节点，采集连接到树莓派的传感器或者PLC等设备的数据并对数据进行处理，然后通过其它协议发送出去，从而可以对接您的SCADA系统或者进行串口虚拟化，协议转换等。

工业树莓派可以扩展常见工业以太网和现场总线的网关模块，您可以利用这些模块接入到OT网络中，获取数据之后，再通过Node-RED进行协议转换或数据上云等。

当然不是所有的节点都是预装好的，比如Modbus或者OPC UA功能的节点，您需要在节点管理面板中搜索安装。

Node-RED作为一个开源平台，拥有强大的开发者社区论坛，您可以在其中找到各种功能节点。

HMI仪表盘

Node-RED还具有一些Dashboard节点，您可以借助它建立您自己的HMI界面。Dashboard节点可以自动生成一个基于web的界面，这样您不仅可以在本地查看设备运行状态，也可以进行远程监控。如果您想要升级工厂，使得产线设备运行状态更加直观，Node-RED是一个很好的选择。

上图是一个简单的示例，不是很精致，只是简单展现一些基本功能。您可以根据实际需要建立自己的仪表盘界面。

虹科方案/总结

通过Node-RED可视化编程工具可以大大减少您的开发工作量。通过其它程序大量代码实现的工作，在这里只需要几个节点就可以配置完成。如果您需要进行小型控制、采集设备或者传感器数据、边缘计算、协议转换、数据上云、建立HMI界面、远程数据监控等等，Node-RED都大有用武之地。关于Node-RED的具体应用示例，可以参考以前的文章。