Integrazione di Node.js in architetture SCADA

  • Node.js
  • Gabriele Romanato

Le architetture SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) rappresentano un pilastro fondamentale nel monitoraggio e controllo dei sistemi industriali. Tradizionalmente composte da PLC, RTU, HMI e server SCADA centrali, queste architetture stanno progressivamente evolvendo per accogliere tecnologie moderne, tra cui Node.js. Questo articolo esplora in dettaglio il ruolo di Node.js in un sistema SCADA, i suoi vantaggi, i potenziali limiti e i casi d'uso concreti.

1. Cos'è Node.js e perché considerarlo in SCADA

Node.js è un ambiente di esecuzione JavaScript basato sul motore V8 di Chrome. È progettato per costruire applicazioni scalabili e reattive, grazie al suo modello event-driven e non bloccante. In ambito SCADA, Node.js viene spesso impiegato per:

  • Creare interfacce web HMI moderne e interattive
  • Raccolta e normalizzazione dati in tempo reale
  • Integrazione con protocolli industriali tramite moduli specifici
  • Bridge tra dispositivi edge e cloud

2. Collocazione di Node.js nell'architettura SCADA

Node.js può essere integrato in vari livelli dell'architettura SCADA:

Livello Edge

Nel livello più vicino ai dispositivi fisici (sensori, PLC), Node.js può essere eseguito su dispositivi embedded o gateway per raccogliere dati tramite protocolli industriali come Modbus, OPC UA o MQTT. Di seguito un esempio di lettura Modbus TCP:


const ModbusRTU = require("modbus-serial");
const client = new ModbusRTU();

client.connectTCP("192.168.0.10", { port: 502 })
  .then(() => client.setID(1))
  .then(() => client.readHoldingRegisters(0, 10))
  .then(data => console.log("Valori letti:", data.data))
  .catch(err => console.error(err));

Livello Supervisore / Middleware

Node.js può fungere da middleware tra i dispositivi di campo e i server SCADA centrali, normalizzando e trasformando i dati. Grazie a WebSocket, REST API e broker MQTT, può distribuire i dati verso client HMI, dashboard o sistemi MES/ERP.


const express = require('express');
const app = express();
const mqtt = require('mqtt');
const client = mqtt.connect('mqtt://broker.hivemq.com');

client.on('connect', () => {
  client.subscribe('factory/temperature');
});

client.on('message', (topic, message) => {
  console.log(`Dati ricevuti: ${message.toString()}`);
});

// API REST per fornire i dati al client SCADA
app.get('/api/temperature', (req, res) => {
  res.json({ value: currentTemperature });
});

app.listen(3000);

Livello HMI / Front-end

Node.js può supportare applicazioni HMI realizzate in HTML5, Vue.js o React, fungendo da backend. Le interfacce moderne possono ricevere dati in tempo reale tramite WebSocket o Server-Sent Events (SSE).


// WebSocket per trasmettere dati SCADA in tempo reale
const WebSocket = require('ws');
const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

setInterval(() => {
  const mockData = { timestamp: Date.now(), rpm: Math.random() * 3000 };
  wss.clients.forEach(ws => ws.send(JSON.stringify(mockData)));
}, 1000);

3. Vantaggi di Node.js in contesto SCADA

  • Reattività: Event loop non bloccante ideale per operazioni I/O intensive
  • Scalabilità: Ottimo per gestire flussi dati ad alta frequenza
  • Modularità: Enorme ecosistema NPM per protocollo, interfacce e connettori
  • Portabilità: Può essere eseguito su Linux, Windows, ARM (es. Raspberry Pi)

4. Limiti e considerazioni

  • Hard real-time: Node.js non è adatto a task in tempo reale rigido, come il controllo diretto di attuatori
  • Affidabilità industriale: Richiede un’adeguata architettura di failover e monitoraggio
  • Manutenzione: Il ciclo di vita delle librerie open source può essere instabile senza governance IT

5. Casi d'Uso Reali

  • Monitoraggio da remoto: Dashboard web sviluppate in Node.js con dati live da PLC via MQTT
  • Edge computing: Node.js su gateway ARM per pre-elaborazione e filtraggio dati
  • Data bridge: Gateway Node.js per convertire da Modbus a OPC UA

Conclusioni

Node.js rappresenta una tecnologia potente e versatile all'interno di architetture SCADA moderne. Pur non essendo destinato al controllo diretto, il suo utilizzo come interfaccia, middleware o strumento di aggregazione dati apre nuove prospettive in termini di scalabilità, interoperabilità e user experience. Integrato correttamente, può trasformare radicalmente la reattività e l’accessibilità di sistemi industriali complessi.

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