🏭 OPC UA Industrial Communication with Node.js

Ejemplo práctico de comunicación OPC UA con Node.js para integración IT/OT. Lectura de PLCs, suscripción a eventos en tiempo real, y dashboard web con WebSockets para monitoreo de piso de producción.

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¿Qué es OPC UA?

OPC UA (Unified Architecture) es el estándar de comunicación industrial para conectar sistemas IT (ERP, MES, dashboards) con sistemas OT (PLCs, SCADA, sensores).

graph LR
    subgraph "🖥️ MUNDO IT"
        DASH["Dashboard<br/>React / Web"]
        MES["MES / ERP"]
    end

    subgraph "🔧 BRIDGE"
        NODE["Node.js<br/>Bridge"]
    end

    subgraph "🏭 MUNDO OT"
        OPC["OPC UA Server<br/>(Kepware)"]
        PLC1["PLC<br/>Allen-Bradley"]
        PLC2["PLC<br/>Siemens"]
        SENSORS["Sensores<br/>HMI"]
        SCADA["SCADA"]
    end

    DASH <-->|WebSocket| NODE
    MES <-->|REST API| NODE
    NODE <-->|OPC UA| OPC
    OPC --- PLC1
    OPC --- PLC2
    OPC --- SENSORS
    OPC --- SCADA

    style DASH fill:#1e293b,stroke:#38bdf8,color:#f1f5f9
    style MES fill:#1e293b,stroke:#38bdf8,color:#f1f5f9
    style NODE fill:#334155,stroke:#22c55e,color:#f1f5f9
    style OPC fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9
    style PLC1 fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9
    style PLC2 fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9
    style SENSORS fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9
    style SCADA fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9

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Flujo de Datos en Producción

graph LR
    PLC["PLC<br/>Allen-Bradley /<br/>Siemens"] -->|"EtherNet/IP<br/>Profinet"| KEP["Kepware<br/>OPC Server"]
    KEP -->|"OPC UA<br/>tcp/49320"| BRIDGE["Node.js<br/>Bridge"]
    BRIDGE -->|"WebSocket<br/>REST API"| FRONT["Dashboard<br/>MES / ERP"]

    style PLC fill:#44403c,stroke:#f97316,color:#f1f5f9
    style KEP fill:#334155,stroke:#eab308,color:#f1f5f9
    style BRIDGE fill:#1e3a5f,stroke:#22c55e,color:#f1f5f9
    style FRONT fill:#1e293b,stroke:#38bdf8,color:#f1f5f9

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Estructura del Proyecto

📦 opcua-nodejs-industrial
├── 📂 src/
│   ├── 📂 opcua/
│   │   ├── client.ts           # Conexión OPC UA
│   │   ├── browser.ts          # Explorar nodos del servidor
│   │   ├── reader.ts           # Lectura de variables
│   │   ├── subscriber.ts       # Suscripción a cambios en tiempo real
│   │   └── writer.ts           # Escritura a PLCs (con confirmación)
│   │
│   ├── 📂 bridge/
│   │   ├── opcua-to-ws.ts      # Puente OPC UA → WebSocket
│   │   ├── data-logger.ts      # Registro en PostgreSQL
│   │   └── alarm-handler.ts    # Manejo de alarmas industriales
│   │
│   ├── 📂 api/
│   │   ├── routes.ts           # REST API para datos históricos
│   │   └── health.ts           # Health check de conexión OPC UA
│   │
│   ├── 📂 dashboard/
│   │   └── index.html          # Dashboard de monitoreo (ejemplo)
│   │
│   ├── config.ts               # Configuración de nodos y conexiones
│   └── server.ts               # Entry point
│
├── 📂 simulation/
│   └── opcua-server.ts         # Servidor OPC UA simulado (para desarrollo)
│
├── 📂 docs/
│   ├── kepware-setup.md        # Guía de configuración Kepware
│   ├── plc-addressing.md       # Tabla de direcciones PLC comunes
│   └── architecture.md
│
├── docker-compose.yml
├── .env.example
└── README.md

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Quick Start

# Levantar simulador + PostgreSQL + dashboard
docker compose up -d

# El simulador OPC UA estará en: opc.tcp://localhost:4840
# El dashboard estará en: http://localhost:3000

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Flujo de Suscripción en Tiempo Real

sequenceDiagram
    participant PLC as 🏭 PLC
    participant OPC as 📡 OPC UA Server
    participant NODE as 🔧 Node.js Bridge
    participant WS as 🌐 WebSocket
    participant DASH as 🖥️ Dashboard

    NODE->>OPC: Suscribirse a Temperature, Pressure
    
    loop Cada cambio de valor
        PLC->>OPC: Temperatura = 85°C
        OPC->>NODE: DataChange notification
        NODE->>NODE: ¿Alarma? (> 95°C = crítico)
        NODE->>WS: Broadcast a clientes
        WS->>DASH: Actualizar gauge
    end

    Note over PLC,DASH: Latencia total: < 500ms

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Ejemplos de Código

Conectar al Servidor OPC UA

import { OpcuaClient } from './opcua/client'

const client = new OpcuaClient({
  endpoint: 'opc.tcp://localhost:4840',
  // Para Kepware en producción:
  // endpoint: 'opc.tcp://kepware-server:49320',
  security: {
    mode: 'SignAndEncrypt',
    policy: 'Basic256Sha256',
  },
  reconnect: {
    enabled: true,
    interval: 5000,
    maxRetries: Infinity,  // Producción 24/7: nunca dejar de intentar
  }
})

await client.connect()

Suscribirse a Cambios

import { OpcuaSubscriber } from './opcua/subscriber'

const subscriber = new OpcuaSubscriber(client, {
  publishingInterval: 500,  // Updates cada 500ms
})

subscriber.on('ns=2;s=Channel1.Device1.Temperature', (data) => {
  console.log(`Temperatura: ${data.value}°C`)
  
  // Enviar a dashboard via WebSocket
  wss.broadcast({ type: 'temperature', value: data.value })
  
  // Guardar en histórico
  dataLogger.log('temperature', data.value, data.timestamp)
})

await subscriber.start()

Leer Variables (Batch)

const values = await reader.readMany([
  'ns=2;s=Channel1.Device1.Temperature',
  'ns=2;s=Channel1.Device1.Pressure',
  'ns=2;s=Channel1.Device1.MotorSpeed',
  'ns=2;s=Channel1.Device1.ConveyorStatus',
])

Escribir a PLC

const result = await writer.write(
  'ns=2;s=Channel1.Device1.MotorSpeed',
  750  // RPM
)
// result.status === 'Good' → Escritura exitosa

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Sistema de Alarmas

graph TD
    VALUE["Valor<br/>recibido"] --> CHECK{"Evaluar<br/>umbrales"}
    CHECK -->|"< warnLow o > warnHigh"| WARNING["🟡 Warning"]
    CHECK -->|"< alarmLow o > alarmHigh"| CRITICAL["🔴 Critical"]
    CHECK -->|"En rango normal"| NORMAL["🟢 Normal"]
    
    WARNING --> LOG["📝 Log"]
    CRITICAL --> LOG
    CRITICAL --> EMAIL["📧 Email<br/>a supervisor"]
    CRITICAL --> SOUND["🔊 Alarma<br/>sonora"]
    NORMAL --> DASH["Dashboard"]

    style NORMAL fill:#22c55e,stroke:#16a34a,color:#fff
    style WARNING fill:#eab308,stroke:#ca8a04,color:#000
    style CRITICAL fill:#ef4444,stroke:#dc2626,color:#fff

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Configuración de Nodos

export const nodes: NodeConfig[] = [
  {
    nodeId: 'ns=2;s=Channel1.Device1.Temperature',
    name: 'Temperatura Horno',
    unit: '°C',
    warnLow: 60, warnHigh: 85,
    alarmLow: 50, alarmHigh: 95,
    log: true,
    interval: 1000,
  },
  {
    nodeId: 'ns=2;s=Channel1.Device1.Pressure',
    name: 'Presión Línea',
    unit: 'PSI',
    warnHigh: 120,
    alarmHigh: 150,
    log: true,
    interval: 2000,
  },
]

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Manejo de Reconexión 24/7

En manufactura, el sistema debe correr 24/7:

• Detección de desconexión en < 3 segundos
• Reintento cada 5 segundos indefinidamente
• Re-establecimiento automático de todas las suscripciones al reconectar
• Datos perdidos durante desconexión marcados como quality: 'Uncertain'

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Basado en experiencia real

Este ejemplo refleja la arquitectura que uso en proyectos de manufactura como Pulso (MES para semiremolques), GymSys (integración biométrica), y mis años como MES/IT-OT Integration Engineer en Capgemini/Essity y LTI, donde conecté PLCs Allen-Bradley y Siemens con sistemas MES y SCADA vía OPC UA y Kepware.

Autor

Carlos Clemente Olivares Senior Software Engineer | IT/OT Integration Specialist · 25+ años