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C# 读写opc ua服务器,浏览所有节点,读写节点,读历史数据,调用方法,订阅,批量订阅操作...
阅读量:4843 次
发布时间:2019-06-11

本文共 15121 字,大约阅读时间需要 50 分钟。

OPC UA简介


OPC是应用于工业通信的,在windows环境的下一种通讯技术,原有的通信技术难以满足日益复杂的环境,在可扩展性,安全性,跨平台性方面的不足日益明显,所以OPC基金会在几年前提出了面向未来的架构设计的OPC 统一架构,简称OPC UA,截止目前为止,越来越多公司将OPC UA作为开放的数据标准,在未来工业4.0行业上也将大放异彩。

 

在OPC UA的服务器端。会公开一些数据节点,或是方法等信息,允许第三方使用标准的OPC协议来进行访问,在传输层已经安全的处理所有的消息,对于客户端的访问来说,应该是非常清楚简单的。

 

本篇文章是讲述如何开发C#的OPC UA客户端的方式,关于如何开发OPC UA可配置的服务器,请参照另一篇博客: 这篇博客讲述了如何创建基于三菱,西门子,欧姆龙,ModbusTcp客户端,异形ModbusTcp客户端的OPC UA服务器引擎。

 

2.0版本说明


2018年8月18日 20:09:24  基于OPC UA的最新官方库,重新调整了订阅的代码实现,开源地址: 除了组件的源代码之外,还包含了一个服务器的示例,就是下面的的示例操作。

更加详细的代码说明可以参照GitHub上的readme文件

前期准备


准备好开发的IDE,首选Visual Studio2017版本,新建项目,或是在你原有的项目上进行扩展。注意:项目的.NET Framework版本最低为4.6

打开NuGet管理器,输入指令(如果不明白,参考):

Install-Package OpcUaHelper

或者:

然后在窗体的界面新增引用:

using OpcUaHelper;

接下就可以愉快码代码了。

 

 

OPC UA服务器准备


此处有一个供网友测试的服务器:opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer

当然,一般的网友都会使用Kepware软件,在此处介绍一个我自己开发的OPC UA网关服务器,支持三菱,西门子,欧姆龙,modbustcp客户端转化成OPC UA服务器,支持创建modbus服务器,异形服务器,地址是

 

节点浏览器


我们在得到一个OPC UA的服务器之后,第一件事就是使用节点浏览器对所有的节点进行访问,不然你根本就不知道服务器公开了什么东西,此处我使用了一个测试服务器,该地址为云端地址,不保证以后会不会继续支持访问,目前来说还是可以访问的。

比如这个地址:opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer

OK,然后我们可以使用代码来显示这个服务器到底有什么数据了!在窗体上新增一个按钮,双击它进入点击事件,写上

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)        {            using (FormBrowseServer form = new FormBrowseServer())            {                form.ShowDialog();            }        }

然后就会显示如下的界面:在地址栏输入上述地址,点击连接(此处能连接上的条件是服务器配置为允许匿名登录):

 

左边区域可以随便点击看看,可以看到所有公开的数据,比如点击一个数据节点,下面图片中的Name节点,右边编辑框会显示该节点的ID标识,这个标识很重要,关系到等会的读写操作。

客户端实例化


 

private OpcUaClient opcUaClient = new OpcUaClient();        private async void Form1_Load(object sender, EventArgs e)        {            await opcUaClient.ConnectServer("opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer");        }        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)        {            opcUaClient.Disconnect();        }

如上所示,在窗体载入的时候实例化,在窗体关闭的时候断开连接。下面的节点操作和其他操作使用的实例都是这个opcUaClient,如果你连接的服务器是需要用户名和密码的,那么修改Load中的代码如下:

private async void Form1_Load(object sender, EventArgs e)        {            opcUaClient.UserIdentity = new Opc.Ua.UserIdentity("admin", "123456");
      await opcUaClient.ConnectServer("opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer");
    }

  

节点读取操作


我们要读取一个节点数据,有两个信息是必须知道的

  • 节点的ID标识,就是在上述节点浏览器中的编辑框的信息("ns=2;s=Machines/Machine A/Name")
  • 节点的数据类型,这个是必须知道的,不然也不好读取数据。(“string”)

上面的两个信息都可以通过节点浏览器来获取到信息,现在,我们已经获取到了这两个信息,就上面的括号里的数据,然后我们在新增一个按钮,来读取数据:

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                string value = opcUaClient.ReadNode
("ns=2;s=Machines/Machine A/Name"); MessageBox.Show(value); // 显示测试数据 } catch(Exception ex) { // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝 ClientUtils.HandleException(Text, ex); } }

可以看到,真正的读取数据的操作只有一行代码,但是此处展示了一个良好的编程习惯,使用try..catch..,关于错误捕获的使用以后会专门开篇文章讲解。在展示一个读取float数据类型的示例

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                float value = opcUaClient.ReadNode
("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat"); MessageBox.Show(value.ToString()); // 显示100.5 } catch(Exception ex) { // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝 ClientUtils.HandleException(Text, ex); } }

其他的类型参照这种写法就行,哪怕是数组类型也是没有关系的。

类型未知节点读取操作


我们要读取一个节点数据,假设我们只知道一个节点的ID,或者说这个节点的类型是可能变化的,那么我们需要读取到值的同时读取到这个数据的类型,那么代码参照下面

  • 节点的ID标识,就是在上述节点浏览器中的编辑

节点的数据类型最终由 value.WrappedValue.TypeInfo 来决定,有两个属性,是否是数组和基础类型,下面的代码只有int类型进行了严格的数组判断,其他类型参照即可。

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)        {            Opc.Ua.DataValue value = opcUaClient.ReadNode("ns=2;s=Robots/RobotA/RobotMode");            // 一个数据的类型是不是数组由 value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank 来决定的            // -1 说明是一个数值            // 1  说明是一维数组,如果类型BuiltInType是Int32,那么实际是int[]            // 2  说明是二维数组,如果类型BuiltInType是Int32,那么实际是int[,]            if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Int32)            {                if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == -1)                {                    int temp = (int)value.WrappedValue.Value;               // 最终值                }                else if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == 1)                {                    int[] temp = (int[])value.WrappedValue.Value;           // 最终值                }                else if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == 2)                {                    int[,] temp = (int[,])value.WrappedValue.Value;         // 最终值                }            }            else if(value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.UInt32)            {                uint temp = (uint)value.WrappedValue.Value;                 // 数组的情况参照上面的例子            }            else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Float)            {                float temp = (float)value.WrappedValue.Value;               // 数组的情况参照上面的例子            }            else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.String)            {                string temp = (string)value.WrappedValue.Value;             // 数组的情况参照上面的例子            }            else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.DateTime)            {                DateTime temp = (DateTime)value.WrappedValue.Value;         // 数组的情况参照上面的例子            }        }    }

 

批量节点读取操作


批量读取节点时,有个麻烦之处在于类型不一定都是一致的,所以为了支持更加广泛的读取操作,只提供Opc.Ua.DataValue的读取,读取到数据后需要自己做一些转换,根据类型来自己转,参照上面类型未知的节点操作代码。

try            {                // 添加所有的读取的节点,此处的示例是类型不一致的情况                List
nodeIds = new List
( ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/温度" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/风俗" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/转速" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/机器人关节" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/cvsdf" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/条码" ) ); nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/开关量" ) ); // dataValues按顺序定义的值,每个值里面需要重新判断类型 List
dataValues = opcUaClient.ReadNodes( nodeIds.ToArray() ); // 然后遍历你的数据信息 foreach (var dataValue in dataValues) { // 获取你的实际的数据 object value = dataValue.WrappedValue.Value; } // 如果你批量读取的值的类型都是一样的,比如float,那么有简便的方式 List
tags = new List
( ); tags.Add( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/风俗" ); tags.Add( "ns=2;s=Devices/分厂一/车间二/ModbusTcp客户端/转速" ); // 按照顺序定义的值 List
values = opcUaClient.ReadNodes
( tags.ToArray() ); } catch (Exception ex) { ClientUtils.HandleException( this.Text, ex ); }

  

 

 

节点写入操作


 

节点的写入操作和读取类似,我们还是必须要先知道节点的ID和数据类型,和读取最大的区别是,写入的操作很有可能会失败,因为服务器对于数据的输入都是很敏感的,这部分权限肯定会控制的,也就是很有可能会发生写入拒绝,此处的测试服务器允许写入,下面举例在Name节点写入“abcd测试写入啊”信息:

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                bool IsSuccess = opcUaClient.WriteNode("ns=2;s=Machines/Machine B/Name","abcd测试写入啊");                MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 显示True,如果成功的话            }            catch(Exception ex)            {                // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝                ClientUtils.HandleException(Text, ex);            }        }

再写个例子,写入Float数据

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                bool IsSuccess = opcUaClient.WriteNode("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat",123.456f);                MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 显示True,如果成功的话            }            catch(Exception ex)            {                // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝                ClientUtils.HandleException(Text, ex);            }        }

要想查看是否真的写入,可以使用节点数据浏览器来查看是否真的写入。

批量节点写入操作


 写入节点操作时,类型并不一定是统一的,所以此处提供统一的object数组写入,需要注意,对应的节点名称和值的类型必须一致!

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)        {            // 批量写入的代码            string[] nodes = new string[]            {                "ns=2;s=Robots/RobotA/RobotMode",                "ns=2;s=Robots/RobotA/UserFloat"            };            object[] data = new object[]            {                4,                new float[]{5,3,1,5,7,8}            };            // 都成功返回True,否则返回False            bool result = opcUaClient.WriteNodes(nodes, data);        }

 

数据订阅


下面举例说明订阅ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat的数据,我们假设这个在服务器上是不断变化的,按照如下的方式进行数据订阅:

private void button2_Click( object sender, EventArgs e )        {            // sub            OpcUaClient.AddSubscription( "A", "ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat", SubCallback );        }        private void SubCallback(string key, MonitoredItem monitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs args )        {            if (InvokeRequired)            {                Invoke( new Action
( SubCallback ), key, monitoredItem, args ); return; } if (key == "A") { // 如果有多个的订阅值都关联了当前的方法,可以通过key和monitoredItem来区分 MonitoredItemNotification notification = args.NotificationValue as MonitoredItemNotification; if (notification != null) { textBox3.Text = notification.Value.WrappedValue.Value.ToString( ); } } }

移除订阅

OpcUaClient.RemoveSubscription( "A" );

  

批量订阅的方式,参照源代码或是 github的说明文件。

 

 

  

方法调用


 

有些OPC 服务器会提供方法调用,测试服务器提供了一个方法,它支持两个int参数输入,string参数输出,方法节点为:ns=2;s=Machines/Machine B/Calculate

我们接下来看看调用服务器的方法到底返回了什么?

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                string value = opcUaClient.CallMethodByNodeId("ns=2;s=Machines/Machine B",                    "ns=2;s=Machines/Machine B/Calculate", 123, 456)[0].ToString();                MessageBox.Show(value);// 显示:我也不知道刚刚发生了什么,调用设备为:Machine B            }            catch(Exception ex)            {                // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝                ClientUtils.HandleException(Text, ex);            }        }

我们在调用方法的时候需要传入方法的父节点 ID,以及方法的ID,必须先清楚方法的传入参数和传出参数才能对应的代码。

日志输出


OPC UA客户端在运行时会输出一大堆的日志,容量会增加的比较快,是否需要配置,请谨慎处理,如果真的有需要,按照下面的配置方式来完成

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)        {            // False 代表每次启动清空日志,True代码不清空,注意,该日志大小增加非常快            opcUaClient.SetLogPathName(Application.StartupPath + "\\Logs\\opc.ua.client.txt", false);        }

上述的都是一些最常用的方法了,已经可以应付大多数的需求,该客户端类还提供了一些连接启动事件,断开事件等等,可以满足额外的需求。

 

引用读取


这种情况比较少,比如服务器端有个MachineB节点,下面放了一些数据,如果客户端把读取的节点写死一般问题也不大,应该服务器很少会改变,但是服务器真的改变了呢。。。。比如在MachineB下追加了一个数据,这种情况确实很少,但是对于我们写成相对动态的情况来说,就很有必要,但是中间问题很多,因为新增的节点类型你是不知道的,ID也是不知道的,所以还先要读取引用,然后在读取数据,然后在判断类型,进行相应的转化。

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                Opc.Ua.ReferenceDescription[] reference = opcUaClient.BrowseNodeReference("ns=2;s=Machines/Machine B");                foreach (var refer in reference)                {                    // 如果不是值节点,就不要了,否则下面读取了也是没有意义的                    if (refer.NodeClass != NodeClass.Variable)                    {                        continue;                    }                                        // 分别读取数据                    Opc.Ua.DataValue dataValue = opcUaClient.ReadNode((Opc.Ua.NodeId)refer.NodeId);                    if (dataValue.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Boolean)                    {                        // 读取到的是bool数据,在这里做处理                        bool value = (bool)dataValue.WrappedValue.Value;                    }                    else if (dataValue.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.String)                    {                        // 读取到的是string字符串,在这里做处理                        string value = dataValue.WrappedValue.Value.ToString();                    }                }            }            catch (Exception ex)            {                // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝                ClientUtils.HandleException(Text, ex);            }        }

 

异步操作


 

在读取写入单个节点的功能中,提供了一个异步版本,用来方便的进行异步操作

private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                float value = await opcUaClient.ReadNodeAsync
("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat"); MessageBox.Show(value.ToString()); // 显示100.5 } catch(Exception ex) { // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝 ClientUtils.HandleException(Text, ex); } }
private async void button3_Click(object sender, EventArgs e)        {            try            {                bool IsSuccess = await opcUaClient.WriteNodeAsync("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat",123.456f);                MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 显示True,如果成功的话            }            catch(Exception ex)            {                // 使用了opc ua的错误处理机制来处理错误,网络不通或是读取拒绝                ClientUtils.HandleException(Text, ex);            }        }

  

 

查看本地以注册的服务器


利用官方的控件库来实现的一个操作,允许查看本地的已经注册的服务器。

private void button6_Click( object sender, EventArgs e )        {            // 获取本机已经注册的服务器地址            string endpointUrl = new Opc.Ua.Client.Controls.DiscoverServerDlg( ).ShowDialog( opcUaClient.AppConfig, null );            // 获取其他服务器注册的地址,注意,需要该IP的安全策略配置正确            // string endpointUrl = new Opc.Ua.Client.Controls.DiscoverServerDlg( ).ShowDialog( opcUaClient.AppConfig, "192.168.0.100" );            if (!string.IsNullOrEmpty( endpointUrl ))            {                // 获取到的需要操作的服务器地址            }        }

 

 

触发事件


本opc ua客户端类,包含了几个常用的事件,现在进行说明:

  • ConnectComplete 事件:在第一次连接到服务器完成的时候触发
  • ReconnectStarting 事件:开始重新连接到服务器的时候触发
  • ReconnectComplete 事件:重新连接到服务器的时候触发
  • KeepAliveComplete 事件:因为opc ua客户端每隔5秒会与服务器进行通讯验证,每次验证都会触发该方法
  • OpcStatusChange 事件:本OPC UA客户端的终极事件,当客户端的状态变更都会触发,包括了连接,重连,断开,状态激活,opc ua的状态等等

事件类的完整代码如下:

///     /// 状态通知的消息类    ///     public class OpcUaStatusEventArgs : EventArgs    {        ///         /// 是否异常        ///         public bool Error { get; set; }        ///         /// 时间        ///         public DateTime Time { get; set; }        ///         /// 文本        ///         public string Text { get; set; }        ///         /// 转化为字符串        ///         /// 
public override string ToString() { return Error ? "[异常]" : "[正常]" + Time.ToString(" yyyy-MM-dd HH:mm:ss ") + Text; } }

 

获取客户端网络是否正常有个属性

///         /// Indicate the connect status        ///         public bool Connected        {            get { return m_IsConnected; }        }

 

 

特别说明


虽然提供了删除一个节点和新增一个节点的方法,但是在客户端是不允许操作的,调用无效。

 

转载于:https://www.cnblogs.com/dathlin/p/7724834.html

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