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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

发布时间：2020-12-15 19:51:36 所属栏目：百科 来源：网络整理
导读：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，

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。

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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。

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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：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/8976955.html?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。

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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：https://github.com/dathlin/OpcUaHelper?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http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7705014.html）：

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Install-Package OpcUaHelper

或者：

然后在窗体的界面新增引用：

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using OpcUaHelper;

接下就可以愉快码代码了。

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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

https://github.com/dathlin/SharpNodeSettings

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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

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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）：

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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

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

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

　　

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：

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private void button2_Click( object sender,EventArgs e)
{
???? try
???? {
???????? string value = opcUaClient.ReadNode< string >( "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

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private void button2_Click( object sender,EventArgs e)
{
???? try
???? {
???????? float value = opcUaClient.ReadNode< float >( "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。

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???? 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
???????? }
???? }
}

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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。

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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<NodeId> nodeIds = new List<NodeId>( );
???? 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<DataValue> 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;
???? }
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???? // 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< string > tags = new List< string >( );
???? 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< float > values = opcUaClient.ReadNodes< float >( tags.ToArray() );
?
}
catch (Exception ex)
{
???? ClientUtils.HandleException( this .Text,ex );
}

　　

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节点写入操作

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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:

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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

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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！

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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}
???? };
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???? // 都成功返回True，否则返回False
???? bool result = opcUaClient.WriteNodes(nodes,data);
}

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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：

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private void button2_Click( object sender,EventArgs e )
{
???? // sub
???? OpcUaClient.AddSubscription( "A" , "ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat" ,SubCallback );
}
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private void SubCallback( string key,MonitoredItem monitoredItem,MonitoredItemNotificationEventArgs args )
{
???? if (InvokeRequired)
???? {
???????? Invoke( new Action< string ,MonitoredItem,MonitoredItemNotificationEventArgs>( 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

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OpcUaClient.RemoveSubscription( "A" );

　　

批量订阅的方式，参照源代码或是 github的说明文件。

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方法调用

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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？

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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

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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 + "Logsopc.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。

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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。

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private void button6_Click( object sender,EventArgs e)
{
???? try
???? {
???????? Opc.Ua.ReferenceDescription[] reference = opcUaClient.BrowseNodeReference( "ns=2;s=Machines/Machine B" );
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???????? 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 ;
???????????? }
?????????????
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???????????? // 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);
???? }
}

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异步操作

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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

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private async void button2_Click( object sender,EventArgs e)
{
???? try
???? {
???????? float value = await opcUaClient.ReadNodeAsync< float >( "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);
???? }
}
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private async void button3_Click( object sender,EventArgs e)
{
???? try
???? {
???????? bool IsSuccess = await opcUaClient.WriteNodeAsync( "ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat" ,ex);
???? }
}

　　

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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。

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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" );
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???? if (! string .IsNullOrEmpty( endpointUrl ))
???? {
???????? // 获取到的需要操作的服务器地址
???? }
}

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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：

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

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获取客户端网络是否正常有个属性

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/// <summary>
/// Indicate the connect status
/// </summary>
public bool Connected
{
???? get { return m_IsConnected; }
}

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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。

（编辑：李大同）

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